固態鋰電池，決戰2027！

最近，來自清華大學的一則科研新聞再次引發了鋰電池行業的不小震動。

清華大學化工系張強教授團隊的一項研究成果近期在線發表于頂級期刊《自然》，該研究為開發實用化的高安全性、高能量密度固態鋰電池提供了新思路與技術支撐。

面對固—固材料之間因剛性接觸導致的界面阻抗大，以及電解質在寬電壓窗口下難以同時兼容高電壓正極與強還原性負極的極端化學環境等難題，該研究團隊成功開發出一種新型含氟聚醚電解質，構筑出能量密度達604 Wh kg?1的高安全聚合物電池，解開了鋰電池續航與安全不可兼得的難題。

當前的鋰電行業的科研發展方向預期比較一致，就是高能量密度的固態電池。從上述最新科研新聞也不難看出，涉及材料和化工領域的很多問題并沒有在產業界得到充分的解決，很多最前沿的相關研發進展都還停留在高校科研單位的實驗室中，不過大的方向確實已經比較確定。

也可以說，在鋰電和汽車行業，得固態電池者，將會“得天下”。

從半固態到全固態的發展鏈

固態電池最關鍵的是要解決鋰電池的能量密度問題，能將電動車的續航能力大幅提升。同時，固態電池在本質安全性、低溫電量衰減、電池循環壽命等全方位的性能上，都能取得優勢。

可以說，全市場都在等固態電池對傳統鋰電池的大面積替代。

然而，正如前文所述，當前固態電池的技術路線其實還沒有被確定。

比如在電解質方面，行業內的頭部企業對聚合物、硫化物、氧化物以及鹵化物固態電解質路線還存在分歧。

在正極材料端，日本的豐田和日產等都傾向采用高鎳三元正極，而我國的一些企業則將研發重點投入到鈷酸鋰、富鋰錳基、氧化物、硫化物正極材料。

而在負極材料方面，石墨產品、硅碳產品、鋰碳復合負極材料等也都是當前正在測試和研發的主流材料，并不統一。

但無論上述材料方面技術路線如何，比較確定的是固態電池發展路徑——就是行業將從量產半固態電池開始，最終走向全固態電池的普及。

這里面最重要的當然是技術成熟度問題和量產難度問題。半固態電池和當前的主流鋰電池技術標準更加接近，更容易研發和量產。

而全固態電池則依然面臨短期難量產、高成本、產業鏈不完整、高界面阻抗等多重挑戰。

相較之下，半固態電池的商業化進程相較于全固態的發展明顯更快，已經到了可商業化量產的階段。

其中一個比較有影響力的商業化落地項目就是上汽集團官宣的“全球首個批量上車的”半固態電池。據其官網在今年8月份披露，半固態電池將最先在全新MG4批量上車，該車型版本將于今年內批量交付。

據官網描述，這款半固態電池由上汽清陶研制，在低溫放電功率、低溫能量保持率等指標上全面領先，在安全性上也借助半固態電解質等底層材料的技術突破，通過了非常苛刻的測試。

據東吳證券研報，上汽清陶的這款電池中的電解液含量已降至5%。電池系統能量密度可達400Wh/kg，支持12分鐘快速充電400公里，循環壽命較傳統電池提升超過30%。在-7℃的環境下，搭載該電池的車型續航達成率較傳統磷酸鐵鋰電池高出約13%，極寒放電功率提升超過20%。

令我比較意外的是，這款新MG4的預售價格為7.38萬元-10.58萬元，假設搭載半固態電池的版本為最高配，那么價格依然不算高階，看起來在成本控制方面，上汽也比較有底氣。

這背后是清陶在干法工藝上取得了重要的進展。相較于濕法，干法通過摒棄溶劑，能夠大幅縮減工序、降低能耗和生產成本，是電池制造降本的理想路徑。比如，利用干法工藝能夠解決錳基正極在液態體系中的根本問題，釋放其低成本、高電壓的優勢。

決戰2027年

除了上汽集團以外，以寧德時代、比亞迪為首的中國動力電池行業巨頭都在積極布局固態電池領域。

隨著市場需求的持續增加和固態電池技術不斷進步與突破，預計全球固態電池出貨量在2025年和2030年將分別達到10GWh和614.1GWh，市場空間繼續擴大。

全固態電池作為終極目標，是無法回避的一項挑戰。國信證券預計2030年全球全固態電池的市場空間為1138億元。

對于全固態電池的產業化落地來說，2027年將會是一個比較關鍵的年份。寧德時代此前已經明確將在2027年實現全固態電池小批量生產。比亞迪計劃于2027年前后啟動全固態電池的批量示范裝車應用。一汽全固態電池項目計劃在2027年實現小批量應用。

此外，長安汽車、上汽集團和奇瑞汽車此前也表示，計劃在2027年左右實現全固態電池的量產或裝車驗證。

動力電池行業內的重要“參賽者”億緯鋰能、國軒高科、欣旺達、孚能科技等也都在今年披露過各自的全固態電池的最新進展，各方都在“你追我趕”的進程中，只不過在技術路線不確定性、成本問題、產業化問題、諸多技術瓶頸等問題依然存在的當下，各家企業要想推出真正獲得市場認可的全固態鋰電池產品，依然任重道遠。

另一方面，日本、韓國相關的企業也在固態電池領域大舉投入，取得了不少進展。中國企業的國際競爭壓力也不容小視。

比如，日本出光興產與豐田聯合開發的全固態電池距離實用化已近在咫尺。

據日媒報道，出光于1994年確立了作為固體電解質原料的硫化鋰的制造技術。經過持續不斷的研發，于2013年開始與豐田聯合開發全固態電池。豐田已決定在預定2027～2028年發布的新款電動車上采用出光的固體電解質。

其最新的研發進展表明，日本企業在固體電解質這一關鍵材料的研發上，尤其是離子導電性、耐水性和材料柔性等方面，走在比較前列的位置。

而從豐田決定2027～2028年發布采用全固態電池的新款電動車來看，國內主機廠錨定2027年這一“關鍵決戰年”的策略比較中肯。

尾聲

總結來說，盡管半固態技術有望率先批量落地，但被視為過渡方案的它仍無法完全滿足未來需求。即便當前還面臨諸多難題，全固態電池作為整個行業的重中之重，勢必在2027年左右迎來關鍵的商業化落地“決戰年”。

另一方面，除了電動汽車和儲能設備之外，在消費電子產品和機器人等前沿科技領域，固態電池的應用潛力也不應被忽視。

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