10月17日消息， 电动汽车 固态 电池 商业化的进程正在稳步推进，但分析师指出，汽车巨头可能正处于选择另一种革命性技术的关键时刻。
固态电池一直被誉为可持续驾驶领域的“终极解决方案”。顾名思义，固态电池内部采用的是固体电解质，主要由陶瓷等材料构成，这与含有液体电解质的传统锂离子电池截然不同。
从理论上而言，相较于锂离子电池，这种技术能够在单位体积内储存更多的电量。支持者认为，它为电动汽车提供了更安全、经济、性能强大且充电速度快的电池解决方案。
汽车制造商已在固态电池研究领域投入了大量资金，并与开发人员携手合作，以期开发出可供大规模生产的自有固态电池。
以日本丰田汽车为例，该公司表示，其目标是在2027年至2028年间实现固态电池的大规模生产。该公司还透露，近期在提升技术耐久性方面取得了重大突破，这意味着其固态电池有望提供长达1000公里的 续航 里程，并且仅需10分钟即可完成充电。
日产汽车也在今年4月宣布，计划在2029年初推出应用于电动汽车的固态电池。与此同时，德国梅赛德斯-奔驰集团与美国电池初创企业Factorial于今年9月宣布，双方正携手开发一种固态电池，并计划在2030年前实现量产。此外，Factorial还与包括Stellantis、现代及起亚在内的多家汽车制造商签署了联合开发协议。
据美国环境保护基金会的数据显示，美国电动汽车的平均单次充电续航里程已接近480公里，而电动汽车的充电时间则根据车辆类型及充电桩功率的不同，可能需要20分钟至数小时不等。
能源咨询公司Wood Mackenzie的分析师马克斯·里德（Max Reid）指出，固态电池正处于其漫长商业化征途的起始阶段。他补充道：“显然，固态电池的前景十分光明——它更安全，能量密度更大，尤其是充电速度更快，我们认为这或将成为固态电池的主要优势之一。”
然而，尽管有关固态电池即将推出的宣传日益增多，但分析师们对固态电池何时面市持怀疑态度。
半固态电池
里德表示，固态电池的一个主要缺陷在于其在充电过程中会发生膨胀，且经过多次充电循环后性能会出现退化。
欧洲环保组织Transport & Environment的汽车和电动汽车供应链高级总监朱莉娅·波利斯卡诺娃（Julia Poliscanova）表示：“五年前，当谈及固态电池时，我会感到非常振奋。但不知从何时开始，在从试点到商业化的这段过渡期内，如今似乎遇到了一些阻碍。因为每次我在电池行业的会议上与汽车企业高管交流时，他们总是给出相同的答复：‘我们还需要五到七年的时间。’”
她补充道：“审视当前的技术——锂离子电池，不难发现它们已经取得了巨大的进步。一种成本更低的技术通过逐步改进，已经达到了如此出色的水平，以至于将所有注意力都集中在固态电池上可能不再那么具有吸引力！”
然而，还有一种替代方案：半固态电池。这些电池结合了固体电解质和液体电解质的混合设计，一些分析人士认为，它们可以作为锂离子电池和固态电池之间的过渡。
里德提到，半固态电池在中国已经实现了“相当程度的”商业化。他说：“实际上，我认为这是一种折中的技术，它可能会完全取代对全固态电池的需求。”
里德解释道：“鉴于西方电动汽车（EV）市场需求的放缓，以及固态电池所面临的种种挑战，你可能会听到一些关于全固态电池的负面或不太乐观的消息。然而，一旦业界认识到半固态电池是更适合未来十年过渡的技术，就会呈现出向半固态电池转变的趋势。”
半固态电池的研发主要由中国企业引领，其中包括全球领先的电池生产商宁德时代，以及卫蓝新能源、青岛能源和赣锋锂业等公司。
中国电动汽车制造商蔚来公司已成功推出150千瓦时的半固态电池，其续航里程可达1000公里。此外，赣锋锂业的子公司也在为电动汽车生产半固态电池，提供的续航里程为530公里。
锂电池仍是未来发展方向
Transport & Environment的波利斯卡诺娃表示，她注意到中国在半固态电池领域取得了显著进展，“因为任何掌握电池制造技术的人，都会致力于研发下一代电池。”
她还称：“我认为，与固态电池技术相比，低成本且富有创新性的技术受到了更多的关注和商业化推广。这一定是因为在车辆的实际应用中，当前的电池性能已经足够出色。诚然，我们可以讨论卡车和飞机的续航需求，但在日常交通工具领域，600到800公里的续航能力是足够的。”
然而，并非所有人都认为半固态电池即将成为主流，也并非所有人都坚信固态电池会在未来几年内大规模上市。
10月9日，美国银行全球研究部门金属研究主管迈克尔·威德默（Michael Widmer）在接受采访时表示：“就目前的实际情况而言，当我们谈论电动汽车领域时，锂电池仍然是未来的发展方向。它是这一领域的基石，并有可能在未来5到10年内继续保持其主导地位。”（小小）
上下游全面加速半固态电池无限接近批量装车
电池技术的发展在电动化时代扮演着关键角色，固态和半固态电池以及钠离子电池竞争激烈。 “按照既定计划，搭载150度(kWh)半固态电池包的蔚来ET7将于明年上半年交付。 ”尽管蔚来汽车尚未提供最新时间点，但卫蓝新能源最近宣布，蔚来ET7有望在明年第一季度搭载其150度半固态电池包。 蔚来汽车的固态电池供应商卫蓝于11月24日在湖州基地生产出第一颗固态动力电芯。 这个投资139亿元，年产20GWh的固态电池项目，预计年销售收入将达到200亿。 卫蓝新能源表示，湖州基地第一颗固态电芯的顺利下线，将确保项目后续量产工作按计划稳步推进。 在今年的9月，蔚来汽车董事长李斌在2022年第二季度财报电话会上表示，“150kWh的半固态电池包，我们和合作伙伴正在做准备工作，原计划今年四季度提供服务，但将延后几个月推出”。 在此之前，卫蓝新能源首席科学家、创始人李泓透露，公司已开发出混合固液电解质动力电池，并将在蔚来ET7上实现量产应用，单次充电续航可达1000公里，电池包电量为150kWh，单体能量密度达到360Wh/kg。 固态电池被视为液态电池的下一代技术，已经成为动力电池的重要发展方向。 银河证券研报指出，固态电池具有更稳定的电解质机械和化学特性，静态和循环寿命将得到极大提升；对温度不敏感，能在-50至200摄氏度范围内保持放电功率，极大缓解冬天电池容量衰减问题；能量密度得到极大提升，预计能达到当前三元锂电池的2-10倍。 为了在行业中获得更高的话语权和市场地位，主机厂均在推动下一代电池的研发和技术储备。 目前，全球有数十家车企和动力电池公司致力于固态电池技术研发和应用，包括丰田、大众、宝马、福特等全球车企巨头；在国内，到2023年，上汽、东风、蔚来、高合等主流车企和造车新势力旗下近10款电动汽车将配套固态电池。 业内人士表示，全固态电池将在2025年至2030年间得以应用。 目前，无论是国内还是海外，率先在整车上应用的是固液混合电池，电池厂在今年或明年为车企提供样品，进行装车测试，并进行小批量制造，确保有意装车应用的车企能够按照时间规划推出新车。 在清陶、卫蓝、辉能等数十家企业推出能量密度达400Wh/kg的固态电池，计划在2022年至2023年投入量产的背后，离不开材料端的大力支持。 瑞泰新材表示，公司在固态电池等新型电池方面持续性地进行了相关的研发投入与积累，部分产品已作为固态电解质或添加剂进入固态电池客户供应链；当升科技披露，清陶能源承诺2022年至2025年期间向其采购总量不低于3万吨固态锂电正极材料；容百科技公告称，2022年至2025年，卫蓝新能源将向公司采购固态锂电正极材料产品不低于3万吨。 此外，恩捷股份表示，在半固态电池方面，已与北京卫蓝、溧阳天目先导成立合资公司江苏三合，进行半固态电池隔膜的研发和生产。 恩捷股份的目标是2025年占全球隔膜市场份额的50%。 业内人士认为，若以1GWh电池对应1500吨正极材料用量计算，当升、容百两家各3万吨正极材料或有望实现约20GWh的电池总产量。 在上下游企业的共同努力下，半固态电池上车越来越卷，对产业化和普及也就越有利。
半固态电池究竟是啥
1. 半固态电池结合了固态电池和液态电池的优点，同时减少了它们的缺点。 2. 这种电池使用部分固态电解质和部分液态电解质，以提高能量密度和安全性。 3. 传统液态电池的电解质为液态，虽然有助于离子传导，但存在漏液和热失控的风险。 4. 固态电池采用固态电解质，从根源上解决了液态电解质的安全隐患，但离子传导性能较差。 5. 半固态电池通过采用固态和液态电解质的结合，旨在平衡两者的性能。 6. 这种电池通常包含一个固态电解质薄层和浸润在其中的液态电解质，从而保留了液态电解质的离子传导性，同时增强了安全性。 7. 固态电解质的存在减少了漏液和热失控的风险，有助于提高电池的循环寿命。 8. 固态电解质对锂枝晶的生长有更好的抑制作用，从而减少了充放电过程中的容量衰减。 9. 半固态电池的制造工艺可能比全固态电池更容易实现，有助于降低生产成本和加速商业化进程。 10. 半固态电池在能量密度、安全性和循环寿命等方面都有显著提升，是电池技术发展的重要方向之一。
消失已久的固态电池又行了？两巨头有大动作，或量产在即？
丰田的固态电池，挑战在2027年-2028年投入实际应用。
改变电动车游戏规则的突破口前两天，丰田开了一场技术说明会，透露了有新的方案解决固态电池量产难的问题，让我们看到了固态电池量产的曙光。
无独有偶，就在上个月底，上汽集团通过旗下两只基金追加了清陶能源大约27亿元的投资，成为清陶能源的第一大股东，股权占比去到了15.29%。 这已经是上汽第三次追加清陶的投资了，前两次分别在2020年和2022年，同样以基金的方式。
清陶能源是干嘛的呢？没错，干的就是咱们开篇所说的固态电池。 固态电池里头的独角兽也不少，例如辉能科技、卫蓝新能源、赣锋锂业、国轩高科、宁德时代等等。 这里头，清陶能源是最早商业化的，已经建成了国内首条具有完全自主知识产权体系的固态锂电池生产线。
在这之前，上汽就和清陶就有着非常深入的合作。
2022年上汽集团与清陶能源就建立有固态电池联合实验室，携手推动了固态电池在汽车市场的商用。 目前，他们联合开发的第一代固态电池已经完成了装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，实现单体能源密度368Wh/kg。
这可是相当了不起的能源密度，作为参考，即便把负极材料升级为硅碳材料的特斯拉4680电池，它的能量密度也才309Wh/kg，已经非常接近三元锂电池的上限了，但和固态电池还是有点差距。
凭借着368Wh/kg的能量密度，上汽测试车辆的续航轻松突破1000公里。
不光是上汽，许多车企都开始押宝固态电池，基本上叫得上名字的车企都投了不少时间和成本。
例如比亚迪在前不久的股东大会上就透露了他们有在布局固态电池的产业；东风汽车还说了他们是最早研发固态电池的车企之一，而且还推出了50辆搭载固态电池的示范运营车；最激进的是赛力斯，说是今年就有固态电池的量产车上市。
还有国外的很多车企，例如奔驰、宝马、福特、通用、现代、丰田、本田、日产等等都在积极布局固态电池，咱们就不一一细说了。
东风集团研发的固态电池。
最近，貌似资本市场已经闻到了固态电池量产上市的风向，所以固态电池板块的概念股一路走高，赛力斯甚至一度涨停。
当然，我们需要分清楚固态电池和半固态电池的概念，因为后者仅仅是现在的液态电解质电池的一种改良方案，还没有彻底解决固态与固态完美接触的问题，按照业内人士的话来讲就是，只有30%的技术创新。
能打包票说今明年就能量产上市的所谓固态电池，其实更多只是半固态电池。 如果真是这样的话，那固态电池概念股的强势更多只是“假阳”，大家就不要追杀进去了，因为半固态电池量产上车早已不是什么新闻了。
固态电池的量产有机会，但没有那么快，按照中国科学院院士欧阳明高的话来讲就是，“固态电池真正投入大规模商业应用的时间在2025年～2030年之间。 ”在固态电池领域比较积极的日系三雄——丰田、本田、日产，大规模量产的计划都在2030年前后。
不知道大家有没有发现，许多热衷于固态电池的车企，其实在过去一直被认为是新能源市场里头的保守派，上面提到的除了比亚迪和宝马外，其他车企在新能源领域上的声量都并不特别大，销量当然也不怎么高。
为什么这些车企都在一窝蜂地追逐固态电池？原因当然有很多，其中我觉得的一个非常重要的原因在于，他们不想失去固态电池这个风口了。 本田甚至称固态电池为：“改变纯电动车游戏规则”。
几乎所有车企、电池的生产商都把固态电池的量产窗口放在了2027年-2030年之间，反正离我们已经不远了。
很多人都说现在的特斯拉哪哪都比不上人家，为什么销量还是那么高？原因我想无他，除了马斯克个人的光环以外，还有就是特斯拉2003年开始就在研究电动车，积累了非常巨大的先发优势，所以很多人一想到买台电动车，首先想到特斯拉这个品牌。
要想打败特斯拉的先发优势，也唯有更大的先发优势。 最近几年，很多主机厂最想要抢占的标签就是各种“首发”，什么首款5G车，什么首款搭载8155芯片的量产车......不过，这些都是些花花草草的创新，并不是用户真正关心的地方。
液态电池的上限，是固态电池的下限用户真正关心的，毫无疑问就是电车里头成本最大的地方——电池。 可以说，固态电池是电动车领域最近几年少有的真正具有革命性的技术创新，从某种程度上讲能彻底解决纯电用户的大部分痛点，例如里程焦虑、电池安全等等。
那么，固体电池相比现在的液态电池，究竟有什么优势呢？不多，就三个，但也已经让电池行业发生本质的变化：安全性更好、能量密度更高、循环寿命更长，还有一个优势，还需要去慢慢检验的，就是固态电池的成本可能比现在的液态电池要低，估计是10%-20%的跌幅。
固态电池解决了现在的液态电池必须要牺牲安全性来追求更高能源密度的这个矛盾点。 而这一切的奥秘就在于它的固态电解质身上。
所谓的固态电池就是把传统电池里面的液态电解质变成固态电解质。 这说来好像很简单，但做起来就很难。 一个很简单的例子就是，液态的电解质可以很好地把电极包裹起来，贴合度是相当好的，但是固态电解质很难实现这一点。
固态电机已经不需要传统的单极电极，所以能大大提高通电的效率。
把电解质换成固态之后，别的先不说，首先就能解决了电池易燃易爆这个问题。
电池之所以易燃易爆，一个很重要的原因就在于电池内部发生了短路。 为了防止电池内部的短路，现在的锂离子电池内部都会有一层隔膜，把正负极隔开，但是这层隔膜也不是金刚罩，在使用的过程中是有机会被刺穿的。
如果电极的电子分布不均匀，锂离子就会以沉淀的方式依附在电极表面形成锂晶枝。 随着时间的沉淀，锂晶枝就有很大的可能刺破隔膜，导致电池内部短路。 现在很多主机厂都在攻克的针刺试验，其实就是模拟隔膜被刺穿后电池内部反应的一些情况。
固态电池因为电极被固体隔开了，而且固态电解质本身不易燃、无腐蚀也不挥发，更没有漏液的可能，所以即便没有隔膜也不容易发生短路，不用担心电池老化了会不会更容易爆炸起火。
这也是为什么很多人说固态电池本征安全性要远高于现在的锂离子电池。
固态电池主流的三种电解质，其中欧美更倾向于聚合物和氧合物，中日韩更倾向于硫化物。
也因为固态电池的电解质化学特性比较稳定，所以可以选用一些活性比较强的金属来充当负极，例如液态电解液不能用的锂金属负极。
不管什么电池，纽扣电池也好、圆柱电池也罢，电池的容量都是由电池中正负极材料的比容量和电压差决定的。 正极材料现在可选择的范围比较有限，所以固态和液态没有太大的差别，区别度最大的就是负极材料。
现在的液态锂电池大多是用石墨作为负极材料，硅基是现在的发展方向，估计也是一个终极的方案。 因为电极的电压不能超过电解液的工作电压窗口，一旦超过了，可能就会造成事故，而现在主流的电解液电压窗口并不超过4.5V，也就意味着液态电池的能量密度有峰值，而并不特别高，业内吹风是350Wh/kg，比上汽和清陶能源合作的第一代固态电池低了。
而有着更大电压窗口的固态电解质，可以选择不同的正负极材料进行组合，可以达到更高的能量密度。 业内比较保守的估计是，固态电池的体积能量密度可以超过1000Wh/L，质量能量密度可以超过400Wh/kg。
另外，也因为固态电解质能缓解锂晶枝的现象，所以也能大大提高电池的循环寿命。
一般的三元锂电池的循环寿命两三千次，经过4000次的循环后电池的寿命估计就只剩下60%左右了；磷酸铁锂电池的寿命好一点，5000次循环后的剩余容量能做到80%左右；固态电池的循环寿命则基本在5000次以上。
换句话说，不管是能量密度还是电池寿命，现在的锂电池的上限都是固态电池的下限。
加工很难，但不是不能解决固态电池最大的问题就是很难加工。
丰田所说的难点在于，因为固态电解质在充放电的过程中会反复膨胀收缩，容易形成龟裂并不利于电池的寿命。 还有就是刚刚提到的，因为它是固体和固体之间接触，不像液态电解质可以渗入到电极的各个地方，所以也就有可能存在界面接触不良的问题。
也正因为这个问题，所以也延伸出固态电池的几个缺点。 例如它的界面阻抗比较大，没有办法进行超高压的快充，还有就是制造成本会比较贵——为了让电极和电解质接触更加良好，所以需要在生产环节加入压实的工艺，也就需要增添相应的设备。
不过这些都是站在现在固态电池还没大规模量产的角度上说的，也有人预测固态电池的单位成本会比液态电池低，因为它不需要薄膜了。 上面提到的什么压实工艺，随着产能的增加，也能快速平摊到每一款电池，最后可能也会到了忽略不计的地步。
不管怎样，固态电池可能会开启电动汽车的新时代，只不过不会那么快就到来。
