近年來，動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展取得了巨大的進(jìn)步，但仍然面臨安全問題和續(xù)航焦慮的挑戰(zhàn)。固態(tài)電池憑借高安全性和卓越的綜合性能逐漸嶄露頭角，成為行業(yè)的新寵。隨著各大企業(yè)紛紛加入布局，固態(tài)電池的發(fā)展路徑也變得越發(fā)清晰。

何為固態(tài)電池？研發(fā)面臨哪些挑戰(zhàn)？

固態(tài)電池是一種新型鋰電池技術(shù)，其最顯著的特點(diǎn)是采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電池中的電解液。與傳統(tǒng)液態(tài)電池相比，固態(tài)電池具有高能量密度、高安全性、更快的充電速度等特點(diǎn)。

在能源領(lǐng)域，固態(tài)電池被認(rèn)為是電動(dòng)汽車、可再生能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域的理想選擇，因?yàn)樗型鉀Q傳統(tǒng)電池技術(shù)中存在的安全性、能量密度和壽命等方面的瓶頸問題。然而，固態(tài)電池在研發(fā)過程中也面臨著一系列巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

首先，固態(tài)電池的制造工藝相對(duì)復(fù)雜，尤其是在電解質(zhì)的制備方面存在挑戰(zhàn)。尋找既具有高離子導(dǎo)電性又具備穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)材料，是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)之一。

其次，電極材料的選擇和匹配也是一個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)椴煌碾姌O材料對(duì)電解質(zhì)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性要求各不相同。此外，固態(tài)電池需要在高溫條件下運(yùn)行，這也對(duì)電池材料的熱穩(wěn)定性提出了更高的要求。

在大規(guī)模生產(chǎn)方面，固態(tài)電池的成本問題是亟待解決的難題。制備高質(zhì)量、高性能的固態(tài)電池所需的生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，直接影響電池的成本和商業(yè)可行性。因此，為實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用，必須不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，從而降低制造成本。

綜合來看，固態(tài)電池雖然在其特性上有著極大的優(yōu)勢(shì)，但其研發(fā)仍面臨著制造工藝、材料穩(wěn)定性、成本等多方面的挑戰(zhàn)。解決這些挑戰(zhàn)將是推動(dòng)固態(tài)電池商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

固態(tài)電池三大技術(shù)路線誰主沉浮

目前，全球各大車廠和電池制造企業(yè)等正積極布局固態(tài)電池技術(shù)。固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展可以分為五大階段：傳統(tǒng)液態(tài)電池——凝膠態(tài)電池——半固態(tài)電池——準(zhǔn)固態(tài)電池——全固態(tài)電池。當(dāng)前行業(yè)尚處于半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展的階段。

比較熱門的固態(tài)電解質(zhì)主要分為三類，分別是聚合物、氧化物和硫化物。聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，而氧化物和硫化物則屬于無機(jī)電解質(zhì)。
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固態(tài)電池的各技術(shù)路線各具特色。其中，聚合物固態(tài)電池作為最早實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池車輛測(cè)試的技術(shù)路線之一，已經(jīng)成功進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)。然而，它在室溫下的離子導(dǎo)電率較低，需要高溫操作，同時(shí)在穩(wěn)定性和成本方面面臨一些挑戰(zhàn)。

氧化物固態(tài)電池在綜合性能方面表現(xiàn)較好，研發(fā)成本相對(duì)較低，同時(shí)具有高離子導(dǎo)電性和良好的環(huán)境穩(wěn)定性，適用于高電壓電極材料。然而，由于氧化物是陶瓷材料，存在較大的界面阻抗和加工難度，機(jī)械性能也相對(duì)較差。

硫化物固態(tài)電池則具有較高的電導(dǎo)率和潛在的開發(fā)價(jià)值。盡管它在電導(dǎo)率方面表現(xiàn)出色，但具有穩(wěn)定性較差，容易氧化，產(chǎn)生有毒氣體等問題。另外，硫化物電池的技術(shù)難度較大，商業(yè)化進(jìn)展相對(duì)較慢。

目前來看，全球固態(tài)電池技術(shù)路線百花齊放。

歐洲新能源企業(yè)主要使用聚合物作為電解質(zhì)，但由于電導(dǎo)率不高，導(dǎo)致續(xù)航性能相對(duì)較差。法國Bollore集團(tuán)早在2011年推出的Bluecar電動(dòng)車搭載了金屬鋰聚合物固態(tài)電池，但相較于液態(tài)電池，續(xù)航表現(xiàn)較為有限。歐洲企業(yè)在面臨電導(dǎo)率瓶頸后，采取投資海外企業(yè)的策略，如大眾汽車深度投資美股上市的Quantum Scape。

而日韓企業(yè)更青睞硫化物電解質(zhì)，硫化物具有高電導(dǎo)率和高能量密度的潛力，但由于技術(shù)難度，豐田等企業(yè)的量產(chǎn)計(jì)劃可能受到了一些阻礙。中國企業(yè)則主要以氧化物作為電解質(zhì)，電導(dǎo)率介于歐洲和日韓之間，主要以半固態(tài)電池形式存在。

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：2025和2030是關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)正迎來關(guān)鍵的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，全球各大企業(yè)紛紛加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

海外市場(chǎng)方面，美國代表為Solid Power和Quantum Scape等初創(chuàng)企業(yè)，相比之下，日本和韓國的企業(yè)更多地由傳統(tǒng)車企和電池廠主導(dǎo)，而在歐洲，近年來的趨勢(shì)是傳統(tǒng)車企轉(zhuǎn)向投資為主，以技術(shù)合作創(chuàng)新企業(yè)為代表。

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回顧國內(nèi)市場(chǎng)，固態(tài)電池主要布局者涵蓋電池企業(yè)、學(xué)界領(lǐng)軍者創(chuàng)辦的初創(chuàng)企業(yè)以及汽車企業(yè)等領(lǐng)域。衛(wèi)藍(lán)新能源、太藍(lán)新能源、清陶能源、寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技、廣汽集團(tuán)等企業(yè)都在積極推動(dòng)固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

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在商業(yè)應(yīng)用方面，東風(fēng)、蔚來、賽力斯等車企已成功實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池的裝車，甚至已經(jīng)開始交付。與此同時(shí)，一些海外企業(yè)選擇直接跳過半固態(tài)電池領(lǐng)域，直接投身全固態(tài)電池的研發(fā)和應(yīng)用。大眾、寶馬、豐田、奔馳、日產(chǎn)等知名汽車品牌也規(guī)劃在2025年至2030年期間推出搭載全固態(tài)電池的動(dòng)力汽車。
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總的來說，盡管固態(tài)電池領(lǐng)域在技術(shù)突破和商業(yè)化應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)，但整體呈現(xiàn)積極向前的態(tài)勢(shì)。2025年至2030年，將是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)迎來更多技術(shù)突破和商業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)刻。在此期間，半固態(tài)電池將扮演重要角色，已有車企成功將其商業(yè)化應(yīng)用，為解決電動(dòng)汽車的里程焦慮問題提供了切實(shí)可行的方案。

來源：集邦鋰電