今年以來，固態(tài)電池再次成為汽車圈的熱門話題之一。先是智己L6上市憑借“超快充固態(tài)電池首次量產(chǎn)上車”賺足了行業(yè)眼球，之后廣汽集團也在自己的科技日上公布在固體電池領(lǐng)域取得了突破……一時之間，固態(tài)電池的熱度不斷攀升。
“高安全性、高續(xù)航能力”是固態(tài)電池最大的亮點，但由于固態(tài)電池需要使用多種新型材料，底層材料學(xué)問題尚待解決。此外，固態(tài)電池還存在生產(chǎn)工藝不成熟、產(chǎn)業(yè)鏈配套需降低成本等問題，量產(chǎn)落地成為當(dāng)前固態(tài)電池領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
“我們必須要布局全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)。我們做全固態(tài)電池的目標不是去顛覆別人，是怕別人顛覆我們。所以我們在搞全固態(tài)電池的同時也一定要兼顧液態(tài)電池，這是我們的優(yōu)勢。但只要全固態(tài)電池在市場上有1%的市場份額，對我們的沖擊就很大。所以要保優(yōu)勢、防顛覆，這是我們的定位和目標。”近日，中國科學(xué)院院士歐陽明高在“中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟2024年度大會”上表示。
固態(tài)電池何時能實現(xiàn)規(guī)模上車？這已經(jīng)成為行業(yè)共同關(guān)注的問題。對此，有觀點認為，在全產(chǎn)業(yè)的努力下，預(yù)計2027年，全固態(tài)電池將實現(xiàn)小批量示范裝車。
多企業(yè)加碼布局固態(tài)電池
“固態(tài)電池在儲能科學(xué)技術(shù)上給過定義，它大致分成三類：液態(tài)、混合固液和全固態(tài)，各種帶液體的都叫混合固液，包括半固態(tài)。全固態(tài)就是不含任何液體，但是可以含聚合物電解質(zhì)。”中國科學(xué)院物理研究所研究員李泓在上述大會上表示。
而目前各大廠商推出的固態(tài)電池，實際上大多為固態(tài)、液態(tài)混合電池，或稱半固態(tài)電池。從液態(tài)電池走向半固態(tài)、全固態(tài)電池，最核心的是電解質(zhì)的改變。這一改變需要通過化學(xué)材料的改變，來提升能量密度、改進安全性能等，而這一改變無論是從技術(shù)上還是制造工藝上都不容易。因此，李泓認為：“固態(tài)電池一步到全固態(tài)是比較難的，有可能要經(jīng)歷混合固液的過程。”
盡管如此，從車企到產(chǎn)業(yè)鏈都在積極進行固態(tài)電池的投入和布局。
“我們目前是完成了核心材料20Ah級電芯的開發(fā)，希望2027年實現(xiàn)小批量示范運行。在關(guān)鍵材料這個層級，目前我們開發(fā)硫化物電解質(zhì)的電導(dǎo)率達到了10mS/cm，電芯能量密度375Wh/kg、容量22Ah，具有超低濕度全固態(tài)電池研制平臺及電池試驗評測平臺。”中國第一汽車集團有限公司研發(fā)總院電池開發(fā)部部長孫煥麗說。
合肥國軒高科動力能源有限公司首席科學(xué)家朱星寶表示，國軒高科在2017年就開始布局全固態(tài)電池，在2022年發(fā)布了340Wh/kg半固態(tài)電池，目前半固態(tài)電池已經(jīng)有2GWh和5GWh的產(chǎn)線。
欣旺達副總裁梁銳透露：“欣旺達很早就對固態(tài)電池等新一代電池進行了布局和開發(fā)，目前，400Wh/kg固態(tài)電池已經(jīng)在我們實驗室研發(fā)出來了，我們會在2026年建設(shè)生產(chǎn)線進行初步量產(chǎn)。”
但梁銳認為對固態(tài)電池的發(fā)展要以理性的態(tài)度看待。“我們做電池肯定不光是要考慮功能性好，還要看它的可靠性是否能夠達到商用化的要求，以及經(jīng)濟性是不是能夠讓大家大規(guī)模的去推廣、去用。因此，固態(tài)電池的到來并不意味著液態(tài)電池一下子就被淘汰了。液態(tài)電池現(xiàn)在已經(jīng)擁有了成熟的工藝、低廉的成本、不斷提升的安全性，液體電池也有自己很大的應(yīng)用市場。固態(tài)電池現(xiàn)在很大程度上還屬于資本追捧的一個階段，但是最終要靠產(chǎn)品來證明價值。”梁銳說。
2027年有望小批量上車
事實上，在固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化的過程中，其需要解決的難題，首先體現(xiàn)在量產(chǎn)工藝和制造設(shè)備層面，由于全固態(tài)電池的工藝將發(fā)生巨大變化，電池前段的生產(chǎn)設(shè)備可能需要重新開發(fā)。
“與液體電池不同，純固態(tài)電池的處理工藝不一樣，會涉及新設(shè)備的開發(fā)，以及工藝的摸索。與此同時，生產(chǎn)制造這方面要攻克的難題還很多。”國軒高科固態(tài)電池項目總工程師潘瑞軍說。
上汽清陶總經(jīng)理李崢也表示，傳統(tǒng)液態(tài)電池的生產(chǎn)線肯定不可能用來制造全固態(tài)電池。“同時，任何一個新工藝、新裝備的成熟穩(wěn)定都需要過程，所以我們一開始設(shè)計的全固態(tài)電池產(chǎn)能并不會很大，前期把全固態(tài)電池產(chǎn)線的新裝備、新工藝的穩(wěn)定驗證工作做好，這是一個比較重要的難點。”李崢說。
而拋開技術(shù)層面的突破，成本也是阻礙固態(tài)電池大規(guī)模落地的重要原因。“技術(shù)的突破、產(chǎn)品的實現(xiàn)是我們上車搭載的起點，而成本的下降則是規(guī)模量產(chǎn)的起點。”深藍汽車科技有限公司高級項目總監(jiān)周安健說。
潘瑞軍認為，全固態(tài)電池的成本一定會下降，因為其材料并不涉及很多貴金屬，待供應(yīng)鏈走向成熟以后，規(guī)模效應(yīng)會帶來成本的有效降低。
對此，梁銳也認為，固態(tài)電池的降本需要一個過程，不能一蹴而就。此前，液態(tài)電池成本的下降也是經(jīng)過了十幾年的過程。
考慮到多重因素，業(yè)內(nèi)將固態(tài)電池的落地時間點聚焦在2027年前后。“固態(tài)電池經(jīng)過這么多年的發(fā)展，落地的條件已經(jīng)越來越成熟，我們覺得用未來的3~5年時間去實現(xiàn)量產(chǎn)突破，是非常有可能的。”梁銳說
潘瑞軍也認為：“保守來說，全固態(tài)電池目前還存在很多風(fēng)險，我們預(yù)計2027年時會（進行）小批量的上車實驗。如果順利，預(yù)計2030年時可以實現(xiàn)真正量產(chǎn)。”
“高安全性、高續(xù)航能力”是固態(tài)電池最大的亮點，但由于固態(tài)電池需要使用多種新型材料，底層材料學(xué)問題尚待解決。此外，固態(tài)電池還存在生產(chǎn)工藝不成熟、產(chǎn)業(yè)鏈配套需降低成本等問題，量產(chǎn)落地成為當(dāng)前固態(tài)電池領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
“我們必須要布局全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)。我們做全固態(tài)電池的目標不是去顛覆別人，是怕別人顛覆我們。所以我們在搞全固態(tài)電池的同時也一定要兼顧液態(tài)電池，這是我們的優(yōu)勢。但只要全固態(tài)電池在市場上有1%的市場份額，對我們的沖擊就很大。所以要保優(yōu)勢、防顛覆，這是我們的定位和目標。”近日，中國科學(xué)院院士歐陽明高在“中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟2024年度大會”上表示。
固態(tài)電池何時能實現(xiàn)規(guī)模上車？這已經(jīng)成為行業(yè)共同關(guān)注的問題。對此，有觀點認為，在全產(chǎn)業(yè)的努力下，預(yù)計2027年，全固態(tài)電池將實現(xiàn)小批量示范裝車。
多企業(yè)加碼布局固態(tài)電池
“固態(tài)電池在儲能科學(xué)技術(shù)上給過定義，它大致分成三類：液態(tài)、混合固液和全固態(tài)，各種帶液體的都叫混合固液，包括半固態(tài)。全固態(tài)就是不含任何液體，但是可以含聚合物電解質(zhì)。”中國科學(xué)院物理研究所研究員李泓在上述大會上表示。
而目前各大廠商推出的固態(tài)電池，實際上大多為固態(tài)、液態(tài)混合電池，或稱半固態(tài)電池。從液態(tài)電池走向半固態(tài)、全固態(tài)電池，最核心的是電解質(zhì)的改變。這一改變需要通過化學(xué)材料的改變，來提升能量密度、改進安全性能等，而這一改變無論是從技術(shù)上還是制造工藝上都不容易。因此，李泓認為：“固態(tài)電池一步到全固態(tài)是比較難的，有可能要經(jīng)歷混合固液的過程。”
盡管如此，從車企到產(chǎn)業(yè)鏈都在積極進行固態(tài)電池的投入和布局。
“我們目前是完成了核心材料20Ah級電芯的開發(fā)，希望2027年實現(xiàn)小批量示范運行。在關(guān)鍵材料這個層級，目前我們開發(fā)硫化物電解質(zhì)的電導(dǎo)率達到了10mS/cm，電芯能量密度375Wh/kg、容量22Ah，具有超低濕度全固態(tài)電池研制平臺及電池試驗評測平臺。”中國第一汽車集團有限公司研發(fā)總院電池開發(fā)部部長孫煥麗說。
合肥國軒高科動力能源有限公司首席科學(xué)家朱星寶表示，國軒高科在2017年就開始布局全固態(tài)電池，在2022年發(fā)布了340Wh/kg半固態(tài)電池，目前半固態(tài)電池已經(jīng)有2GWh和5GWh的產(chǎn)線。
欣旺達副總裁梁銳透露：“欣旺達很早就對固態(tài)電池等新一代電池進行了布局和開發(fā)，目前，400Wh/kg固態(tài)電池已經(jīng)在我們實驗室研發(fā)出來了，我們會在2026年建設(shè)生產(chǎn)線進行初步量產(chǎn)。”
但梁銳認為對固態(tài)電池的發(fā)展要以理性的態(tài)度看待。“我們做電池肯定不光是要考慮功能性好，還要看它的可靠性是否能夠達到商用化的要求，以及經(jīng)濟性是不是能夠讓大家大規(guī)模的去推廣、去用。因此，固態(tài)電池的到來并不意味著液態(tài)電池一下子就被淘汰了。液態(tài)電池現(xiàn)在已經(jīng)擁有了成熟的工藝、低廉的成本、不斷提升的安全性，液體電池也有自己很大的應(yīng)用市場。固態(tài)電池現(xiàn)在很大程度上還屬于資本追捧的一個階段，但是最終要靠產(chǎn)品來證明價值。”梁銳說。
2027年有望小批量上車
事實上，在固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化的過程中，其需要解決的難題，首先體現(xiàn)在量產(chǎn)工藝和制造設(shè)備層面，由于全固態(tài)電池的工藝將發(fā)生巨大變化，電池前段的生產(chǎn)設(shè)備可能需要重新開發(fā)。
“與液體電池不同，純固態(tài)電池的處理工藝不一樣，會涉及新設(shè)備的開發(fā)，以及工藝的摸索。與此同時，生產(chǎn)制造這方面要攻克的難題還很多。”國軒高科固態(tài)電池項目總工程師潘瑞軍說。
上汽清陶總經(jīng)理李崢也表示，傳統(tǒng)液態(tài)電池的生產(chǎn)線肯定不可能用來制造全固態(tài)電池。“同時，任何一個新工藝、新裝備的成熟穩(wěn)定都需要過程，所以我們一開始設(shè)計的全固態(tài)電池產(chǎn)能并不會很大，前期把全固態(tài)電池產(chǎn)線的新裝備、新工藝的穩(wěn)定驗證工作做好，這是一個比較重要的難點。”李崢說。
而拋開技術(shù)層面的突破，成本也是阻礙固態(tài)電池大規(guī)模落地的重要原因。“技術(shù)的突破、產(chǎn)品的實現(xiàn)是我們上車搭載的起點，而成本的下降則是規(guī)模量產(chǎn)的起點。”深藍汽車科技有限公司高級項目總監(jiān)周安健說。
潘瑞軍認為，全固態(tài)電池的成本一定會下降，因為其材料并不涉及很多貴金屬，待供應(yīng)鏈走向成熟以后，規(guī)模效應(yīng)會帶來成本的有效降低。
對此，梁銳也認為，固態(tài)電池的降本需要一個過程，不能一蹴而就。此前，液態(tài)電池成本的下降也是經(jīng)過了十幾年的過程。
考慮到多重因素，業(yè)內(nèi)將固態(tài)電池的落地時間點聚焦在2027年前后。“固態(tài)電池經(jīng)過這么多年的發(fā)展，落地的條件已經(jīng)越來越成熟，我們覺得用未來的3~5年時間去實現(xiàn)量產(chǎn)突破，是非常有可能的。”梁銳說
潘瑞軍也認為：“保守來說，全固態(tài)電池目前還存在很多風(fēng)險，我們預(yù)計2027年時會（進行）小批量的上車實驗。如果順利，預(yù)計2030年時可以實現(xiàn)真正量產(chǎn)。”
