在新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，電池技術(shù)作為核心驅(qū)動(dòng)力，始終是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。全固態(tài)電池，作為一種極具潛力的新型電池技術(shù)，正逐漸走進(jìn)大眾視野，被視為解決新能源汽車?yán)m(xù)航與安全兩大痛點(diǎn)的關(guān)鍵，有望成為全球動(dòng)力電池“下半場(chǎng)”競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。

與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池相比，全固態(tài)電池因高能量密度、高安全性等特性，被視為下一代動(dòng)力電池的“終極目標(biāo)”。全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈正加速布局，日本、韓國(guó)等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國(guó)試圖通過固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)“換道超車”。中國(guó)作為新能源汽車和動(dòng)力電池領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，如何突破技術(shù)瓶頸、加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，成為行業(yè)關(guān)注的話題。

近日，在第二屆中國(guó)全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，諸多業(yè)內(nèi)專家和企業(yè)代表共同探討了全固態(tài)電池的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢(shì)，并釋放出了一個(gè)令人振奮的信號(hào)：2027年，全固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。然而，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)并非一帆風(fēng)順，在邁向量產(chǎn)的道路上，全固態(tài)電池仍面臨著諸多技術(shù)難點(diǎn)和問題，亟待行業(yè)內(nèi)各方共同攻克。

量產(chǎn)時(shí)間漸近  前景令人期待

全國(guó)政協(xié)常委、經(jīng)濟(jì)委員會(huì)副主任，工業(yè)和信息化部原部長(zhǎng)苗圩在高峰論壇上指出，從當(dāng)前全球固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展來看，量產(chǎn)技術(shù)工藝雖有待成熟，但2027年前后有望實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)理事長(zhǎng)歐陽明高更是明確了發(fā)展路徑。他強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前，要聚焦以硫化物電解質(zhì)為主體電解質(zhì)，匹配高鎳三元正極和硅碳負(fù)極的技術(shù)路線，以能量密度400瓦時(shí)/公斤、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標(biāo)，確保2027年實(shí)現(xiàn)轎車小批量裝車，2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。這一清晰的規(guī)劃，為全固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)提供了具體的方向，讓企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在技術(shù)攻關(guān)中有了更明確的目標(biāo)。

眾多企業(yè)也紛紛公布了自己的量產(chǎn)計(jì)劃。比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍透露，比亞迪計(jì)劃2027年左右啟動(dòng)批量示范裝車應(yīng)用，預(yù)計(jì)在2030年前后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

寧德時(shí)代主攻硫化物路線，正開展20安時(shí)樣件的試制，預(yù)計(jì)在2027年小批量生產(chǎn)。不同技術(shù)路線的選擇，反映了企業(yè)自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、戰(zhàn)略規(guī)劃以及對(duì)市場(chǎng)需求的判斷。這些企業(yè)的積極布局，顯示出全固態(tài)電池在產(chǎn)業(yè)界的熱度不斷攀升，也讓人們看到了全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的堅(jiān)定步伐。

然而，2027年的小規(guī)模量產(chǎn)目標(biāo)并非觸手可及，全固態(tài)電池在技術(shù)、工藝和成本等方面仍面臨著諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)猶如一道道關(guān)卡，橫亙?cè)谌虘B(tài)電池邁向大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的道路上。

技術(shù)瓶頸待突破  成本居高不下

苗圩表示，總體來看，全固態(tài)電池還需要兩到三年才可以量產(chǎn)。此前，部分企業(yè)宣布已經(jīng)量產(chǎn)裝車的固態(tài)電池大部分是半固態(tài)電池。

苗圩強(qiáng)調(diào)，固態(tài)電池的技術(shù)成熟度、生產(chǎn)工藝以及高昂的成本是阻礙其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的三大障礙。

成本問題是全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的一大“攔路虎”。在材料成本方面，全固態(tài)電池電解質(zhì)中可能會(huì)用到一些高價(jià)稀有金屬，如鋯、鍺等，這些稀有金屬的稀缺性和高成本，使得全固態(tài)電池的材料成本居高不下。

以硫化物電解質(zhì)為例，其制備過程中需要使用到鋰、硫等原材料，這些原材料的價(jià)格波動(dòng)較大，且隨著市場(chǎng)需求的增加，價(jià)格有進(jìn)一步上漲的趨勢(shì)。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在沒有大規(guī)模量產(chǎn)的前提下，全固態(tài)電池材料成本約為1.5-2.5元/Wh，相比之下，當(dāng)前液態(tài)鋰離子電池單體成本大體是0.5元/瓦時(shí)左右。這意味著一個(gè)100度的全固態(tài)電池包，僅材料成本就可能高達(dá)15萬-25萬元，是液態(tài)電池包材料成本的數(shù)倍之多。如此高昂的材料成本，無疑大大增加了全固態(tài)電池的生產(chǎn)成本，使得其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中缺乏價(jià)格優(yōu)勢(shì)。“因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，液態(tài)電池和固態(tài)電池很可能是在市場(chǎng)上并存關(guān)系，而非取代。”苗圩表示。

全固態(tài)電池的生產(chǎn)技術(shù)要求極高，涉及高溫高壓等復(fù)雜條件，這不僅增加了設(shè)備投入，還使得生產(chǎn)難度大幅提升。與傳統(tǒng)液態(tài)電池的生產(chǎn)工藝相比，全固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝更為復(fù)雜，需要更高的精度和更嚴(yán)格的環(huán)境控制。

在硫化物電解質(zhì)的制備過程中，需要在嚴(yán)格的無水無氧環(huán)境下進(jìn)行，以防止硫化物與空氣中的水分和氧氣發(fā)生反應(yīng)，影響電解質(zhì)的性能。這就需要配備專門的手套箱等設(shè)備，增加了生產(chǎn)設(shè)備的投入成本。

苗圩提醒，“需要澄清的事實(shí)是，半固態(tài)電池仍然屬于液態(tài)電池的范疇，不能與固態(tài)電池混為一談。絕不是液態(tài)電池隨著電解液液體的減少就可以發(fā)展成為固態(tài)電池，這是完全兩個(gè)不同的概念。”他認(rèn)為，從目前全球固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展的情況來看，固態(tài)電池技術(shù)、工藝還沒有成熟，大體上，2027年前后才能實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)之后，距離大規(guī)模的量產(chǎn)還需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

面對(duì)諸多技術(shù)難題，企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)需加大研發(fā)投入，深入研究各種技術(shù)路線，探索新材料和工藝，以突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸。據(jù)孫華軍介紹，比亞迪自2013年就啟動(dòng)了全固態(tài)電池研發(fā)，歷經(jīng)技術(shù)路線探索、可行性驗(yàn)證等階段，不斷投入資源進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。截至目前，已在材料、電極和電芯等方面取得顯著成果，為全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。加大研發(fā)投入還能促進(jìn)技術(shù)的快速迭代。通過持續(xù)的研發(fā)投入，企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)可以不斷優(yōu)化材料性能、改進(jìn)工藝，提高全固態(tài)電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性等關(guān)鍵性能指標(biāo)。這不僅有助于提升全固態(tài)電池在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，還能推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

政府也應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，給予研發(fā)補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等支持，鼓勵(lì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)加大研發(fā)投入。加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和監(jiān)管，規(guī)范市場(chǎng)秩序，為全固態(tài)電池的發(fā)展創(chuàng)造良好的政策環(huán)境。2023年1月，工信部、教育部、科技部、人民銀行、國(guó)家金融監(jiān)督管理總局、能源局聯(lián)合發(fā)布的《推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，開發(fā)安全經(jīng)濟(jì)的新型儲(chǔ)能電池，加強(qiáng)新型儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及產(chǎn)品規(guī)模化應(yīng)用，加快研發(fā)固態(tài)電池，加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究。這一政策的出臺(tái)，為全固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了明確的指導(dǎo)方向，也為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供了政策支持和保障。

產(chǎn)學(xué)研合作也是加速技術(shù)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的重要途徑。高校和科研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究方面具有深厚的實(shí)力，能夠?yàn)槿虘B(tài)電池的發(fā)展提供理論支持和技術(shù)儲(chǔ)備。企業(yè)則在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⒖蒲谐晒焖俎D(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。通過產(chǎn)學(xué)研合作，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，加速全固態(tài)電池的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

一汽集團(tuán)首席科學(xué)家兼研發(fā)總院高端汽車集成與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王德平建議，行業(yè)需加快標(biāo)準(zhǔn)制定，知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局和產(chǎn)業(yè)協(xié)同，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，持續(xù)通過關(guān)鍵技術(shù)突破和跨領(lǐng)域工程技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的良性循環(huán)，持續(xù)保持我國(guó)動(dòng)力電池的領(lǐng)先地位。