固态电池又火了！企业动作不断，但规模化应用要等到2030年

每经记者 孙磊    每经编辑 裴健如

近期，固态电池热度持续。

继智己汽车宣布量产上车“超快充固态电池”后，广汽集团在2024年广汽科技日上也公布了其全固态电池在容量、能量密度、安全性和制造技术上的阶段性成果。

广汽研究院人工智能首席科学家、X Lab自动驾驶实验室主任陈学文介绍称，得益于第三代海绵硅负极和高面容量固态正极技术，广汽集团全固态电池的能量密度实现了400Wh/kg以上，计划于2026年“上车”，首先搭载于昊铂车型。

在此之前，据中国科学院青岛能源所消息，近期，其先进储能材料与技术研究组解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。

对固态电池近期热度的居高不下，有观点认为，陷入同质化竞争的中国新能源汽车厂商，迫切需要为车型寻找差异化亮点。当800V和超快充逐渐渗透为行业20万元以上车型的标配方案时，固态电池成了部分企业为消费者和资本市场讲述最新产品故事的窗口。

据东方财富数据，截至4月15日收盘，固态电池板块指数（BK0968）当日下跌4.22%。

由半固态向全固态演进

据了解，与传统液态电池相比，固态电池使用固态电解质来替代液态电解质。进一步细分，固态电池还包括半固态和全固态等多种类型，这些主要根据电解液的含量来区分。此外，还存在一种凝胶态的电池，因为电解质不流动，在某种程度上可以被视为类固态电池。

就目前来看，半固态电池正逐步装车商用，向商业化迈进。4月8日晚，智己汽车举行发布会，其推出的电动汽车智己L6搭载了准900V超快充“光年”固态电池。不过，盖世汽车研究院高级总监王显斌告诉《每日经济新闻》记者，该车搭载的电池为半固态电池。

图片来源：智己汽车发布会截图

与全固态电池不同，半固态电池为部分添加了液态电解液的电池，是通往全固态电池路上的“折中方案”。“目前市场普遍将锂电池中电解液用量减少90%、上下可浮动5%的电池，视为半固态电池。”锂电池研究机构真锂研究创始人墨柯向记者表示。

值得一提的是，清陶能源是此次智己L6的动力电池供应商。据清陶能源联合创始人、总经理李峥介绍，与此前一些半固态电池采用“果冻”电解质的技术不同，此次智己与清陶推出的电池采用了“高离子电导率、耐高温固态电解质”以及“干法固态电解质层一体成型”技术。

据了解，清陶能源此次使用的新技术不仅使得电芯整体内阻大幅下降，也使得电池具备超快充能力。“半固态电池，其实还是有一些电解液的，它可以通过一些材料的包裹，实现超导能力。正极和负极材料的电子在不断流动，能够实现更好的充电数据。”王显斌说。

光大证券发布研报称，上汽集团与清陶能源共同研发的第一代固态电池已开始排产。半固态路线对于现有液态锂离子电池体系更迭小，被视为全固态的过渡路线，半固态电池供应链与现有供应链的重合度高，对产业链冲击有限。

李峥也坦言，清陶能源的固态电池产业化分为三步：第一代固态电池，即在智己汽车上装车量产的电池，也被称为半固态电池；2025年会开发第二代固态电池；最终实现的第三代固态电池，也就是全固态电池。

主要优势在于提升安全性与续航里程

公开资料显示，固态电池与目前主流的传统锂离子电池最大的不同在于电解质。固态电池是使用固体电解质，替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜，这种做法降低了热失控风险，电池安全性进一步提高。

据了解，固态电池电解质的厚度和优越的机械性能，可以有效抵抗锂枝晶造成的穿刺现象。同时，固态电池还不易燃，不易挥发，即使短路，也可以防止热失控造成的起火。此外，固态电解质电化学窗口普遍较高，不易被正负极氧化还原，防止胀气鼓包风险。

“半固态电池和固态电池带来的一个很大影响，在于解决动力电池的安全问题。因为传统电池隔膜被刺穿，会出现热失控。而固态电池基本上没有液体（电解液），可能就相对能够解决这种（安全）问题。”王显斌告诉记者。

同时，固态电池电化学窗口可达5V以上，高于液态锂电池（4.2V），允许匹配高能正极和金属锂负极，大幅提升了理论能量密度；固态电池可简化封装、冷却系统，在有限空间进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂电池（石墨负极）提升70%以上。

以广汽集团发布的固态电池为例，广汽埃安电池研发部负责人李进表示，广汽集团凭借第三代海绵硅负极技术和高面容量固态正极技术，实现了全固态电池能量密度达到400Wh/kg以上，较当前量产的液态锂离子电池体积能量密度提升52%以上，质量能量密度提升50%以上，实现超1000公里续航。

图片来源：广汽集团微信公众号

华金证券电力设备与新能源首席分析师张文臣也表示，固态电池使用的固态电解质，具有较高的化学稳定性，绕开了液态电解质的浓度梯度问题，同时对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用，其较高的电化学平台对富锂锰基等新型正极材料的应用提供了理论使用可行性。

“固态电池有望打破当前动力电池的技术局限，全固态电池可以在实现超高能量密度的同时，大幅改善电芯的本质安全性，同时实现更宽的使用温域。”李进称。

预计2030年能够实现规模化应用

业内分析认为，作为下一代高性能锂电池，固态电池行业市场规模有望迎来快速增长。据方正证券测算，目前国产新能源车企已实现半固态电池装车，预计2026年至2030年为全固态电池放量窗口期。2027年和2030年，固态电池需求量或分别超100GWh、460GWh。

但需要注意的是，固态电池产业链尚未成熟，目前固态电池仍处于初步应用阶段，面临着大规模量产及商业化的难题。“固态电池当前面临的挑战有很多，其中一个就是成本比较高，而成本比较高的核心在于其供应链不（健）全。”王显斌告诉记者。

“此外，就现在主流来看，大家认为终极的技术路线是硫化物的固态电池，但其实往这个方向去发展的话，目前工艺方面还存在挑战，同时超高压使用这方面也存在挑战。”王显斌进一步解释称，在硫化物技术路线下，固态电池的界面反应也需要克服一些困难。

宁德时代在2023年度业绩说明会上也表示：“固态电池有三条技术路线：氧化物、硫化物及聚合物路线。目前还有很多基本的问题待解决，如大多数固态电解质中的离子扩散速率与液态电解质存在数量级差异、固固界面难以始终保持良好接触等，在突破这些科技问题后，还会遇到产业化的问题。”

图片来源：每日经济新闻 资料图

“固态电池面临的挑战，主要是如何进一步提升固态电解质的离子电导率、与锂金属和高比能电极材料的匹配性，和构筑相对稳定的固固界面。”中国科学院院士孙世刚在2024年百人会论坛上也表达了类似的观点。

对于固态电池当前的电导方面的问题，孙世刚提出的解决办法是，“用表面化学方式来提升固态电解质的性能，通过调控锂的迁移能垒提高性能。例如，对于硫化物来说，通过元素取代，用其他离子到晶格位点，提升材料的周期循环和稳定性。另外，通过界面调控，提升快速充放电能力”。

王显斌认为：“短期来讲，全固态电池应该是很难（产业化）的，到2030年可能会有希望实现。现在还是从液态到半固态，到凝胶态，最后再到全固态的发展趋势。”

中国化学与物理电源行业协会方面也表示，全固态电池与半固态电池、液态电池是不同的概念，全固态电池在车辆上实现规模化应用，要等到2030年左右。