近日，中科融能628Ah和314Ah固态电池实现规模化生产并顺利下线。作为当前最热门的电池投资领域之一，固态电池较传统液态电池在能量密度和安全性方面有明显优势，被普遍认为是最具潜力的下一代电池技术，受到业内广泛关注。随着固态电池实现规模化生产，是否意味着行业已迎来商业化节点？
半固态电池产业化进程提速
目前，市场主流的锂电池采用电解液作为传输载体，在过度充电、内部短路等异常情况下，电解液极易发热、分解、胀气，进而导致电池燃烧甚至爆炸。如果将液态电解液替换为固态电解质，能从根源上解决锂电池的安全问题，同时也能满足市场对更高电池能量密度、更优性能的需求。
据了解，当前业内讨论的固态电池一般是指电解液含量降低到5%—15%的半固态电池、准固态电池或固液混合电池，保留部分液态电解质，使其在材料设计、制造工艺、装备生产、成本等方面具备量产可行性。
“依托强大的新能源产业链制造基础，我国电池企业在固态电池技术研发、产业链布局方面取得重要突破，尤其伴随着以卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电等为代表的中国企业半固态电池的量产装车，半固态电池真正实现了经济学意义上的产业化。”在近日召开的2024固态电池产业生态圈企业家峰会上，中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教指出，固态电池商业化应用渐行渐近，谁先占据产业制高点，谁就能掌握发展主动权。
固态电池量产渐行渐近，但动力电池行业的选择却不止这一个
近年来，我国企业在固态电池产业链层面进行全方位布局。中科院上海硅酸盐研究所研究员张涛介绍，电解质粉体是固态电池产业链中关键核心的先进材料，其团队已建成十吨级标准工业化产线。锋锂新能源副总经理唐光盛介绍，公司已在江西新余市投产4吉瓦时固态电池产线，预计2025年在重庆市建成10吉瓦时生产线，并已研制出第二代500瓦时/千克高比能、高功率半固态电池，后续将在高端电动汽车和航天器等领域展开应用。
企业布局加速，2027年是关键点
全固态电池作为一种高安全、高能量密度与高循环寿命的新型锂离子电池技术路线，受到业内关注。以下是一些全固态电池企业的进展情况：
宁德时代：在 CIBF2024先进电池前沿技术研讨会上，宁德时代首席科学家吴凯表示，公司目标是2027年实现固态电池小批量生产，但是大批量生产依然面临成本问题。根据吴凯的介绍，当前液态锂电池能量密度已经达到350Wh/Kg，进一步提升空间不大，如果引入固态电池技术线路，则可以进一步提升能量密度和安全性。
比亚迪：比亚迪旗下弗迪电池计划从2027年开始小规模生产全固态电池，首批将应用于比亚迪高端车型，预计到2030年，约4万辆车将采用全固态电池，到2033年将增至12万辆。
国轩高科：今年5月，国轩高科发布了能量密度达360Wh/kg的全固态电池，并计划于2027年进行小规模试验，预计到2030年实现量产。
亿纬锂能：亿纬锂能则在6月宣布2026年推出高功率全固态电池的规划，并计划在2028年推出能量密度达400Wh/kg的高比能量产品。
清陶能源：据新浪财经消息，清陶能源第一代半固态电池液体含量5%-15%，已量产；第二代固态电池液体含量小于5%，正在小试中，预计2024年量产；第三代全固态电池正在验证中，预计2027年量产。
卫蓝新能源：其半固态电池项目已经成功并网，现正朝着2027年全固态电池量产的目标稳步前进。
恩力动力：据金融界消息，该公司研发的新型大容量全固态电池在无压力环境下，可实现数百次稳定充放循环，容量保持率仍保持在85%以上。
全固态电池的发展还面临着一些技术和成本等方面的挑战，如固态电解质的离子电导率低、固-固界面稳定性差、成本较高等。但随着技术的不断进步和产业的发展，这些问题有望逐步得到解决。
固态电池量产渐行渐近，但动力电池行业的选择却不止这一个
全固态电池商业化仍存挑战
尽管半固态电池实现规模量产和应用，但全固态电池商业化仍面临着技术和成本等系列挑战。
固态电解质替代液态电解液，其技术核心是材料的选择，业内已经探索出三类主要固态电池体系：聚合物、硫化物、氧化物。聚合物固态电解质易于加工，干法和湿法制造工艺均能兼容，量产工艺难度最低，但电导率低，欧洲企业多聚焦于这条技术路线；硫化物性能最佳，但材料对空气中的水分和大部分极性溶剂敏感，且电芯制造需要通过等静压设备施加压力，成本较高，宁德时代、比亚迪、亿纬锂能均侧重于该技术路线；一些创业公司则多选择氧化物路线。
“全固态电池是材料、电芯制成工艺、制造设备等全方位的创新升级，产业链将迎来革命性变化。”蜂巢能源前沿技术研发总经理苗力孝指出，固态电池应用在系统设计、回收利用方面存在挑战。例如，在制造过程中，液态电池有隔膜，可以对极片进行包裹，避免极片之间错位导致短路，也不需要超高压力致密化；而固态电池没有隔膜，层层堆叠起来通过超高压致密化，极片边缘容易破碎和错位，电芯侧面绝缘工艺非常难解决。“固态电池就像汉堡，一层一层叠起来，里面夹的菜会从边缘露出来，挤压后易发生破裂导致短路。而液态电池就像煎饼卷菜，是包起来的，不会短路。”
目前，固态电池成本高于液态电池。苗力孝举例：“硫化物固态电解质材料成本非常高，每公斤可达2万元，未来成本有望降到5000元/公斤，而固态电解质占电芯质量比重超过20%，这个价格市场恐怕难以接受。”
湖南中科星城石墨有限公司董事长皮涛指出：“每家企业都有自己的技术特点，由于技术方向不确定，导致上游产业链处于观望状态。固态电池需要一个相对确定的方向，上下游才可以在产品品类方面做配置工作，避免资本投入有更大的沉没成本。”
找到合适的降本路线
优化材料体系：
开发低成本的固态电解质材料：例如，寻找价格更为低廉的无机固态电解质或研发性能优良的聚合物固态电解质，以降低原材料成本。
选择合适的电极材料：通过研究和筛选，选用成本较低但性能满足要求的正负极材料。
改进制备工艺：
简化生产流程：减少复杂且高成本的制造步骤，提高生产效率，降低制造成本。
规模化生产：通过扩大生产规模，实现规模经济，降低单位成本。
提高设备利用率：优化生产设备的运行和管理，降低设备投资和维护成本。
提高电池性能：
提升电池的能量密度：这可以减少电池在相同储能需求下的使用量，从而间接降低成本。
增强电池的循环寿命：延长电池的使用寿命，降低更换成本。
回收再利用：
建立有效的电池回收体系：回收废旧全固态电池中的有价值材料，如金属等，降低原材料采购成本。
固态电池一统天下？还是氢能源等黑科技逆袭？
其实电动汽车能源的发展，并非仅局限于固态电池这一领域。尽管固态电池拥有诸多优点，但在推广和应用过程中仍然面临一些挑战。首先，固态电池耐用性是一大考验。为了提升固态电池的使用寿命和稳定性，阴极、阳极和固体电解质之间，必须实现良好的配合与协作，以应对频繁的充放电循环。
固态电池量产渐行渐近，但动力电池行业的选择却不止这一个
其次，批量生产固态电池也是一大挑战。在商业领域，目前仅有小型固态电池能实现批量生产，且大多用于可穿戴设备和机器人上。为了满足电动汽车的大规模需求，扩大固态电池的生产规模，对电池生产商来说，需要克服许多技术难度和生产成本的挑战。
此外，固态电池对湿气非常敏感，要求在生产过程中必须保持低湿度环境。这需要使用专门的设备和工艺，增加生产的复杂性和成本。因此，如何在保证固态电池性能的同时，实现高效、低成本的批量生产，仍是我们需要解决的问题。
事实上，众多创新技术如氢燃料电池、超级电容器等，也将在其中扮演举足轻重的角色。氢燃料电池，是一项极其环保的清洁能源技术，核心原理是通过氢气和氧气的化学反应，产生电能，其唯一的副产品就是水，真正实现了零排放。
丰田作为氢燃料电池领域的佼佼者，成功将Mirai推向市场，使其成为少数可量产的氢燃料电池车型。丰田Mirai堪称氢燃料电池车的典范。据悉，Mirai只需加注一次氢气，便能轻松行驶超过500公里，且加氢过程仅需几分钟。
氢燃料电池车，在环保和续航方面具有显著优势，但其广泛应用仍面临一些挑战，如氢气生产成本高昂、加氢站建设不足等问题。
另外一种创新技术是超级电容器，这是一款高效能量储存神器。它的充电速度极快，耐用性极佳，即使经过上千次充放电，性能依然稳定。然而，超级电容器能量密度相对较低，尚不能完全替代电动汽车的电池。不过，在特定场合下，超级电容器依然具有显著优势。
以麦克斯威科技（MaxwellTechnologies）为例，该公司研发的新型超级电容器，仅需数秒即可完成充电，经过长时间使用后，仍能保持优异性能。超级电容器技术在需要频繁充放电的领域，如公交车队、物流车队等，具有广阔的应用前景。
技术的多元化，将使得不同的储能技术，能够各自发挥所长，找到适合自己的应用场景。固态电池可能会凭借高能量密度和安全性，受乘用车和高端电动车市场的青睐；氢燃料电池、则因其长续航和快速加注的特性，可能在大货车和长途旅行中占据一席之地。
未来的电动汽车，也会呈现技术融合与互补的趋势。不同的储能技术，将会相互结合，形成更为完善的储能系统，满足用户对于续航里程、充电速度等多方面的需求。比如，固态电池与超级电容器的结合，能够确保车辆拥有足够的续航能力，又能在短时间内完成快速充电。
未来的电动汽车，也会呈现技术融合与互补的趋势。不同的储能技术，将会相互结合，形成更为完善的储能系统，满足用户对于续航里程、充电速度等多方面的需求。比如，固态电池与超级电容器的结合，能够确保车辆拥有足够的续航能力，又能在短时间内完成快速充电。
当然，这一切都离不开政策与市场的作用。市场的需求，是技术创新的不竭动力；而政府的政策导向，将决定技术发展的方向。
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