固态电池研发“百花齐放”，2030年或为商业化关键节点｜直击2024动力电池大会

（世界动力电池大会现场，宜宾市委宣传部供图）

“研究全固态电池的关键在于材料，还有就是化学体系，最难搞的是颗粒与颗粒间的离子传输问题。目前宁德时代的全固态电池还在试验阶段，做出了一些小器件在验证，还没法进行全面评估。”9月1日-2日，2024世界动力电池大会在四川宜宾召开，从展会到论坛，包括宁德时代及其董事长曾毓群在内，固态电池被聚焦、被讨论，占据绝对C位。

随着现有液态锂离子电池密度已接近理论极限，产业链上均加速布局新一代电池技术，这其中，固态电池因高安全性和高能量密度而被重点押注。

然而，就在现场走访观察，目前固态电池的技术路线“百花齐放”，但依然都处于实验室阶段，各技术路线目前都存在固体电解质和电池材料更新等共性难点，降本依然是产业化需要解决的核心问题。

业内普遍认为，在各方研发攻关下，固态电池可能在3C或eVOTL领域率先应用，但首先得解决低压力运行的问题；到2027年或更久一点，有望实现在整车上的小规模验证；到2030-2035年，快充性能和电池成本达到一定的竞争力，特别在高性能车上有一定竞争力，应用规模才会逐渐扩大。

技术路线“百花齐放”

在展会现场，多家企业均展示了其固态/半固态产品。欧阳明高院士工作站展示的是高安全固态电池，实际也是半固态电池，成品容量110Ah，能量密度363Wh/kg，循环次数为1200，预计明年将实现4GWh的量产。

东驰新能源展示的是半固态磷酸铁锂电池，目前公司已投产一条中试线，年产能500MWh。车企方面，广汽埃安展出了此前发布的处于小试阶段的昊铂全固态电池样品，东风集团则推出一款电芯能量密度高达405Wh/kg的半固态电池。

此外，沃飞长空展区也十分火爆，其展出的AE200是一型5-6座级倾转旋翼纯电动垂直起降有人驾驶载人eVTOL，据展台工作人员介绍，该飞行器在实验过程中已开始使用半固态电池。

（沃飞长空飞行器展示，拍摄）

注意到，当前推出的固态电池产品实际都是半固态电池，但半固态电池既没有统一的名字，也没有统一的标准，固液混合、半固态、准固态的概念层出不穷，还处于比较粗放的阶段。展区内一生产半/固态电池关键材料企业的负责人告诉，“这是因为目前处于过渡阶段，各家采取的技术路线不同，全固态电池则仍在研发攻关阶段，很难有统一的标准。”

中南大学冶金学院副院长刘芳洋介绍，目前固态电池基于电解质的划分，主要有硫化物、聚合物、氧化物，当然还有卤化物和其他的，学术上还有很多新的电解质体系。“目前来讲，固态电池技术是百花齐放，各个路线都在往前走。”

但各技术路线均存在技术和材料上难题，刘芳洋就坦言，每一类都有自己的优点，也有自己的不足，最终就是看综合性能：聚合物加工性能比较好，跟原来产线相对兼容，搞了多年、学术文章发了很多，但离子电导率确实很难大幅度提升；氧化物离子电导率高一两个性能，但是硬碰硬怎么样接触的问题始终未解，如果能找到冷压情况下能够变形、能与正极很好接触的材料也很好；硫化物存在稳定性窗口的问题，我们课题组跟恩捷股份合作做出硫化物固态电池样品，能够实现一定性能的展示，但除了高温性能和安全性能好，其他性能确实比不上液态，好在这只是一个开始，后续还需要过程；还有卤化物这个材料也非常有特点，跟高电压正极比较兼容，将来有可能跟硫化物配合在一起放在正极侧，负极侧用硫化物。

天原集团常务副总经理、宜宾锂宝董事长兼总经理王政强也提到，全球都在开展固态电池技术研发，日本在研发液态电池的时候同步开展固态电池的研发，可能日本走在最前，但现在全球的技术还是存在很大缺陷：第一是界面稳定性，核心物质和固态电解质接触界面稳定性不够；第二是物理接触不好，因为固态电解质和固态活性材料界面接触不好；第三是固态电解质大多数离子电导率还是比液态电解质低很多，这也是固态电池技术研发和改进的重要方向。

核心仍是降本

如是所言，技术路线“百花齐放”，各大企业均加速布局具备高安全、高导特征的固态电解质以及相适应的正负极材料，但要实现商业化应用，除了技术攻关和材料性能提升外，关键还在降本。

“原材料其实都不贵，但要做成固态电池就贵了，毕竟现在固态电池的产业链还未形成规模，没有批量生产的设备。比如，生产材料的湿度要控制在一个极低的水平，或电解质需要在一种惰性气体氛围下才能制备，这就要求比较高的成本。”欧阳明高院士工作站董事长兼总经理华剑锋告诉，目前其团队很大一部分精力就是在降成本。一方面，通过核心工艺降低关键材料的成本；另一方面，在宜宾落地固态电池产业基地，与当地产业、企业协同以实现降本。

北京卫蓝新能源科技股份有限公司董事长俞会根也向表示，“原材料金属的价格不贵，主要是工艺成本比较高。当下整个产业链量没有起来的时候，它的成本相对会比较高。”

基于当前的成本偏高，业内普遍认为，固态电池的应用或先在3C或eVOTL领域。广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部负责人李进谈到：“3C对价格成本不那么敏感，而且都是小容量小尺寸的，对于做前期固态电池产品开发来说相对容易一些。”

长安汽车先进电池研究院副总经理、深蓝汽车动力开发副总经理杜长虹也说，国内这一轮调研下来之后，面向商品化的全固态电池还不能实现从材料到电芯到工艺的全流程，而且受制于这些方面，可能全固态优先会在深空、深海、无人机等领域实现。

但李进强调，3C也需要解决固态电池低压力下运行的问题，且3C这种应用场景可能没有空间去做结构的优化，需要电芯本身的性能要达到这个水平。只有解决了低压力下运行的问题，才能更广泛的去应用。

2030年或是商业化关键节点

“宁德时代的全固态电池研究已经花了7、8年时间，一直在寻求突破。”曾毓群坦言，如果用技术和制造成熟度1到9作为评价体系，宁德时代的全固态电池研发目前处于‘4’的水平。其进一步表示，根据公司自身研发进展及全世界全固态电池发展情况来看，宁德时代应该是领先一大步。

“头羊”尚处于研发阶段，全固态电池的产业化、商业化时间表备受关注。目前，2027年和2030年基本是行业公认的关键节点，但这个时点是一个时间段，而不是一个绝对的时间点。

“最早是从丰田、三星提出了2027年，我们国内有这种大项目是2027年，到目前公司节点是2027年，所以2027年变成了我们必须完成的一个节点。”四川新能源汽车创新中心固态电池与新材料中心主任朱高龙解释了2027年作为全固态电池重要节点的由来。

在其看来，全固态电池是有可能在2027年实现局部地区小范围产品化应用的。但其同时强调，2027年只是一个初级阶段，在这个阶段，整个电池首先规模小、成本肯定下不来，硫化物体系本来是高锂盐体系，肯定成本更高，成本下不来的话，只会有小量的市场。

李进指出，2027年实现全固态电池的装车是比较有挑战的。整体来说，固态电池在关键材料、可以满足车规级要求的大容量大尺寸的这种全固态电池的设计，包括工艺还有装备的开发，以及怎么去解决界面的问题、适用于全固态电池的整包的电池系统的设计等等诸多课题，至少还需要2年时间去做，至少要达到我们现在对整车电池需求——最基本达到1000周的循环，同时做电池集成的时候不能在很大的面下去运行，至少要做到3兆帕以下的压力甚至更低，才能适应整体电池包的设计和整车的需求。“大概2年的时间去走通这个技术路径后，实际上车还需大概有1年时间去跑整车验证，还有夏季标定、耐久验证等。”

刘芳洋持雷同的观点，可能从2027年起，整个示范可以先把电池先装到车上，然后电池性能提升一致性保障，到了2030年以后，最开始单辆车的验证、然后到小规模的、再到大批量应用。

俞会根则相对乐观，其表示：“我们公司的硫化物固态电池今年是有销售额的，复合全固态今年会完成A样，到明年这个时候，应该在市场上能买到我们的产品。到2027年，大几百辆上千辆的车装全固态电池在路上跑我觉得完全可能。”

但其也表示，现在的全固态电池还是比较初期的，现在做的都是10安时这个级别的，还没有做到50安时或者100安时，汽车上更大的200安时这个级别难度确实非常大。

“固态电池急不得，要一步一步来，一次性做出来的就只能是一个样品，只能供参观用，供做广告用，供领导视察用，这是没有意义的。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高认为，电池不是一天就可以被颠覆的，企业做固态电池欲速则不达，循序渐进是最快的速度，先解决电解质问题，然后解决负极问题，再解决正极问题。最开始固态电池能量密度可能没有想象中高，但是可以提高电池安全性、简化热管理，我们的最终目标还是要在2030年实现固态电池的大规模产业化。（作者｜苏启桃）

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