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出品 | 潮起網(wǎng)「于見專欄」

動力電池是純電動汽車的核心部件，與現(xiàn)有主流的液態(tài)電池相比，當(dāng)前正在大力研發(fā)中的固態(tài)電池具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)在全球有很多公司和研究機構(gòu)都在緊鑼密鼓地投入到相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新攻關(guān)之中，前不久豐田宣布在電池技術(shù)上取得了重大突破，公司計劃將在2025年前小規(guī)模量產(chǎn)固態(tài)電池，在2030年前實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，這個消息立即引起了業(yè)內(nèi)的熱議。

豐田要搶占未來動力電池技術(shù)的制高點

豐田計劃在數(shù)年內(nèi)推出搭載先進(jìn)固態(tài)電池的電動汽車，即由BEV Factory負(fù)責(zé)研發(fā)的次世代BEV產(chǎn)品系列，豐田宣稱該產(chǎn)品的續(xù)航里程可達(dá)1000公里，在次世代BEV上計劃配備2種鋰離子電池，分別為普及版與性能版。

前者采用了HEV鎳氫電池上的雙極結(jié)構(gòu)，使續(xù)航里程在目前的基礎(chǔ)上增加了20%，充電時間不超過30分鐘，由于大幅減少了零件數(shù)量，制造成本可降低40%左右，后者由于大幅提高了電池的能量密度，續(xù)航里程將增加到1000公里，充電時間不超過20分鐘，生產(chǎn)成本也將降低20%左右。

除此以外，豐田正在研發(fā)一款高性能版電池，使用高鎳正極材料＋雙極結(jié)構(gòu)，與性能版電池相比，其充電時間也在20分鐘以內(nèi)，續(xù)航里程還可再提升10%左右，制造成本也有望再降低10%左右。

豐田公司碳中和研發(fā)中心總裁海田敬二表示，豐田已經(jīng)開發(fā)出了提高電池耐久度的方法，相信現(xiàn)在可以制造出續(xù)航里程達(dá)1200公里的固態(tài)電池，其充電時間可控制在10分鐘以內(nèi)。

豐田預(yù)計在2027年至2028年前后逐步實現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)，同時針對當(dāng)前液態(tài)和固態(tài)電池普遍過大、過重、太貴等缺點，公司還要想方設(shè)法，將汽車電池的尺寸、重量及成本減半，例如通過持續(xù)簡化電池材料的生產(chǎn)流程，來降低下一代電池產(chǎn)品的制造成本，如果以上目標(biāo)能夠順利實現(xiàn)的話，那么屆時必將開啟電動汽車及電池行業(yè)發(fā)展的一個里程碑時代。

垂涎這一賽道的不只有豐田，日產(chǎn)計劃于2028年推出首款搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車型，本田規(guī)劃在2024年啟用固態(tài)電池實驗生產(chǎn)線，投資規(guī)模將達(dá)到430億日元（約合人民幣21億元）。

三星也在加緊開展固態(tài)電池的研發(fā)工作，今年三星SDI已經(jīng)完成了全固態(tài)電池的中試線建設(shè)，準(zhǔn)備在下半年生產(chǎn)樣機，公司正在為下一代電池產(chǎn)品的開發(fā)和量產(chǎn)做準(zhǔn)備，寶馬計劃在2025年前推出搭載全固態(tài)電池的原型車，并于2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。

有一點需要注意的是，在純電汽車的道路上，豐田一直是態(tài)度搖擺不定，此次官宣豐田也未公布更多的研發(fā)細(xì)節(jié)，如能量密度、充放電速率、可充電循環(huán)次數(shù)等，因此有不少人質(zhì)疑這是豐田的宣傳手段而已，豐田能否按計劃完成研發(fā)工作，目前還難下定論，不過有一點可以確定的是，在固態(tài)電池的研究方面，豐田的確是表現(xiàn)出了與眾不同的堅持與韌性。

一旦實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，必將帶來顛覆性的產(chǎn)業(yè)變革

自固態(tài)電池技術(shù)誕生以來，業(yè)內(nèi)便普遍看好其未來的應(yīng)用潛力及發(fā)展前景，固態(tài)電池和液態(tài)電池均為鋰電池，兩者的差別主要在于，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜，相比液態(tài)電池，固態(tài)電池有那些優(yōu)勢呢？

一是能量密度更高，由于固態(tài)電池采用固體電解質(zhì)，取代了液態(tài)鋰電池的電解液和隔膜，因此安全系數(shù)更高，通過選擇更高容量的正負(fù)極材料，進(jìn)而大幅提升電池的能量密度。當(dāng)前液態(tài)電池的能量密度峰值接近300Wh/kg，而半固態(tài)電池則超過350Wh/kg，全固態(tài)電池更是可達(dá)500Wh/kg以上，由此可帶來更強勁的整車?yán)m(xù)航力。

二是安全性更高，固態(tài)電解質(zhì)材料熱穩(wěn)定性更好，不易燃燒或短路，也沒有電解液泄露風(fēng)險，不會因撞擊而起火或爆炸，使用起來相對更安全。

三是使用壽命更長，由于沒有液態(tài)物質(zhì)腐蝕電池，固態(tài)電池可以承受更多次的充放電循環(huán)，理想情況下其充放電循環(huán)次數(shù)能夠達(dá)到45000次左右，而且充電速率更快。

目前液態(tài)鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)到達(dá)極限，而固態(tài)電池則是方興未艾，在4月16日的第二屆世界動力電池大會云上宜賓高端論壇上，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高表示，雖然全固態(tài)電池技術(shù)仍面臨著很多挑戰(zhàn)，但它仍然是我們值得去追求的目標(biāo)。

他還認(rèn)為到2030年，將是該技術(shù)實現(xiàn)開花結(jié)果的時候，歐陽明高教授同時也告誡國內(nèi)的新能源車企及電池企業(yè)，要高度重視這一技術(shù)路線，與此同時，在ChatGPT技術(shù)的幫助下，人們對新材料的探索效率有了極大提升，研發(fā)周期也能夠大幅縮短，相信通過全球技術(shù)人員的共同努力，全固態(tài)電池的研發(fā)工作必定能夠取得成功。

盡管前景可期，但目前固態(tài)電池的發(fā)展仍面臨著許多困難與阻礙，例如工藝復(fù)雜、量產(chǎn)困難、單價昂貴等，中郵證券的測算結(jié)果顯示，目前固態(tài)電池的制造成本較液態(tài)電池要高出30%以上，即便是技術(shù)上已經(jīng)較為成熟的半固態(tài)電池，在實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)以后，其制造成本也要比液態(tài)鋰電池高出10%-20%。

由于研發(fā)全固態(tài)電池的難度系數(shù)很大，所以蔚來、東風(fēng)、埃安、高合、賽力斯等本土企業(yè)，均將精力投向了技術(shù)上相對更容易實現(xiàn)的半固態(tài)電池領(lǐng)域，將其作為實現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化的切入點與突破口，這一點同國外企業(yè)圍繞固態(tài)電池制定量產(chǎn)時間表的做法還是有較大區(qū)別的。

前不久衛(wèi)藍(lán)新能源向蔚來汽車交付了首批半固態(tài)電池電芯，其能量密度為360 Wh/kg，單次充電可實現(xiàn)1000公里的續(xù)航里程。

清陶能源與上汽集團合作研發(fā)的半固態(tài)電池，也將于年內(nèi)應(yīng)用于上汽的自主品牌新車型，其續(xù)航里程在1000公里以上，計劃在2025年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，上汽集團也在近期宣布，擬向清陶能源追加不超過27億元的投資，屆時上汽持股比例將由目前的4.2%上升至15.29%。

本土企業(yè)能否拿下固態(tài)電池技術(shù)的制高點

按照《中國制造2025》的相關(guān)要求，到2025年和2030年，國內(nèi)動力電池單體能量密度要分別達(dá)到400Wh/kg、500Wh/kg，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了液態(tài)電池的能力范圍，只有固態(tài)電池方能擔(dān)此重任，因此作為動力電池行業(yè)的重要發(fā)展方向之一，誰能率先實現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)，誰就能掌握新能源汽車及動力電池行業(yè)的話語權(quán)。

在一項科技成功實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用之前，首先必然是相關(guān)的專利與論文先行，近幾年在全球頂級刊物上，與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文正呈指數(shù)級增長，目前在該領(lǐng)域，日本企業(yè)投入最多，擁有的技術(shù)專利也最多，而豐田又是其中的佼佼者。

雖然豐田在混動領(lǐng)域被國內(nèi)車企反超，似乎錯過了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時期，但豐田并沒有就此認(rèn)輸和放棄，而是瞄準(zhǔn)了新一代動力電池技術(shù)作為突破口，目前豐田擁有1000多項固態(tài)電池的技術(shù)專利，遙遙領(lǐng)先于其他企業(yè)。

Patent Result的數(shù)據(jù)顯示，全固態(tài)電池相關(guān)專利排名前十的企業(yè)中，日本企業(yè)有6家，韓國企業(yè)占4家?？梢哉f，目前在固態(tài)電池領(lǐng)域，以豐田為代表的日本企業(yè)已經(jīng)悄然走在了行業(yè)的前面。

國內(nèi)在該領(lǐng)域處于積極追趕的第二方陣，這其中寧德時代的重點布局方向為硫化物全固態(tài)電池，目前已研發(fā)出具有高能量密度的固態(tài)電池實驗樣本，但距離商業(yè)化應(yīng)用估計還需要5年以上時間。

不過寧德時代認(rèn)為，全固態(tài)、半固態(tài)電池仍有很多理論及技術(shù)的基礎(chǔ)問題尚未得到解決，公司雖已在該領(lǐng)域深耕十多年，但還是難以形成有技術(shù)可行性和市場競爭力的產(chǎn)品，所以迄今為止，寧德時代并未公布過全固態(tài)或者半固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表。

與此同時，國內(nèi)也有研究機構(gòu)取得了不小的技術(shù)突破，6月27日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》上發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授的一項研究成果，馬騁教授研發(fā)出一種新型固態(tài)電解質(zhì)（氧氯化鋯鋰），它的綜合性能同目前最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相近，但成本不到后者的4%，很適合產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；瘧?yīng)用。

借助在液態(tài)電池領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢，國內(nèi)企業(yè)在新能源汽車及動力電池產(chǎn)業(yè)方面實現(xiàn)了“彎道超車”，當(dāng)前全球動力電池裝機量排行前十的企業(yè)中，有6家來自國內(nèi)企業(yè)，其中寧德時代與比亞迪更是高居榜首，但如果就此固步自封、裹足不前的話，那么在動力電池的下一個風(fēng)口，國內(nèi)企業(yè)將會丟掉領(lǐng)先優(yōu)勢，并被歐美日韓企業(yè)趕上并反超。

不過盡管固態(tài)電池?fù)碛薪跬昝赖膽?yīng)用前景，但其相關(guān)的技術(shù)研發(fā)之路卻并非坦途，國外企業(yè)在全固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)度上也經(jīng)歷了多次跳票，或許豐田也只是虛張聲勢而已，或許國內(nèi)企業(yè)的做法，才是比較穩(wěn)妥的方式，但無論是一步到位，還是穩(wěn)扎穩(wěn)打，全固態(tài)電池作為未來動力電池的重要發(fā)展方向，需要引起本土企業(yè)的高度重視。

結(jié)語

由于在動力電池領(lǐng)域全面落后于國內(nèi)企業(yè)，因此全固態(tài)電池技術(shù)自然就成為了國外企業(yè)實現(xiàn)彎道超車的希望，通過在固態(tài)電池領(lǐng)域長期的的技術(shù)積淀，豐田似乎已能眺望到動力電池行業(yè)的下一個風(fēng)口，而手握全球最多資源與籌碼的國內(nèi)企業(yè)，在固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展的澎湃浪潮中該何去何從？它們又將如何鞏固自身優(yōu)勢、守住自己的地盤？這一切都令人期待，也許用不了多久答案就可以揭曉。