固态电池没有过渡方案，半固态电池走入“死胡同”
2010年，韩国现代与LG化学共同量产了全球第一块“半固态”电池，搭载于现代索纳塔混动版本中。与当下半固态电池“超长续航”的产品点不同，当时现代这块1.4kWh的“微型”电池包，主打的是轻量化。
韩国人对于该条技术路线是充满期待的。
在营销方面向来保守的现代汽车，曾公开点名丰田，称后者的凯美瑞混动版本搭载的镍氢电池包（重量为56公斤）全面落后。索纳塔半固态电池重量为43公斤，与凯美瑞相比重量减轻20-30% 、体积缩小40%、电池输出功率提高10%。
但韩国人没有提及的是，技术的尝鲜是要付出代价的。这块电池的成本要比传统混动电池高出约20%。由于带电量实在过低，对于终端消费者而言，其性能表现的提升并不显著。
虽然该电池应用了叠片技术、凝胶电解质以及日韩并不常见的方形封装结构，但终端市场反响平平，叠加突出的成本问题，现代将该电池从配置中悄悄移除，更换为了普通三元电池。
现代的这一次技术回撤，也为后来半固态电池的“艰难上车”埋下伏笔。
5年后的中国市场，蔚来ET7与智己L6先后装车半固态电池。
其中，卫蓝新能源为蔚来供货的360Wh/kg电芯，度电成本约为1800元/kWh，是目前主流三元电池的两倍多（截至2024年7月三元电池度电成本为710元/kWh）。
鉴于供货智己的清陶能源也没有大批量出货，因此二者在度电成本方面应该是基本类似。
中国电动汽车百人会旗下《车百智库》也曾发布报告，目前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5元/Wh，远高于磷酸铁锂与三元。
除了成本问题之外，半固态电池的技术路线越来越“迷幻”。
电解液含量增加违背固态电池发展本质、快充与安全问题无法提升、结构体系发展趋向液态电池等问题，与当下终端市场的主要诉求渐行渐远。
基于以上，本文尝试回答半固态电池当下存在的三个主要问题：
半固态电池与固态电池是什么关系？ 半固态电池能否在整车应用中规模上车？ 半固态电池的出现解决了终端用户的什么需求？
一、半固态的第一问：与固态电池是什么关系
先回答问题：
严格来说，这半固态与固态，两个技术路线没有什么关系。在生产与技术方面，也没有任何的继承性。
先来对比一下这两个技术路线的开发思路。
半固态电池概念刚刚提出时，其技术路线是向固态电池无限靠拢的，主要开发思路为：
增加少量液态电解液，在固态电解质与正负极之间起到浸润作用，避免固态电解质与正极活性材料这两个固体材料，在充放电时因体积变化导致接触不良，引起电导率下降问题。
但整体电解液含量需要控制在5%以下，以保证电池安全性能的提升。
固态电池的开发思路为：
引入在高温下更稳定的固态电解质，彻底消除动力电池热失控引发的安全隐患。同时通过固态电解质，匹配更高能量密度的正负极材料。
但失去了电解液的浸润，也引出了固态电池的头号技术难题——固体电解质与正极的界面问题（固-固界面机械交互）。
在传统液态电池中，电解液的重要作用是作为锂离子传输的介质，使其在电池的正负极之间移动。而固态电池取消了电解液结构，导致正极与固态电解质直接接触，阻碍锂离子传输，使电导率降低了好几个数量级。
如果大家没有直观概念，我们简单做一个类比：
我们手上有一张白色的纸（负极），还有一张红色的纸（正极）。如果我们想要给白色的纸染成红色（正极锂离子传输到负极），最简单的办法就是将两张纸贴在一起，然后倒水（电解液），通过水将红色染料（锂离子）渗透进白色的纸上（电解液传输锂离子）。
固态电池的界面问题就相当于，我们将红、白纸贴在一起，不加水，如何将红色纸上的染料渗透到白色的纸上。
半固态的初衷，是取折中方案，通过微量的电解液来改善这一缺陷。
但在实际研发过程中，根据某车企的动力电池实验室透露：
5%的电解液含量实际对于半固态电解质的界面问题改善极为有限，电池的循环寿命与倍率性能依旧有很大问题。
基于此，当下的半固态电池开始通过提升电解液含量的方式，不断修饰固-固界面问题。但随着电解液含量的不断提升，其内部含液量基本也与液态电池相差无几。
根据某车企信源，目前市场量产的高镍硅碳液态锂离子电池，电解液含量与半固态电池基本持平（含液量在10-15%之间）。
也就是说，半固态电池除了引入了部分固态电解质外，与传统液态电池的结构相比，基本没有太大变化。
同时，液态锂离子电池的性能在近两年越来越强，固态电池的难点又迟迟不能突破，被夹在中间的半固态电池的处境非常尴尬：
向上无法做到与固态电池相同的安全性与能量密度；
向下又无法兼顾液态电池的成本，能量密度还要被液态电池频频挑战。
中创新航首席技术官潘芳芳就曾公开表示：半固态电池能达到的能量功率寿命水平，液态电池都能达到，还更加容易达到。
而引入了固态电解质的半固态电池，又有一个非常显著的缺陷——电池重量。
从材料方面来看，固态电解质的密度（1.97-5.07/cm³）要高于液态电解液（平均密度1.2g/cm³）。
这也就导致在同样的电池包尺寸下，固态电解质一旦达到一定厚度，其整体电池重量一定会高于液态电池（重量=密度×体积）。
如果要实现比液态电池更高的能量密度，就需要对应优化正负极材料，对冲重量劣势。
因此，我们可以看到，半固态电池为了弥补这一缺陷，基本全部上马9系超高镍、硅碳负极。
那么问题又来了：这套体系，明明液态电池也能做，而且做的更好，为什么要用成本更高的半固态呢？
这也就点明了半固态电池的另一个缺点：
虽然顶着“固态”的头衔，但始终无法应用固态电池的终极材料——锂金属（锂金属最高理论克容量为3860mAh/g，硅碳最高利润可容量为450mAh/g。锂金属搭配克容量更高的正极，可将电池整体续航拉升30%-40%以上）。
简单来说，半固态无法应用锂金属的根本原因，就是内部仍为液态电池结构保留了大量的电解液。
由于锂金属化学性质活泼，如果电池内部存在电解液，该种材料会与后者反应生成大量有机、无机物质，进而产生大量气体，影响电池整体安全。同时，锂金属在电池内部氧化还原过程中，会有大量锂枝晶形成，刺穿电池隔膜造成正负极短路。
如果使用锂金属，就需要放弃电解液引入固态电解质，抑制其枝晶生长，避免气体生成。
写到这里，想必大家已经发现半固态电池的问题了：
正负极材料体系没有非常大的革新，无法应用专属固态的电池材料； 电解液含量与液态电池基本一致，结构无限接近于液态电池； 没有实际解决固态电池的生产难点。
半固态电池，你的亲兄弟是液态电池，而不是固态电池。
二、半固态的第二问：半固态电池能否大规模装车？
技术研发切忌自嗨，评判技术价值的第一标准：能否解决用户需求。
目前终端市场针对纯电车型主要有两个需求：
补能时长缩短； 安全性提升；
为什么没有说续航问题？
因为从2023-2024年市场表现看，大部分纯电用户，已经逐渐认可了400-750公里这个续航区间。
根据2023年20万以上纯电市场销量（20万以下产品搭载半固态产品可能性极低，暂不统计），销量第一的Model Y三个配置续航区间为554-688公里；销量第二的比亚迪唐EV三个配置续航区间为600-730公里。
而在2023年试水千公里续航的热门产品有一个——极氪001。从售价来看，极氪001 WE版 140kWh千里续航套装指导价为403,000元，而与其相差40度电的100kWh版本指导价为300,000元。
40度电，差了10万。
并且在低温工中，即便是标称续航破千。但在冬季，其实际里程与普通动力电池相比到底能领先多少，还得打个问号。
因此，花10万去买一个不确定的三四百公里续航里程，实际意义并不大，也打动不了用户。
我们虽然无法得到极氪001 千里续航套装版本的准确销量，但极氪取消了该配置，也间接说明了终端消费者对于超长续航所带来的成本抬升，是不接受的。
并且，极氪001的千里续航所搭载的是宁德时代的麒麟电池量产版本。液态电池冲击1000公里续航，落地到整车BOM成本变化都如此明显，那半固态电池的成本抬升更是“不忍直视”了。
在价格战厮杀激烈的当下， 如果车企上车半固态产品，抬升的成本费用估计也只能自己与电池企业承担。
上文我们就提到，半固态电池的成本在1800-2500元/kWh之间（取中值2150元/kWh），假设半固态电池包为100度电，估算成本则为21.5万元。
而截至今年7月，市场主流三元中镍电池包成本约为710元/kWh，假设三元中镍电池包为100度电，估算成本为7.1万。
14.4万元的成本差，在车企自担成本的背景下，主推搭载半固态电池的产品，假设平均月销5000辆，那么这个车企单车型电池侧的单月成本，就要比同行高出7.2亿。
这种自杀式抢夺市场份额的手段，到底谁在用？
成本过高的同时，续航又无法有实质性的跃升。半固态电池，从当下看必然无法实现规模上车。
但也有人认为，半固态电池贵有贵的道理。那么针对纯电车型的“安全”与“补能速度”这两个主要市场痛点，半固态电池解决了吗？
三、半固态的第三问：解决了终端用户的什么需求？
中国科学院院士欧阳明高就曾公开表示：
“如果有人告诉你，这个车能跑1000公里，几分钟能充满电，还很安全，成本又很低，那大家不要相信。”
当然，半固态产业认为欧阳院士的这个观点对部分产品过于苛责：
“你这既要又要，肯定实现不了。”
但我们回看液态电池这么多年的发展历程，不都是三条腿走路吗？
通过成组结构、材料改性提升性能；
通过产能规模、能量密度摊薄度电成本；
通过内部冷却结构、电池包结构提升安全。
因此，如果半固态电池真要想替代液态锂离子电池，那么就要在成本、性能、安全性这三个方面同时做到大幅度领先。但这三个点，半固态电池哪个也没解决，反而是在成本方面做到了反向的“遥遥领先”。
肯定有人会说，这是个新技术，产能目前较低，降本能力比较有限。
产品解决用户需求，需求决定产品产能。
半固态电池解决了当下终端用户最期待的“安全性”与“补能时间”问题了吗？
先说结论：没有。
根本原因还是电解液含量与固-固界面问题。
首先看补能时间，如果半固态电池将电解液含量降到10%以下，提升了电池的安全性，但固态电解质的界面问题又会出现，进而影响充电倍率。
界面问题为什么会影响电池充电倍率？
在这里引出一个电池的基本概念——阻抗（描述电路中对电流阻碍大小的值，可以简单类比为电阻值）。
我们上文提到了“两张纸”的类比，固态电解质与正极材料是两个固体的物理接触，虽然在制备过程中可以对二者施加外力让其紧密结合，但是距离二者“最紧密结合”的状态相差甚远。
因此，固态电解质与正极所在的极片之间，存在一个一个的小“空穴”，而且在循环过程中，随着正极活性物质的体积变化，这些“空穴”会逐渐增多，进而两种物质的接触紧密度会越来越低。
两种固体物质的接触不紧密，产生了界面电阻，也就是“阻抗”。阻抗增大，离子电导率变差，因此电池的倍率性能就越差。
反映到电池包层面，就是充电速度变慢。
当然，为了解决电池倍率问题，当下半固态的主流解决方案是：
提高电解液含量。
那么这时安全问题又出现了：
半固态电池将电解液含量升高到10-15%，这不又成液态电池了？液态电池所存在的安全性问题，又被半固态电池“毫无保留”的继承。
明明是液态结构，却硬给自己戴个半固态的帽子；
实际生产升高电解液含量，但对外又说电解液含量在不断下降。
脑筋急转弯呢？
结尾
半固态这种“创新”产品，也正在反映出二线电池企业的挣扎与二线车企的营销焦虑。
对于某些车企而言，对半固态电池的表述含糊其辞，用文字游戏哄骗用户，尽管得到了一时的关注度，但是当用户无法切实体验到技术升级的便利性，那么这种营销手段到头来只能反噬自己的品牌形象；
对于二线电池企业而言，工程能力是在规模制造中不断累积的。颠覆性创新技术的底座，是生产经验与量产规模经验，这一定律在新能源汽车市场更是如此。
大家可以看到美国固态电池三剑客Solid Power、SES、Quantum Scape，这么多年，依旧没有商业化量产的明确信息。中国台湾的辉能科技更是如此，从一个固态电池研发公司逐渐沦落为“营销”公司。
在新能源汽车降本近乎疯狂的阶段，凭借一款成本极高、但技术又无重大突破的产品，挤入车企的供应链，有什么意义呢？或者，半固态厂商当下应该思考一个问题：
自己的产品，在成本敏感的动力电池市场，有多少竞争力呢？
对于市场而言，30年的时间，锂离子电池的能量密度以每年8%的速度艰难前进。能改变市场格局的技术，一定是艰难又漫长的，大家对于半固态电池的关注度，也反映了市场对于全固态电池的期待。
多年来大家被整车企业的“全行业第一”“、**领先”这种营销词汇逐渐带偏，但技术革新不是玄学，还请给固态电池的问世一些时间。
借用小品大王的一句台词来形容当下的半固态电池：
“你穿个马甲我就不认识你了？”
