近期，固態電池熱度持續。
繼智己汽車宣布量產上車“超快充固態電池”后，廣汽集團在2024年廣汽科技日上也公布了其全固態電池在容量、能量密度、安全性和制造技術上的階段性成果。
廣汽研究院人工智能首席科學家、X Lab自動駕駛實驗室主任陳學文介紹稱，得益于第三代海綿硅負極和高面容量固態正極技術，廣汽集團全固態電池的能量密度實現了400Wh/kg以上，計劃于2026年“上車”，首先搭載于昊鉑車型。
在此之前，據中國科學院青島能源所消息，近期，其先進儲能材料與技術研究組解決了硫化物全固態電池疊層工藝的行業痛點及瓶頸問題，打通了硫化物全固態電池的大型車載電池制作工藝的最后一道難關，在硫化物軟包電池疊片技術上取得關鍵性突破。
對固態電池近期熱度的居高不下，有觀點認為，陷入同質化競爭的中國新能源汽車廠商，迫切需要為車型尋找差異化亮點。當800V和超快充逐漸滲透為行業20萬元以上車型的標配方案時，固態電池成了部分企業為消費者和資本市場講述最新產品故事的窗口。
據東方財富數據，截至4月15日收盤，固態電池板塊指數（BK0968）當日下跌4.22%。
由半固態向全固態演進
據了解，與傳統液態電池相比，固態電池使用固態電解質來替代液態電解質。進一步細分，固態電池還包括半固態和全固態等多種類型，這些主要根據電解液的含量來區分。此外，還存在一種凝膠態的電池，因為電解質不流動，在某種程度上可以被視為類固態電池。
就目前來看，半固態電池正逐步裝車商用，向商業化邁進。4月8日晚，智己汽車舉行發布會，其推出的電動汽車智己L6搭載了準900V超快充“光年”固態電池。不過，蓋世汽車研究院高級總監王顯斌告訴《每日經濟新聞》記者，該車搭載的電池為半固態電池。
圖片來源：智己汽車發布會截圖
與全固態電池不同，半固態電池為部分添加了液態電解液的電池，是通往全固態電池路上的“折中方案”。“目前市場普遍將鋰電池中電解液用量減少90%、上下可浮動5%的電池，視為半固態電池。”鋰電池研究機構真鋰研究創始人墨柯向記者表示。
值得一提的是，清陶能源是此次智己L6的動力電池供應商。據清陶能源聯合創始人、總經理李崢介紹，與此前一些半固態電池采用“果凍”電解質的技術不同，此次智己與清陶推出的電池采用了“高離子電導率、耐高溫固態電解質”以及“干法固態電解質層一體成型”技術。
據了解，清陶能源此次使用的新技術不僅使得電芯整體內阻大幅下降，也使得電池具備超快充能力。“半固態電池，其實還是有一些電解液的，它可以通過一些材料的包裹，實現超導能力。正極和負極材料的電子在不斷流動，能夠實現更好的充電數據。”王顯斌說。
光大證券發布研報稱，上汽集團與清陶能源共同研發的第一代固態電池已開始排產。半固態路線對于現有液態鋰離子電池體系更迭小，被視為全固態的過渡路線，半固態電池供應鏈與現有供應鏈的重合度高，對產業鏈沖擊有限。
李崢也坦言，清陶能源的固態電池產業化分為三步：第一代固態電池，即在智己汽車上裝車量產的電池，也被稱為半固態電池；2025年會開發第二代固態電池；最終實現的第三代固態電池，也就是全固態電池。
主要優勢在于提升安全性與續航里程
公開資料顯示，固態電池與目前主流的傳統鋰離子電池最大的不同在于電解質。固態電池是使用固體電解質，替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜，這種做法降低了熱失控風險，電池安全性進一步提高。
據了解，固態電池電解質的厚度和優越的機械性能，可以有效抵抗鋰枝晶造成的穿刺現象。同時，固態電池還不易燃，不易揮發，即使短路，也可以防止熱失控造成的起火。此外，固態電解質電化學窗口普遍較高，不易被正負極氧化還原，防止脹氣鼓包風險。
“半固態電池和固態電池帶來的一個很大影響，在于解決動力電池的安全問題。因為傳統電池隔膜被刺穿，會出現熱失控。而固態電池基本上沒有液體（電解液），可能就相對能夠解決這種（安全）問題。”王顯斌告訴記者。
同時，固態電池電化學窗口可達5V以上，高于液態鋰電池（4.2V），允許匹配高能正極和金屬鋰負極，大幅提升了理論能量密度；固態電池可簡化封裝、冷卻系統，在有限空間進一步縮減電池重量，體積能量密度較液態鋰電池（石墨負極）提升70%以上。
以廣汽集團發布的固態電池為例，廣汽埃安電池研發部負責人李進表示，廣汽集團憑借第三代海綿硅負極技術和高面容量固態正極技術，實現了全固態電池能量密度達到400Wh/kg以上，較當前量產的液態鋰離子電池體積能量密度提升52%以上，質量能量密度提升50%以上，實現超1000公里續航。
圖片來源：廣汽集團微信公眾號
華金證券電力設備與新能源首席分析師張文臣也表示，固態電池使用的固態電解質，具有較高的化學穩定性，繞開了液態電解質的濃度梯度問題，同時對鋰金屬負極的鋰枝晶的形成及硅的膨脹起抑制作用，其較高的電化學平臺對富鋰錳基等新型正極材料的應用提供了理論使用可行性。
“固態電池有望打破當前動力電池的技術局限，全固態電池可以在實現超高能量密度的同時，大幅改善電芯的本質安全性，同時實現更寬的使用溫域。”李進稱。
預計2030年能夠實現規模化應用
業內分析認為，作為下一代高性能鋰電池，固態電池行業市場規模有望迎來快速增長。據方正證券測算，目前國產新能源車企已實現半固態電池裝車，預計2026年至2030年為全固態電池放量窗口期。2027年和2030年，固態電池需求量或分別超100GWh、460GWh。
但需要注意的是，固態電池產業鏈尚未成熟，目前固態電池仍處于初步應用階段，面臨著大規模量產及商業化的難題。“固態電池當前面臨的挑戰有很多，其中一個就是成本比較高，而成本比較高的核心在于其供應鏈不（健）全。”王顯斌告訴記者。
“此外，就現在主流來看，大家認為終極的技術路線是硫化物的固態電池，但其實往這個方向去發展的話，目前工藝方面還存在挑戰，同時超高壓使用這方面也存在挑戰。”王顯斌進一步解釋稱，在硫化物技術路線下，固態電池的界面反應也需要克服一些困難。
寧德時代在2023年度業績說明會上也表示：“固態電池有三條技術路線：氧化物、硫化物及聚合物路線。目前還有很多基本的問題待解決，如大多數固態電解質中的離子擴散速率與液態電解質存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會遇到產業化的問題。”
圖片來源：每日經濟新聞 資料圖
“固態電池面臨的挑戰，主要是如何進一步提升固態電解質的離子電導率、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性，和構筑相對穩定的固固界面。”中國科學院院士孫世剛在2024年百人會論壇上也表達了類似的觀點。
對于固態電池當前的電導方面的問題，孫世剛提出的解決辦法是，“用表面化學方式來提升固態電解質的性能，通過調控鋰的遷移能壘提高性能。例如，對于硫化物來說，通過元素取代，用其他離子到晶格位點，提升材料的周期循環和穩定性。另外，通過界面調控，提升快速充放電能力”。
王顯斌認為：“短期來講，全固態電池應該是很難（產業化）的，到2030年可能會有希望實現。現在還是從液態到半固態，到凝膠態，最后再到全固態的發展趨勢。”
中國化學與物理電源行業協會方面也表示，全固態電池與半固態電池、液態電池是不同的概念，全固態電池在車輛上實現規模化應用，要等到2030年左右。（記者 孫磊）
來源：每日經濟新聞
責任編輯：王海山
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