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【汽車人】全固態電池上車，面臨挑戰

雖然業內對固態電池的量產前景給出了相對確切的預測，還做了相應的部署安排，但現在固態電池上車，仍面臨兩方面重大挑戰。

文 /《汽車人》黃耀鵬

從今年年初到4月份，固態電池在業內採用的信息一個接一個，從既有大電池供應商到初創電池廠商，從跨國車企到國內品牌，似乎固態電池上車已近在眼前。

若果真如此，去年夏天認爲的2030年量產節點，很可能大爲提前。

不管從哪個角度衡量，當前固態電池“產業熱”肯定是起來了，因爲中國專利申請的增速已經升至全球最快。當然，日系積累專利仍是全球最多。

真正“全固態”仍不是現實

全球範圍內，鑑於宣佈在固態電池取得突破的大學、研究機構、電池廠商、基金會多達幾十個，《汽車人》在本文只考慮主機廠商整車產品規劃。

如果畫一條線，即當下實現SOP（標準作業流程，即量產），就可以認爲是“種子選手”。目前，實現SOP的有蔚來、嵐圖、智己。無一例外，它們都採用了半固態電池方案。

而固態、準固態、半固態，劃分標準就是液態電解質的含量，液態（25wt%）、半固態（5-10wt%）、準固態（0-5wt%）和全固態（0wt%）（wt%爲質量百分數），即低於10wt%，才進入半固態的門檻。

那麼問題來了，如果完全沒有液體電解質才叫“全固態”，那麼當前已經實現SOP的都不能算真正的全固態。如今不管誰吆喝自己上馬了“全固態”，但這些電池仍然需要液體成分潤溼極片，幫助電子在正負極之間運動，這就和全固態的定義發生衝突。

有人打了比方，液態電池裡，電子就像在水裡游泳，而固態電解質裡則像在沙子裡游泳。顯然，後者克服的障礙更多。

路線和時間變得清晰

全固態方案的流派，《汽車人》曾討論過，目前業內比較看好通往量產的技術路線有三條，按照介質不同分爲：聚合物、氧化物和硫化物。另外，鹵化物路線已經在研發中落後，可能會邊緣化。

日韓企業比較喜歡硫化物，歐美企業喜歡氧化物+鋰金屬負極，中企則是全都來，但這一年來中國汽車產業界和學術界，似乎都更偏重於鋰金屬負極和凝聚態，至少爆出來的成果展示如此。

硫化物空氣性能很差，而且泄露了有毒有氣味，好處是可以做的很薄，重量輕就等於能密高。

4月12日，廣汽集團亮相了全固態電池（能密400Wh/kg），並宣佈將在2026年實現SOP。這是迄今已知最早實現全固態量產的整車品牌。

至於處於實驗室、道路測試、交付驗證、小批試製、試樣等不同階段的，有大衆汽車、豐田、日產、長安、北汽等。除了豐田和日產，多數企業，官方未給出具體上車節點，外界猜測的時間，仍是比較含糊的2025-2030年。

今年春節前，中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高給出了2030年節點。他預測：“固態成爲下一代電池技術競爭的關鍵制高點，2030年左右全固態電池產業化突破的可能性極大。”他同時表示：“固態存在顛覆（鋰離子電池行業）的風險，但還不是現實。”

兩個重量級玩家

在衆多研發機構和企業熙熙攘攘投資固態電池之際，有兩家的態度比較重要。

一個是豐田。原因是豐田研發固態電池已經有11年，在主機廠裡面投資最早，申請的專利也是最多的。

去年10月，豐田和出光興產聯合宣佈取得全固態量產技術的“標誌性突破”。豐田社長佐藤恆治表現得相當振奮地說，接下來就是製造階段了，對於豐田最重要的是實現能力。

豐田目前投資430億日元，在2024年建立“示範生產線”，計劃在2025年前，全固態電池將實現小規模量產，首先搭載在混動車型上。到2030年前，豐田的全固態電池要實現持續、穩定生產，將全面進入量產階段。

這裡面爲什麼要分搭載的動力方案，原因可能是混動（HEV）爲小電池，而固態小容量單體制造，現在看技術障礙很少，接近成熟。30Ah以上的大單體量產，仍然不好做。

另一個是全球頭號電池廠商寧德時代。儘管去年夏天寧德時代董事長曾毓羣表示短期內量產不現實，但今年4月3日，寧德時代宣佈，公司凝聚態電池能密500Wh/kg，正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發。

比寧德時代能密高的有太藍新能源（全固態鋰金屬電池，能密720Wh/kg）、大衆旗下PowerCo的固態電池（能密高達1000Wh/kg，並完成1000多次循環，衰減只有5%），還有一些研究機構的宣稱未被列入。寧德時代的固態電池並未量產，能密也不佔優，爲什麼還必須將其作爲“遊戲下一關”倖存玩家？

因爲寧德時代正在解決未來固態電池對現行生產線的繼承性適配問題，即現有產線小改就可以生產固態電池。這對於寧德時代已經投入的巨大生產性資產保值是有利的。而且，《汽車人》據此預測，全球第一個實現“G級”和“10G級”固態電池產能部署的，同樣是寧德時代。

兩個挑戰

儘管衆多玩家紛紛許願，但現在的固態電池上車，仍面臨兩方面重大挑戰。

一方面，是大規模生產技術存在不少障礙。比如電導率均勻的超薄固態膜製備、面容量和緻密度都在合格線以上的電極卷法、氧化物高溫燒結成型等，類似的問題可能多達數百個，都需要在小批試製中逐漸摸索克服。

這裡應該強調，數百兆（MkWh）產能和G級產能不是一回事，前者碰不到的問題，後者可能會遇到。但G級和10G級差別就很小。

另一方面，是製造成本。即便產線改動量很小，寧德時代估計，從規模量產算起，有望兩年內做到1.6元/mWh。而當前鋰離子電池，特別是鐵鋰，都在0.3元-0.4元/mWh之間競爭。

有日企報告“樂觀地估計”成本爲“兩倍”。這裡的“兩倍”可能是日本市場採購價格，放到中國來可能就不是兩倍的關係了。

假設真的能達到鋰離子電池的兩倍成本，加上低溫性能優越、安全性好等因素，商業價值會非常看好，起碼插電混動會用得飛起。

商業上站穩的條件

當前的問題是，固態電池的能密到多少，纔有主機廠願意量產搭載。

這看上去是主機廠的意願問題，而主機廠就算單純爲了扶持自己孵化的供應商，兌現自己的電池投資，也願意無條件上。真正拍板的人是消費者，消費者覺得值，纔會有量，纔會有商業循環。

《汽車人》猜測，單體能密400Wh/kg，只是初步具備商業可能性，只有到700Wh/kg以上，纔有壓倒鋰離子的商業價值（這裡面考慮了PACK死重的不同）。換句話說，只要能密飆到700Wh/kg，會不斷有鋰離子電池產線改造，投向固態電池。

循環次數則只須做到略遜於鋰離子電池的程度（比如某些廠商宣稱的1000個循環衰減5%）就行，原因是其能單次充電支持更遠的續航。

而市場最關注的點，莫過於是否徹底能告別自燃風險。如果這點做到位了，哪怕成本再高一些，也是可以接受的。這與固態電池能在超寬溫域（-40°C-100°C）下使用，實際上是同一個屬性。目前需要向市場展示的，是低溫電量保持率和充電速度，但這方面尚缺乏說服力。

從去年夏天到現在，不到一年的時間裡，業內對固態電池的態度，從“預研”、做技術儲備、探索技術路徑等“玩票式”打法，快速轉向了規模量產可能性探究、整車搭載測試。

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