動力電池成本約占整車成本的40%，是新能源智能汽車之心臟。2024年前8個月，全球動力電池裝機量約510.1GWh，中國企業(yè)占據(jù)前10席中的6席，其中，寧德時代、比亞迪分別以37.1%、16.4%的市場份額排名前二。從電池類型看，現(xiàn)有上車動力電池主要是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，而固態(tài)電池因在能量密度、安全性和循環(huán)壽命等方面更具優(yōu)勢，成為新一代電池發(fā)展方向。
PART ONE
固態(tài)電池發(fā)展現(xiàn)狀
（一）多技術路線并存探索
“固態(tài)電池”一般分為半固態(tài)和全固態(tài)，對應的液體含量分別是5-10wt%、0wt%。固態(tài)電池研究主要以硫化物電解質技術和氧化物電解質技術路線為主，輔以聚合物電解質技術路線，其中寧德時代、蜂巢能源、國軒高科為硫化物電解質技術路線的代表企業(yè)，衛(wèi)藍新能源、清陶能源、輝能科技為氧化物電解質技術路線的代表企業(yè)，欣旺達為聚合物電解質技術路線的代表企業(yè)。
數(shù)據(jù)來源：根據(jù)公開資料整理，北國咨繪制
圖1 固態(tài)電池技術路線及代表企業(yè)示意圖
（二）技術高點不斷突破
一是半固態(tài)電池方面，衛(wèi)藍新能源實現(xiàn)能量密度360Wh/kg，2023年6月交付蔚來上車；清陶能源實現(xiàn)能量密度368Wh/kg，已搭載于智己汽車；東風汽車實現(xiàn)能量密度285Wh/kg，已在全國6省10個城市累計行駛超過150萬公里。二是全固態(tài)電池方面，中創(chuàng)新航的“無界”全固態(tài)電池，實現(xiàn)能量密度430Wh/kg，計劃于2027年小批量試裝；長安汽車入股的太藍新能源公布能量密度高達720Wh/kg的全固態(tài)鋰金屬電池。
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圖2 不同類型鋰電池對比
（三）投融資市場活躍
自2022年以來，固態(tài)電池產業(yè)鏈企業(yè)在一級市場備受資本關注，從融資規(guī)?？?，從數(shù)千萬元到超億元，資本市場對該領域充滿信心；從企業(yè)類別看，正極材料（升容科技等）、電解質材料（固研新材、中科固能、瑞固新材等）、電池系統(tǒng)（衛(wèi)藍新能源、清陶能源、蜂巢能源等）等各環(huán)節(jié)齊發(fā)力；從投資方看，除人合資本、成銘資本等知名機構及淮安市金融發(fā)展集團、龍游縣產業(yè)基金有限公司等政府投資機構，奔馳、廣汽等車企、欣旺達等電池企業(yè)、小米、華為等產業(yè)投資者也對固態(tài)電池領域注資。
表1 2022-2024年中國固態(tài)電池行業(yè)部分投融資事件
表格信息來源：北國咨根據(jù)公開資料整理
（四）產業(yè)化應用已迫近
一是半固態(tài)電池作為過渡實現(xiàn)小規(guī)模產業(yè)化，2024年1-7月，半固態(tài)電池裝機量2.68GWh，占總裝機量的1%。二是全固態(tài)電池成本有望降低，中科大開發(fā)的新型硫化物固態(tài)電解質的材料成本僅14.42美元/公斤，遠低于50美元/公斤的商業(yè)化閾值；欣旺達預計在2026年將聚合物體系的全固態(tài)電池成本降至2元/瓦時，與半固態(tài)電池相近。三是產業(yè)化項目已開始布局，2024年1-7月，全國新增固態(tài)電池產業(yè)鏈相關項目30個，總投資超640億元，新增規(guī)劃產能超140GWh，其中輝能科技和領新新能源的1GWh產能已實現(xiàn)落地。
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圖3 中國（半）固態(tài)電池產能（含規(guī)劃）分布圖
PART TWO
產業(yè)化難點問題
（一）科學問題仍待深入研究
一是通常固態(tài)電解質的離子導電率低于液態(tài)電解質，限制了電池的功率輸出和充放電速率。為提高導電率，仍需探索不同的電解質材料體系，并通過摻雜、結構設計和界面優(yōu)化等方法增強離子傳輸。二是固態(tài)材料之間接觸和兼容問題，可能導致界面阻抗的增加，對電池性能和循環(huán)壽命造成影響，因此固-固界面（正極/電解質和負極/電解質）穩(wěn)定性成為研發(fā)的挑戰(zhàn)。
（二）生產工藝技術尚未成熟
固態(tài)電池制造需要復雜的工藝過程，如電極、電解質封裝均比傳統(tǒng)電池制造工藝流程復雜，如果用濕法工藝，約一半的現(xiàn)有設備可復用；如果用干法工藝，2/3的設備不能復用，全固態(tài)電池制造面對工藝設備挑戰(zhàn)。
（三）高成本導致推廣應用難
國內主流廠商試制全固態(tài)電池的電芯成本約3-4萬元/kWh，已經(jīng)量產裝車的半固態(tài)電池成本約1800-2500元/kWh，是市場主流三元電池成本710元/kWh的3倍左右，上車應用將推高整車成本及銷售價格，市場接受度有待驗證。
PART THREE
有關建議
（一）建立科技創(chuàng)新共同體，加強核心技術攻關
建立以車企為鏈主企業(yè)，電池、材料等企業(yè)及科研機構組成的產學研用相結合的技術創(chuàng)新聯(lián)合體，以上車示范應用為目標，進行有組織科研攻關，加強離子運輸機制、鋰枝晶生長機制、固-固界面等核心技術問題的聯(lián)合研發(fā)。
（二）強化標準體系建設，實現(xiàn)生產工藝突破
鼓勵行業(yè)協(xié)會、學會等社會組織圍繞固態(tài)電池設計、關鍵材料制造、電池制造及安全評估、性能測試等方面，確定一批固態(tài)電池行業(yè)急需的標準，組織上下游企業(yè)、科研院所開展標準制定工作，引領上下游企業(yè)快速協(xié)同發(fā)展。以規(guī)模化生產為目標，支持龍頭企業(yè)突破生產工藝技術，建設柔性生產線。
（三）鼓勵半固態(tài)先行，規(guī)?；筒牧铣杀?/p>
加快推進半固態(tài)電池的產業(yè)化規(guī)模，逐步完善固態(tài)電池整體產業(yè)鏈，培育半固態(tài)新能源汽車的終端市場需求。隨著半固態(tài)電解質的產能放量和供應鏈逐步完善以及市場接受度提升，實現(xiàn)原材料與生產成本的降低。
作 者
張 璐，高級工程師，長期關注研究新能源汽車及充電基礎設施領域
魯 楠，高級經(jīng)濟師、咨詢工程師（投資），長期關注研究新能源汽車及充電基礎設施領域
