量产前夜 全球打响全固态电池卡位赛

  近日，华为公布了全新的固态电池专利，引发业界和市场广泛关注。与此同时，东风汽车、奇瑞汽车、广汽集团、宁德时代、太蓝新能源等整车及供应链企业都纷纷发布了固态电池领域的最新进展。其中，广汽集团已初步打通全固态电池全流程制造工艺，预计2026年将搭载于昊铂车型。一时间，全固态电池成为车企电动化技术的“顶流”。

  环球同此凉热，固态电池在国际市场也有着相当高的热度。11月22日，本田宣布将从2025年1月开始试生产纯电动汽车使用的全固态电池，并首次公开自研全固态电池面向量产化的示范生产线。而丰田、日产以及韩国电池企业如LG、SK On、三星SDI等均宣布将在2026～2030年实现全固态电池量产。赶在量产前夜，一场全世界内的固态电池卡位赛已然打响。

  近日，华为公布了一项硫化物固态电解质新专利，即“掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池”。该专利解决了金属锂负极与硫化物电解质界面的副反应问题，使得锂离子电池具有较长的使用寿命。

  宁德时代近期也公布了3件全固态电池专利，分别为“改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置”，“固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置”和“固态电池单体及其制造方法”。宁德时代董事长曾毓群表示，与竞争对手相比，宁德时代的研究“领先一大步”。

  与此同时，整车企业对于研发固态电池也是热情高涨，一些企业已经推出了概念车或样车。在近日举行的广州车展上，奇瑞猎风概念车首发亮相，成为奇瑞汽车旗下第一款搭载全固态电池的车型。“该全固态电池支持800V高压快充，纯电续驶里程超过1500公里。”奇瑞汽车股份有限公司执行副总经理高新华告诉《中国汽车报》记者，奇瑞自研的这款固态电池，单位体积内的包含的能量超600Wh/kg。充电5分钟可增加续驶里程400公里，完全充满电只需15～18分钟。

  今年9月，东风汽车集团有限公司（以下简称“东风汽车”）在东风汽车科技周期间透露，公司即将量产单位体积内的包含的能量350Wh/kg的固态电池产品，并将加速自研单位体积内的包含的能量突破550Wh/kg的下一代全固态电池。广汽集团近日宣布，自研的全固态电池采用100％固态电解质，单位体积内的包含的能量超过350Wh/kg，150周循环后电池容量保持在90％以上。据称，该电池具有超高单位体积内的包含的能量、超高安全性及大容量全固态电芯三大核心优势，将为新能源汽车提供更为可靠的续驶和安全保障。同时，长安汽车携手太蓝新能源共同发布了无隔膜固态锂电池技术，不仅能有效抑制高温、过充、挤压等因素诱发的热失控，也可从根本上提升电池安全等级。此外，上汽、比亚迪、吉利、长城等车企，以及国轩高科、亿纬锂能、赣锋锂业、欣旺达等供应链企业也在大力布局全固态电池。

  “尽管目前行业尚无完全统一的标准，但通常情况下我们将单位体积内的包含的能量低于350Wh/kg的固态电池称为半固态电池。”山东省电池工业协会顾问谢瑜忠向《中国汽车报》记者介绍，一般而言，单位体积内的包含的能量大于350Wh/kg的可称为全固态电池。不过，由于各大企业之间在技术路线、电池结构、制造工艺等方面不一，因此也存在一定的个体差异。而单位体积内的包含的能量大于400Wh/kg以上的固态电池，基本上就可以称作是全固态电池。

  国外整车及供应链企业同样也对研发全固态电池“上头”。与目前量产的常规液态锂离子电池相比，本田的全固态电池将使电动汽车的续驶里程增加2倍，电池成本也将大幅度地下跌。本田计划在今后几年销售的新车中开始搭载全固态电池，并考虑未来将其应用于摩托车和电动飞机等更多领域，通过规模化量产来减少相关成本。近日，本田首次公开了位于日本栃木县的本田技术研究所的全固态电池量产示范生产线平方米，投资额约合人民币20亿元。

  据悉，丰田汽车研发的高性能全固态电池已获得日本经济产业省的认定。这在某种程度上预示着丰田自研的全固态电池即将进入量产阶段。与传统液态锂电池不同，丰田的全固态电池采用纯固态电解质，大大降低了电池短路和漏液的风险。丰田表示，这种固态电池充电速度快，仅需10分钟即可充满，续驶里程有望超过1200公里。

  截至目前，除本田、丰田之外，日产、三星SDI等日韩企业的全固态电池也进入了试制阶段。奔驰、大众和通用汽车等欧美企业也在积极布局这一领域。此外，还有不少勇于探索商业模式的公司凭借技术创新和积累闯入这一赛道，继而被车企巨头看中。例如，早在2014年，大众汽车就深度投资了美股上市的固态电池企业Quantum Scape，持有其5％的股份；2018年、2020年大众汽车连续两次向该公司注资，成为其最大股东。而梅赛德斯-奔驰和Stellantis集团投资的美国固态电池初创企业Factorial近期也推出了全固态电池样品，单位体积内的包含的能量达450Wh/kg。

  “不难发现，从整车企业到供应链企业及勇于探索商业模式的公司，从中国到欧美日韩，全固态电池领域的竞争正在悄然升温。”华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文向《中国汽车报》记者谈到，全固态电池产业竞争正逐渐走向如火如荼的新态势，这将促进全固态电池的技术研发不断加速，更有助于推动全固态电池量产上车时间早日到来。

  在全固态电池新赛道的竞争中，量产时间是一个绕不开的目标，从已经公布的量产时间节点上，也可以感觉到竞争正日趋白热化。与此同时，量产时间也是相关企业在全固态电池领域研发实力的一种体现。

  “奇瑞的目标是，2026年实现全固态电池上车，2027年批量上市。”高新华表示，目前，奇瑞汽车正在紧锣密鼓对一些技术及工艺问题进行攻关研发。

  国内相关企业发布的量产时间，大多在2026～2030年之间。东风汽车此前的计划是，2026年实现固态电池装车，2028年量产上市。广汽集团预计，其全固态电池产品将于2026年正式装车，并搭载于昊铂车型上。比亚迪则计划2026年发布搭载全固态电池的新纯电平台和车型；从2027年起，针对中高端电动汽车领域小批量生产硫化物全固态电池，并在2030年将其应用于主流电动车型上。上汽集团提出，其联合研发的全固态电池2026年开始交付，2027年量产装车。小鹏汽车表示，2027年实现全固态电池小批量装车，2028年量产。

  除此之外，还有多家动力电池厂商公布了全固态电池的量产时间，如欣旺达计划在2026年实现全固态电池的商业化量产；宁德时代计划在2027年启动固态电池的小规模生产；中创新航计划于2027年开始固态电池小批量装车；太蓝新能源无隔膜半固态电池计划于2026年实现装车验证，2027年实现批量生产……

  而国外的全固态电池量产时间，与国内大致相同。其中，本田已经明确将从2025年1月开始试生产全固态电池，并计划未来几年在销售的新车上开始搭载全固态电池。日产汽车也在日本横滨工厂开发了一条新的全固态电池试生产线年推出搭载该电池的量产电动汽车。

  丰田方面透露，其自研的全固态电池预计2026年开启量产，比去年宣布的2027至2028年有所提前。该公司还表示，2030年左右其全固态电池将进入大规模生产阶段。日本松下公司则于去年12月首次公开固态电池原型产品，预计2029年前量产。

  此外，韩国电池企业LG、SK On、三星SDI等均宣布，将在2027～2030年实现全固态电池的量产。其中，韩国三星SDI发布全固态电池量产规划，预计2027年量产；SK On的目标是2026年生产出原型产品，2028年实现商业化；由于技术瓶颈，LG新能源首次量产聚合物全固态电池的时间从2026年推迟到2030年。

  “多国相关企业正在跑步进入全固态电池领域，争取在这一行业技术竞争制高点上占据一席之地。”林澍文谈到，从相关企业的量产时间上显而易见，国内外对于全固态电池的竞争从2025年之后将逐渐白热化。

  “从相关企业公布的量产时间看，今后几年全固态电池的市场之间的竞争将呈现新格局。”浙江大学新能源协同创新中心研究员林弘昌在接受《中国汽车报》记者正常采访时表示，从市场层面看，未来几年随着全固态电池量产并进入市场，市场之间的竞争格局将发生新的变化。尽管2030年前全固态电池或许只占动力电池市场的10％左右，但在某些特定的程度上，其将在很大程度上决定着电动汽车市场的走向。从产品层面看，全固态电池的量产及装车应用，也必将推动电动汽车、动力电池产业及产业链发生较大改变，为电动汽车的发展注入新的动能。

  在已知的多种动力电池技术路线中，与现有的液态锂离子电池相比，全固态电池各项技术指标实现了全面提升。正因如此，慢慢的变多的中外企业都开始热捧固态电池。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高明确说：“全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，也将成为下一代电池技术竞争的关键制高点。”

  在全球范围内，全固态电池作为下一代电池技术的有力竞争者，正吸引着全球车企和投资者的目光。从固态电解质分类看，全固态电池技术路线主要有聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池三种。此外，还有卤化物等较少被采用的技术路线。

  不同的技术路线各有其优缺点。林澍文谈到，聚合物固态电解质的优点是加工相对较为容易，缺点是在室温下导电率低，需要加热到60℃高温才能正常充放电，能量上限不高，升温后离子电导率大幅度提高但会增加能量消耗导致成本上升。氧化物电解质的优点是具备比较好的导电性和稳定能力，离子电导率比聚合物更高，耐热性高达1000℃左右，机械稳定性和电化学稳定性等综合性能较好；其缺点是相比硫化物固态电解质，离子电导率偏低，使得氧化物固态电池在性能提升过程中会遇到容量、倍率性能受限等一系列问题，但还是较有开发价值。硫化物电解质的优点是离子电导率较高，机械性能较好，并且电化学稳定窗口较宽，工作性能表现优异，在全固态电池中开发价值较大；缺点是对正极的适配性差，内阻较大，同时制造工艺较为复杂。此外，卤化物固态电解质的优势主要是高离子电导率、较宽电化学窗口，能够在更高的电压下稳定工作，但同样存在制备工艺成本比较高，需要不菲的研发和产业化投入。

  “前些年各国关于全固态电池的技术路线相对单一，但近年来呈现多元化发展的新趋势。”西北工业大学新能源应用技术研究中心研究员于冬生向记者表示，日本企业在固态电池技术上的研发起步较早。早在2010年，丰田就声称在研发续驶里程可超过1000公里的全固态电池。日本企业主要是采用硫化物技术路线，在硫化物全固态电池技术上的专利数量领先，丰田汽车公司更是拥有超过1300件相关专利，是目前全球拥有固态电池专利最多的企业。不过，松下也在研究较为冷门的卤化物技术路线。而韩国企业在固态电池技术上的研发策略较为多元化，主要有氧化物和硫化物路线。美国企业以科技公司为主导，同样是多元化布局。例如，Quantum Scape、Solid Power和Factorial等，皆已在固态电池技术上取得了显著进展，部分企业慢慢的开始小批量生产原型电池并送样测试。欧洲企业主要布局聚合物电解质路线，同时也有一些企业涵盖硫化物、聚合物以及氧化物等技术路线。欧洲的初创企业在固态电池技术上也表现出色，推动了多种技术路线的研发。

  “尽管相比一些国外企业，尤其是日本企业，我国企业进入固态电池领域的时间相对较晚，但如今在技术路线上几乎是百花齐放，且创新速度较快。”在谢瑜忠看来，聚合物、氧化物和硫化物三种技术路线几乎都可以在国内都找到对应的研究企业，像华为的固态电池专利属硫化物技术路线，同赛道上还有宁德时代、弗迪电池、格林美、恩捷股份等相关企业；氧化物技术路线的相关企业包括清陶能源、卫蓝新能源、当升科技等；聚合物技术路线年完成第三代聚合物复合全固态电池的研发，其第四代全固态电池单位体积内的包含的能量将达到700Wh/kg。有必要注意一下的是，如今国内一些相关企业在全固态电池技术创新中，正在将不同的技术路线进行融合创新，如太蓝新能源已经成功开发出性能好的氧化物-聚合物混合固态电解质材料，清陶能源第二代固态电池则整合了氧化物、卤化物和聚合物材料等。

  可以说，自从电动汽车诞生以来，人们就一直在寻找既有较高单位体积内的包含的能量、又具备安全可靠及寿命长、充电便利等优良性能的动力电池。

  “相比现有的液态锂离子和半固态电池，全固态电池的优势更为突出。”谢瑜忠谈到，全固态电池的高单位体积内的包含的能量、安全性是其最显著的优势之一。这也代表着在一样体积下，全固态电池可提供更多能量，从而延长设备的使用时间或增加电动汽车的续驶里程。在某些特定的程度上可以将固态电池做得体积更小，从而助力整车轻量化。因此，固态电池对于要求轻量化、单位体积内的包含的能量高、耐高低温、安全要求更高的飞行汽车更具实用价值。同时，由于采用全固态电解质，电池基本避免了起火和爆炸的风险。此外，全固态电池在低温下也能保持稳定的性能，基本上没有液体电解质低温冻结的问题。全固态电池还具备良好的快速充电能力。由于固态电解质允许锂离子更快地迁移，全固态电池可以在极短的时间内充满电，在15分钟内即可充满80％的电量，而传统液态、半固态锂离子电池常常要更长的充电时间。目前，技术研发的重点集中在克服全固态电池各种技术路线的固有短板、生产的基本工艺及设备成本高企、对车型的适应性设计等方面。

  现阶段，中外全固态电池产业发展可谓是各有千秋。“从技术发展和市场角度看，全固态电池的竞争大概能看作有中国、日韩及欧美三大阵营，且都有各自一定的优势。”在于冬生看来，日韩企业的全固态电池研发起步较早，具备明显的先发优势。而且，日本政府对全固态电池技术开发给予了大力扶持，此前日本政府已投入超过2000亿日元资金支持，目标是在2030年实现全固态电池的商业化，计划目标单位体积内的包含的能量为500Wh/kg。丰田、本田、日产等车企在全固态电池研发中，更看重与整车性能的融合，也积累了一定优势，能够更有效地优化电动汽车的整体性能，提升产品的市场竞争力。欧美在全固态电池研发方面以初创企业为主，研发也在不断加速。在初步概念验证的A样、接近最终产品测试的B样、满足特定要求的客户认可样品C样3个阶段中，Solid Power已在2023年生产出A样品，并交付给宝马来测试，计划今年进入A-2样阶段；Quantum Scape于2023年二季度开始向客户发送A0样品，Factorial Energy电池产品也进入了A样送样阶段。

  “虽然我国在全固态电池研发方面并不具备先发优势，但我们的比较优势是产业链、供应链发展较快，产品成形和应用较快。”林澍文认为，一方面，从车企、电池企业、材料企业甚至机械加工设施企业等，我国整个产业链企业几乎都有积极参与者，已经逐渐形成了较为完整的产业链、供应链。有了这一基础，将来进入量产阶段，有望以较快的速度减少相关成本。另一方面，相关企业对于全固态电池的应用有着非常高的积极性，同时国内新能源汽车产销量持续以较大幅度增长，为全固态电池的研发、量产、商业化应用提供了得天独厚的条件和环境，这是国外所不能够比拟的。而且，国内相关企业都在以更高的投入、更快的速度去开发全固态电池，我们有望像锂离子电池一样，在全固态电池领域也形成自己的技术、市场和产业优势。目前，国内相关企业的全固态电池产品单位体积内的包含的能量目标大多数都在550Wh/kg～720Wh/kg左右。

  在新兴产业高质量发展上，如果有政策支持，与企业的积极性形成合力，将成为产业高质量发展的巨大推动力。“我国对于发展全固态电池的政策支持力度在不断加大，政策优势正在逐渐显现。”林弘昌表示，2020年10月，国务院发布的《新能源汽车产业高质量发展规划（2021～2035年）》中，首次将固态电池列入行业发展重点；2023年1月，工信部等六部门联合发布的《关于推动能源电子产业高质量发展的指导意见》中，进一步提出加强固态电池标准体系研究；今年以来，不仅有国家层面的政策，而且北京、重庆、青海、郑州等地出台的相关产业政策中，都提出了支持全固态电池加快发展的举措。

  与此同时，在参与研发、应用及市场布局的企业中，既有“国家队”，也有“地方队”，还有非公有制企业，技术路线上也不拘泥于传统的模式，而是结合实际进行融合创新。如果把这一些因素叠加、积累起来，就会发现我国在全固态电池产业高质量发展上，正在积聚慢慢的变多的发展优势。

  全固态电池的使用载体主要是新能源汽车，而我国在新能源汽车发展上独具优势。“要充分的利用我们国家新能源汽车超大市场的独有条件，既要坚持自主创新，也要加强中外交流，从中汲取先进经验，并热情参加国际标准制定，力争在全固态电池的国际竞争中贡献更多中国智慧，形成竞争优势。”林弘昌强调。本报记者赵建国《中国汽车报》（2024-12-02 012-013版）