固态电池产业化道阻且长
固态电池,如今在新能源汽车行业是一个能够迅速吸引眼球,却无法让人抱有过多“幻想”的话题。原因很简单,最近一两年,固态电池的最新发布每年都会引发几轮产业与资本的“狂欢”,但“懂得人都懂”,全固态电池的市场化仍面临重重阻碍。
最近,多家动力电池头部企业又相继发布在固态电池领域的进展和动态。例如,《中国汽车报》记者在国轩高科2025全球科技大会上,见证了其全固态电池新品和准固态电池新品的同台亮相,并了解到技术研发与量产推进的相关情况。
细心之人不难发现,动力电池头部企业几乎不约而同地选择了固态电池与半固态电池“两条腿走路”的发展策略。宁德时代的凝聚态半固态电池已实现量产,同时不断攻坚固态电池工程技术难题;比亚迪在半固态电池装车验证的同时,持续投入固态电池研发;国轩高科在贯通全固态中试线的同时,其G垣准固态电池也已量产应用。
业内人士普遍认为,固态电池凭借更高的能量密度和安全性,堪称动力电池技术演进的“终极答案”。然而,“终极答案”的市场化并非触手可及,甚至还存在一定的变数。这也成为众多头部企业仍将半固态电池纳入核心研发体系,形成固态与半固态“双线”并进战略布局的原因。
“双线”布局成为行业共识
在动力电池技术迭代更新的关键期,主流企业纷纷将固态电池与半固态电池作为核心战略方向,通过“双线”布局加速技术突围与市场占位,既稳扎稳打推进商业化应用,又积极探索技术边界,推动动力电池向更高性能迈进。
宁德时代于2023年推出凝聚态电池,采用半固态过渡方案,使用聚合物凝胶电解质,单体能量密度达500Wh/kg,已在电动飞机等项目上实现小规模量产,并计划加速车规级应用。资料显示,宁德时代采用硫化物+卤化物复合固态电解质技术路线,已完成全固态电池原型样品开发,计划2027年实现小批量生产,并在动力电池、消费电子和储能领域同步推进应用测试。通过“半固态过渡+全固态突破”的双轨战略,宁德时代加速固态电池商业化进程。
在固态电池领域,比亚迪自2016年便开始布局,采用硫化物电解质+高镍三元正极+硅基负极的技术组合,于2024年下线60Ah全固态电池中试产品。该款动力电池能量密度达400Wh/kg,支持10分钟快充,循环寿命超1万次,通过复合卤化物电解质技术,低温性能显著提升,-30℃环境下放电效率达85%,计划2027年启动批量示范装车,2030年推广至主流车型。在半固态电池方面,比亚迪半固态电池能量密度已达390Wh/kg,兼容现有产线改造,成本可控,为后续规模化生产奠定基础。
国轩高科2024年发布金石固态电池,目前其首条全固态试验线全线贯通,100%线体自主开发,设计产能达0.2GWh,良品率高达90%,已开始装车路测。材料创新上,该款产品的硫化物电解质性能提升,正负极材料克容量取得突破。同时,国轩高科还推出G垣准固态电池,电芯能量密度达300Wh/kg以上,系统能量密度超235Wh/kg,规划建设12GWh准固态电池产线,养车总里程超过1万公里。
亿纬锂能选择硫化物+卤化物复合的技术路线,固态电池规划分两步走:2026年实现生产工艺突破,推出高功率、高环境耐受性及高安全性的产品,用于混合动力汽车领域;2028年推出480Wh/kg的高比能产品。在半固态电池方面,亿纬锂能50Ah软包半固态电池能量密度达330Wh/kg,循环寿命大于2000次。
孚能科技日前透露,公司半固态电池产品已形成规模化出货,第1代半固态电池于2022年实现装车,第2代半固态电池能量密度超过330Wh/kg,预计将于2025年量产,有望率先在低空经济、人形机器人等领域实现商业化;同时,充分发挥软包路线的先发优势和SPS产线的柔性生产优势,同步推进硫化物、氧化物/聚合物复合体系等多种材料体系的研发,当前能量密度400~500Wh/kg的固态电池研发进展顺利,其中60Ah的硫化物固态电池计划于2025年底向战略合作伙伴小批量交付。
固态电池产业化道阻且长
主流企业普遍采用固态电池与半固态电池“两条腿走路”的技术发展策略。这一行业共识印证了一个不争的事实——固态电池大规模产业化仍面临多重难以逾越的困难与挑战。
宁德时代创始人、董事长曾毓群在中国电动汽车百人会论坛(2025)上直言,一些车企过度宣传固态电池技术成熟度,有误导公众和投资者之嫌。他强调,固态电池从实验室样品到量产交付,至少需要8~10年;目前所谓的“固态电池”多数是半固态或准固态,与真正的全固态电池有本质区别。
从技术层面来看,国轩高科首席科学家朱星宝介绍称,真正的固态电池是离子传输方式的根本改变,实现起来难度很大,目前共有聚合物、氧化物、硫化物、硼氢化物、薄膜固态电解质等6种技术路线,但每种技术路线的优势和劣势都非常明显。虽然硫化物技术路线当下比较热门,但总体而言行业尚未摸索出最适合固态电池量产的技术路线。同时,电极与固态电解质间的固固界面接触不佳,致使界面阻抗高且稳定性差,严重影响电池的性能与寿命。负极材料适配也是一个问题,锂金属负极易生锂枝晶,硅基负极体积膨胀大,碳酸锂等能量密度又不足。
从成本层面来看,固态电池的成本居高不下。固态电解质及高容量正负极材料昂贵,锂硫化物的价格远超碳酸锂,硫化物电解质中的锗、铟,氧化物电解质中的稀土元素也都会大幅增加成本。在生产环节,固态电池对环境与纯度要求严苛,需大量替换设备。朱星宝提出,全固态电池生产线(在原产线上)的改动比例至少在60%以上。加之良品率低,导致固态电池的单位生产成本高昂,严重阻碍其大规模推广应用。
固态电池的产业化进程同样困难重重。一方面,产业链发展尚不完善,从原材料供应、零部件制造到电池组装,各环节都存在薄弱之处,影响生产效率与成本控制。另一方面,规模化量产与验证面临挑战,实验室样品和量产产品性能差异大,电池循环寿命普遍较短,极端工况下的安全性等性能仍待深入验证,距离实现大规模、稳定的商业化生产还有很长的路要走。
“未来5年将是半固态的天下”
相比固态电池,半固态电池在短期内展现出更强的商业化可行性,预计将率先突围。用朱星宝的话来说,未来5年内将是半固态电池的天下,相关产品可以迅速落地推向市场。
据了解,半固态电池保留5%~20%的液态电解液,通过液态成分优化离子传导路径,可有效缓解固态电池因界面接触不足导致的容量衰减问题,还能沿用液态电池80%以上的生产设备,仅需对注液、封装等环节改造,例如采用高精度注液控制系统提升电解液均匀性,引入激光封装技术增强气密性,从而降低了技术转换成本和难度。
成本层面,半固态电池的核心材料与液态电池重合度高,仅增加部分固态电解质,且固态电解质可通过现有电极涂覆工艺集成,减少额外产线投入,成本仅提升15%~20%。生产环节中,采用卷对卷连续生产,结合在线缺陷检测技术保障工艺稳定性,半固态电池的良品率超90%,单GWh投资额约30亿元,远低于固态电池。
市场需求方面,半固态电池的能量密度达350~450Wh/kg,支持10分钟快充,搭配热管理系统可在-20℃至50℃宽温域保持性能稳定,满足整车续驶1000公里的需求,比液态电池性能更优,比固态电池更具市场可行性。
事实上,多家车企已实现半固态电池的量产装车。2022年,东风E70曾配装半固态电池实现首批小规模交付。2023年4月,岚图追光量产上市,部分车型配装的半固态电池由孚能科技提供,电池容量82.11kWh,CLTC纯电续驶里程可达580公里。同年6月,赛力斯SERES5配装赣锋锂业第1代半固态电池实现首批交付。
进入2024年,蔚来汽车150kWh半固态电池包正式量产,单电芯能量密度达360Wh/kg,整包能量密度为260Wh/kg,采用固液混合电解质、超高镍正极与硅碳复合负极材料,配套的ET7实测续驶里程超1000公里,且可以适配蔚来旗下所有车型;此外,上汽智己也于2024年起在不同车型上量产配装半固态电池。
集邦咨询(Trend Force)的市场研究指出,尽管半固态电池在电动汽车中的采用率起初低于预期,但预估到2027年这个数字有望超过1%。
半固态抢跑 全固态破局
如果说固态电池是“星辰大海”,那么半固态电池能否被视为通往梦想的“桥梁”?
动力电池行业资深人士杨光辉分析认为,很多车企和供应商把目光锁定固态电池,与电动汽车在欧洲和北美地区发展缓慢有非常直接的关系。除去政策补贴、政府基建等外部原因,单纯将电动汽车与燃油车相对比,其在安全性和续驶里程等方面存在一定的短板。即便在国内新能源汽车技术如此发达的市场环境下,上述用车痛点也依然没有完全消除。
固态电池恰好能弥补这些缺憾。据悉,固态电池有4项优点,一是充电速度更快,在不增加电池重量的情况下,电动汽车的续驶里程可以显著提升;二是能量密度高,这就意味着其在续驶里程上可以做得更好;三是安全性更高,固态电解质不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应,安全性大幅提高;四是循环寿命更长,电池是有生命的,一般用得越久电池损耗也会更严重,导致容量下降,而固态电池的循环寿命明显延长。
杨光辉表示,如果要让电动汽车未来在市场上真正凭借自身的性能优势吸引用户,固态电池将是一个很好的解决方案。固态电池技术的真正突破和商业化落地,有望彻底颠覆目前的电动汽车行业。可以说,固态电池是一把让电动汽车真正走进千家万户的“钥匙”。但固态电池的发展还处于早期阶段,产业链的培养是一个长期且缓慢的过程。
正因为如此,“双线”并行成为企业破局的更优解。以半固态电池为先锋,快速迭代产品抢占市场份额,积累技术经验和商业回报;以固态电池为战略储备,持续投入研发攻克关键技术,等待产业生态成熟时一举突破。
就像朱星宝所说,固态电池能彻底颠覆现在的液态电池技术,因此被寄予厚望,各国都在押宝这个路线,中国自然不能落后。半固态电池就是“僚机”,5年后如果能替代液态电池很可能成为市场主流,而如果不能代替,也会为中国液态电池的高速发展保驾护航。他表示,锂离子电池刚刚问世时,车辆单次充电续驶里程甚至还达不到80公里,行业经过三四十年的打磨才达到今天的水平。同样的,业界也应该给固态电池一个成长周期,所以国轩高科是“‘两条腿’走路,让半固态电池在前面‘扛大旗’”。
本文来源:中国汽车报