“要將電動化進行到底，全力攻克下一代電動化核心技術——全固態(tài)電池技術，估計2030年左右全固態(tài)電池可能產(chǎn)業(yè)化，技術再上一個大臺階。此外，全固態(tài)電池會使我們的安全再升一個檔次?！?
中國科學院院士、中國全固態(tài)電池產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺理事長歐陽明高曾在接受《中國經(jīng)營報》等媒體記者采訪時表示。
近日，在2024世界動力電池大會上，歐陽明高再次強調(diào)發(fā)展全固態(tài)電池的重要性，但他同時指出，要循序漸進?！半姵兀夹g）不是一天就能被顛覆的，欲速不達，循序漸進，可能是最快的速度。要面向2030年大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不要一上來就提很高的目標?！?
隨著現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池密度已接近理論極限，產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)正在攻關新一代電池技術。其中，全固態(tài)電池因高安全性和高能量密度被行業(yè)視為最具潛力的“下一代動力電池”。
不只中國，日、韓、美、歐等國家和地區(qū)也在加大力度布局全固態(tài)電池，力圖率先取得優(yōu)勢。寧德時代副總裁孟祥峰表示：“固態(tài)電池現(xiàn)在很熱，日韓也在這個賽道上努力，中國很多企業(yè)都在努力，但仍然需要創(chuàng)新型企業(yè)和大型化工企業(yè)進入，要保證我們的產(chǎn)業(yè)鏈建起來?！?
資本熱潮下的固態(tài)電池
“未來的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池的研發(fā)?！?
2024年，固態(tài)電池賽道成為受投資人關注的板塊之一。近期，固態(tài)電池概念股日趨活躍，9月4日，德爾股份、科恒股份、南都電源收獲20%的漲停板。
消息面上，中創(chuàng)新航、鵬輝能源、德爾股份、寧德時代等公司接連傳出固態(tài)電池領域最新進展。
8月28日，中創(chuàng)新航、鵬輝能源兩家動力電池廠商在同一天發(fā)布了固態(tài)電池領域的最新成果。
其中，中創(chuàng)新航發(fā)布的“無界”全固態(tài)電池技術，能量密度達430Wh/kg，容量50Ah；同時在電池運行壓力、壽命、功率方面均取得重要突破，計劃于2027年裝車。
鵬輝能源發(fā)布20Ah和2000mAh兩款軟包全固態(tài)電池，能量密度為280Wh/kg，未來有望做到300Wh/kg以上。該公司披露，預計2025年啟動中試研發(fā)并小規(guī)模生產(chǎn)，2026年將正式建立產(chǎn)線并批量生產(chǎn)。
值得一提的是，通過獨特的電解質(zhì)濕法涂布工藝，鵬輝能源成功繞開氧化物固態(tài)電解質(zhì)高溫燒結過程，避開陶瓷材料固有脆性，大幅簡化工藝。
“采用此工藝的固態(tài)電池，整體成本相較常規(guī)鋰電成本預計僅高出15%左右。未來3—5年，隨著工藝不斷優(yōu)化及材料進一步降本，有望達到與常規(guī)鋰電相同成本。”鵬輝能源方面介紹。
除了上述兩家公司，記者關注到多家固態(tài)電池概念股在固態(tài)電池領域均有最新進展。
德爾股份在回應投資者提問時表示，目前固態(tài)電池產(chǎn)品已通過第三方機構的針刺試驗、過充電試驗和加熱試驗。同時，公司已與江鈴新能源簽訂了《固態(tài)電池戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同致力于固態(tài)電池領域的創(chuàng)新和發(fā)展。
南都電源在互動平臺表示，公司自2017年開展固態(tài)電池的研制工作，并于2020年承擔浙江省固態(tài)電池重點研發(fā)計劃，目前固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度可達350Wh/kg，循環(huán)壽命2000次，已通過熱箱、短路等安全項測試，各項指標順利完成，將于今年四季度完成項目驗收。
全球動力電池龍頭企業(yè)寧德時代近日在接受機構調(diào)研時提及，公司在全固態(tài)電池上持續(xù)堅定投入，技術處于行業(yè)領先水平，2027年有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
寧德時代董事長曾毓群表示，寧德時代在全固態(tài)電池的研發(fā)已有七八年，對比全球發(fā)展情況應該是“領先一大步”或者說是“secondtonone”（首屈一指）。
值得關注的是，近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過600Wh/kg，與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。
中國科學院院士陳軍今年3月曾透露：“團隊已經(jīng)研發(fā)出400Wh/kg的固態(tài)電池。未來的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池的研發(fā)，充一次電，電動汽車就可以跑1000公里以上?！?
在安全性和能量密度方面遠超液態(tài)鋰離子電池是企業(yè)研發(fā)固態(tài)電池的動力?！盀槭裁粗袊枰虘B(tài)電池？因為全固態(tài)電池具有技術顛覆的性能潛力。”歐陽明高解釋，全固態(tài)電池還有高安全性、高能量密度、高功率特性，以及溫度適應性更寬等特點。
多家機構的研報顯示，目前，液態(tài)鋰電池能量密度的理論極限在350Wh/kg左右，主流液態(tài)三元電池的能量密度可以做到260Wh/kg—280Wh/kg，其中，能量密度在250Wh/kg左右，對應續(xù)航500公里—700公里，固態(tài)電池能量密度有望達到500Wh/kg，續(xù)航里程有望翻倍實現(xiàn)1000公里以上。
歐陽明高介紹：“我們的實驗表明，全固態(tài)電池1C（C是用來表示電池充放電能力倍率）充電循環(huán)可以達到1000次，5C充電循環(huán)可以達到10000次，這也是全固態(tài)電池成為未來動力電池重要發(fā)展方向的因素之一?！?
2027年有望小批量生產(chǎn)
固態(tài)電池在材料設計、制造工藝、裝備生產(chǎn)和成本控制等方面還有較長的路要走。
“當前（固態(tài)電池）行業(yè)最高水平只到4（10分制），做出了一些器件樣品，進行了一些實驗驗證?！痹谷旱脑捲谝欢ǔ潭壬辖o反應熱烈的資本市場降溫。
比亞迪首席技術官（CTO）孫華軍表示：“目前，我們實際的狀態(tài)還是從早期的實驗室到工程化這個轉(zhuǎn)化的過程?！?
即便已有企業(yè)給出了固態(tài)電池市場化推廣時間表，但從實驗室到工廠，從樣品到量產(chǎn)，這條路注定不會一帆風順。要想在汽車行業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模應用，固態(tài)電池在材料設計、制造工藝、裝備生產(chǎn)和成本控制等方面還有較長的路要走。
歐陽明高等業(yè)內(nèi)人士認為，固態(tài)電池研發(fā)推進要“循序漸進”?！拔易鋈剂想姵氐捏w會是一次解決一個問題。固態(tài)電池也一樣，首先要解決固態(tài)電解質(zhì)的問題，先把這個問題解決，我們不要正極也變、負極也變、電解質(zhì)也變，怎么可能一次都解決。”
他認為，固態(tài)電池的參數(shù)也需要一步一個腳印慢慢提升，而不是迅速在熱管理、能量密度、充電速度等方面完成對傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)電池的超越。
歐陽明高舉例，可以先把固態(tài)電池的安全性提高到300Wh/kg磷酸鐵鋰電池那種安全性，再解決固態(tài)電池在不同溫度下表現(xiàn)的穩(wěn)定性問題，進而將負極材料切換為硅碳路線。
產(chǎn)業(yè)層面對固態(tài)電池量產(chǎn)給出的時間表是2027年。曾毓群舉例，如果用數(shù)字1—9表示固態(tài)電池技術和制造的成熟度，1是剛開始涉及該領域，9是技術成熟可以投入大規(guī)模生產(chǎn)。
“公司的全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4的水平，目標是到2027年達到7—8的水平，有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池。”寧德時代曾在接受機構調(diào)研時表示。
曾毓群指出：“全固態(tài)電池關鍵在于材料和化學體系，最難的是界面問題，即顆粒與顆粒間的離子傳輸?！?
孫華軍判斷，2027—2029年將會是硫化物固態(tài)電池的示范期，主要針對中高端電動車。2030—2032年，硫化物固態(tài)電池會進入拓展期，將運用到主流電動汽車。
此外，全固態(tài)電池的成本高也是其商業(yè)化的“攔路虎”。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈上的公司公布的數(shù)據(jù)，當前半固態(tài)電池成本已遠高于商用化的液態(tài)電池成本。考慮到電解質(zhì)材料變化、生產(chǎn)工藝改變、產(chǎn)品質(zhì)量控制經(jīng)驗不足導致的工程驗證周期長等多重因素，全固態(tài)電池成本會更高。
歐陽明高院士工作站董事長兼總經(jīng)理華劍鋒在接受鈦媒體采訪時直言：“原材料其實都不貴，但要做成固態(tài)電池就貴了，畢竟現(xiàn)在固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈還未形成規(guī)模，沒有批量生產(chǎn)的設備?！?
他舉例，比如生產(chǎn)材料的濕度要控制在一個極低的水平，或電解質(zhì)需要在一種惰性氣體下才能制備，這就要求比較高的成本。孫華軍表示：“隨著固態(tài)電池的發(fā)展，一些技術相對成熟之后，在產(chǎn)業(yè)鏈構建上會有一些變化，比如硅碳在固態(tài)電池里面可以有100%應用的機會。”
