【原创】固态电池的商业化之路并不容易

　　当前，智能电动车成为不少车企发力的重要战略方向。但是时下使用的磷酸铁锂或是三元锂电，都存在一个比较致命的缺陷，就是远低于化石燃料的能量密度以及可能存在的安全隐患。

　　在这种情况下，能量密度更高且安全性更高的固态电池成为车企或者电池企业关注的一个重要的电池产品技术路线。

新闻不少但量产困难

　　无论是国内的上汽清陶、蔚来汽车，还是日本的丰田，以及得到大众投资的QuantumScape在固态电池方面似乎都有一些进展。

　　不过上汽清陶、蔚来以及其他国内车企，更多只是达到了半固态电池的水准，而QuantumScape和丰田则是瞄准了全固态电池。

　　其中，丰田曾经对外官宣，其将在2027年实现固态电池的量产。在性能上，其可以达到充电10分钟续航1200公里的表现；同时，其还能达成电池重量、尺寸和成本50%的降低。

　　至于QuantumScape，则宣称其将在2023年开始试生产固态电池，并预计在2025年实现大规模量产。

　　QuantumScape的固态电池能够做到在续航上达成2000公里，在15分钟内充满80%的电池，同时电池寿命超过100万公里。

　　但是这些亮眼的成绩大概率可能只是落在纸面上。根据SNE research发布的报告，即使固态电池在技术和成本上能够在2030年达到量产的标准，其供应量可能也只会从2025年的0.2GWh增加到131GWh，市场渗透率也只有4%。按照这样的评估，固态电池大概率只会被应用在高端车型上，和大部分电动车无缘。

成本成为最大制约因素

　　相比于技术上的制约，其实真正制约固态电池商业化落地的主要因素就是在于过高的成本。而过高的成本主要来源于两方面，原材料成本和生产环境。

　　和碳酸锂相比，固态电池需要的锂硫化物的价格是前者的5-10倍左右。不过最近有消息称，中国科技大学马骋教授团队开发出一种新型固态电解质——氧氯化锆锂。该新型电解质综合性能和当下最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%。

　　虽然目前没有看到更多有关氧氯化锆锂量产的消息，但如果氧氯化锆锂能够量产并且完成了全球专利的申请，那无疑将成为中国固态电池崛起的关键核心技术。不过实验室和量产还是存在不小的差异，一切还有待真正的商业化应用来进行检验。

　　全固态电池对于生产环境与原材料纯度的要求极高，这就意味着大概率现有的工厂和产线都需要提升建设标准，全部推倒重来。因此整个生产相关的投资成本将比较大。

　　此外，不仅固态电池需要的氧化物基与硫化物基电解质均为易碎陶瓷材料，而且批量生产大尺寸的电解质薄膜可能存在困难，这些都成为制约固态电池大规模量产的主要原因。而一旦产量受限，就意味着前期投入的大量资金缺少被摊薄的基础，最终都会反映到固态电池的价格上。

　　对于电动车来说，要想实现对燃油车的替代，电动车价格更低是关键所在。根据SNE research测算，全固态电池成本至少是目前锂离子电池价格的两倍，这就使得全固态电池在电动车市场上缺乏竞争力。

　　不久前，丰田曾经对外官宣，其已经发现了克服全固态电池寿命较短的新技术。同时也对外豪言，其将对影响全固态电池量产的体积过大、重量过重以及成本较高的三大因素，做到减半。不过丰田的这种做法随即遭到了宁德时代首席科学家吴凯的质疑。

　　作为全球电池巨头，宁德时代也没有放缓过对于全固态电池的研究。而基于自己的研究和积累，吴凯认为即使全固态电池完全不需要电解液和隔膜，依然很难做到成本降低一半。所以未来，丰田还需要对相关技术和数据进行更具体的披露，才能一探究竟。

半固态电池是较好的折中方案？

　　当前，国内市场上的固态电池产品，其实都只是半固态电池产品。

　　所谓半固态电池的本质，其实是减少电解液的用量，使用聚合物+氧化物复合电解质，仍保留隔膜结构，负极升级为预锂化的硅基等材料，正极升级为高镍高电压、超高镍等材料的做法来提升电池的能量密度。

　　使用半固态电池，最大的好处在于提升电池的能量密度。以上汽和清陶能源联合开发的第一代半固态电池为例，其单体能量密度达368Wh/kg。

　　搭载这款电池的上汽车型续航里程达到了1083公里；在补能方面，其可以实现充电10分钟续航增加400公里的表现。预计搭载这款半固态电池的智己车型将在2024年上市。

　　同时，半固态电池也无需对于现在的电池工厂进行大规模更新，在生产成本上也能得到更好的控制。

　　不过半固态电池对于电池的安全性能并没有能够得到根本上的改善。因此从本质上来说，半固态电池依然依赖于液态电解质来进行锂离子的交换来发电。因此，过往液态电解质存在的如漏液、热失控等安全风险，在半固态电池上同样存在。

　　固态电池性能更加领先和全面是必然的，但是实验室的领先并不意味着能够在工程端同样产生比较可观的价值。正如同宁德时代对丰田固态电池的观点，所有判断都是需要基于自己的工程开发和实验室数据获得。

　　在固态电池领域，虽然国内车企开展研究时间比较早，但是中国的固态电池企业并没有明显的落后。在短期内全固态电池难以商业化落地的大背景下，适度保持研发投入，兼顾多种电池技术路线并行，才是一个真正的行业领先电池企业该有的底气和态度。

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