信號頻現(xiàn)！固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)已到來？
近年來，隨著電動(dòng)汽車滲透率不斷提升，人們對電池安全性和續(xù)航里程的要求越來越高。液態(tài)鋰離子電池作為動(dòng)力電池主流技術(shù)路線，一方面，液態(tài)電解質(zhì)中有機(jī)溶劑的易燃性和高腐蝕性、充放電過程中無法避免的鋰枝晶問題，引發(fā)人們對電池安全性的焦慮；另一方面，液態(tài)電池能量密度已逼近材料體系制約下的天花板，向上迭代空間受限。因此，探索新技術(shù)、尋求安全與性能的突破，成為動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)新的進(jìn)化之路。
在此背景下，固態(tài)電池因其提高使用安全性、提升電池能量密度等優(yōu)勢成為下一代電池技術(shù)的代表，也正逐步從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用，以其獨(dú)特的透視引領(lǐng)著電池產(chǎn)業(yè)的深刻變革。
一、固態(tài)電池是什么？
固態(tài)電池指使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電解液的鋰電池，按照固態(tài)電解質(zhì)用量可分為半固態(tài)電池和全固態(tài)電池。通常我們將電池內(nèi)液體含量10%作為區(qū)分半固態(tài)電池和液態(tài)電池的分界線，而全固態(tài)電池將完全使用固態(tài)電解質(zhì)，液體含量將降為0%。
固態(tài)鋰電池的工作原理與液態(tài)鋰電池相似，固態(tài)鋰電池主要由正極、負(fù)極以及固態(tài)電解質(zhì)組成，最本質(zhì)的區(qū)別是將液態(tài)電池的電解液與隔膜替換成固態(tài)電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)不用或者少用隔膜及電解液。
相較于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池的能量密度高出一倍有余，且成本有望進(jìn)一步降低，為電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域提供了更為高效、安全的能源解決方案。與主流液態(tài)鋰電池相比，固態(tài)電池優(yōu)勢主要體現(xiàn)為：
（1）固態(tài)電解質(zhì)本身不可燃，提高安全性。
（2）固態(tài)電池可搭配更高能正負(fù)極活性材料，提升能量密度上限。
（3）回收方便，由于固態(tài)電池本身沒有或者僅有少量液體，在回收時(shí)處理相對方便。
二、從研發(fā)到量產(chǎn)的跨越
隨著技術(shù)的不斷成熟和市場的日益擴(kuò)大，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加速推進(jìn)。
日韓歐美諸國已將固態(tài)電池的研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略層面，其中日本以豐田、松下為代表，早在三十年前就開始研發(fā)固態(tài)電池；韓國及歐美企業(yè)合作，也早早投入固態(tài)電池研發(fā)；中國在十年前啟動(dòng)了固態(tài)電池的研發(fā)，雖然過去五年來中國在固態(tài)電池專利申請數(shù)量上增幅很快，但在專利總數(shù)上，仍落后于日韓??聯(lián)合創(chuàng)始人李崢強(qiáng)調(diào)，固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn)不僅是技術(shù)實(shí)現(xiàn)的競賽，更是對未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的爭奪。鑒于中國在全球動(dòng)力電池市場占有率高達(dá)60%，其在固態(tài)電池商業(yè)化、技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)鏈成熟度上的進(jìn)展，將直接影響其在新能源汽車領(lǐng)域的持續(xù)競爭優(yōu)勢。
為此，中國在固態(tài)電池領(lǐng)域采取了積極的市場導(dǎo)向策略，通過半固態(tài)電池的早期商業(yè)化部署，快速切入新興市場賽道，以此作為邁向全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的初步嘗試。
今年5月，上汽集團(tuán)旗下固態(tài)電池公司清陶能源不僅計(jì)劃年內(nèi)為智己L6提供首批半固態(tài)電池，還制定了詳盡的路線圖，旨在2025年將固態(tài)電池技術(shù)廣泛應(yīng)用于上汽自主品牌的電動(dòng)車及混動(dòng)車型中，并預(yù)計(jì)2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)。這是迄今為止國內(nèi)最快的全固態(tài)電池量產(chǎn)速度。
固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化路徑遵循從半固態(tài)至全固態(tài)的演變邏輯，具體分為半固態(tài)（含5-10wt%液態(tài)電解質(zhì)）、準(zhǔn)固態(tài)（含0-5wt%）、全固態(tài)（0wt%）等階段，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)均采用固液混合電解質(zhì)。上汽的實(shí)施策略是分階段遞減電解液含量，依次為19%、5%直至1%，借此過程逐步優(yōu)化供應(yīng)鏈，特別是在關(guān)鍵材料與核心設(shè)備制造領(lǐng)域，依托其龐大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，促進(jìn)上下游協(xié)同發(fā)展，最終推動(dòng)全固態(tài)電池的批量生產(chǎn)。
這一策略與多數(shù)整車制造商及電池供應(yīng)商的規(guī)劃不謀而合。包括寧德時(shí)代、孚能科技、國軒高科、欣旺達(dá)等電池巨頭，以及天齊鋰業(yè)、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技等鋰電材料供應(yīng)商，均公開了固態(tài)電池技術(shù)的商品化進(jìn)程。同時(shí)，諸如太藍(lán)、衛(wèi)藍(lán)、清陶等初創(chuàng)企業(yè)也在固態(tài)電池量產(chǎn)方面展現(xiàn)出強(qiáng)勁勢頭，其發(fā)展動(dòng)態(tài)備受業(yè)界矚目。
總體而言，中國電池生產(chǎn)商傾向于采用分階段實(shí)施策略，逐步過渡至全固態(tài)電池，如孚能科技規(guī)劃在未來五年至十年內(nèi)，通過三代產(chǎn)品的技術(shù)迭代，從半固態(tài)電池逐步進(jìn)化至全固態(tài)動(dòng)力電池，每一步驟旨在減少液態(tài)電解質(zhì)比例，增強(qiáng)電芯本征安全性，最終實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的全面市場化。
三、固態(tài)電池帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的繁榮，形成更加完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。
上游基礎(chǔ)材料及設(shè)備環(huán)節(jié)主要包括原材料礦產(chǎn)、電芯材料以及生產(chǎn)設(shè)備。原材料礦產(chǎn)主要供應(yīng)電池制造所需的各種金屬元素，如鋰、鈷、鎳等；電芯材料則主要供應(yīng)正負(fù)極材料、電解質(zhì)材料等；生產(chǎn)設(shè)備則提供電池制造過程中所需的各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線。在上游產(chǎn)業(yè)鏈中，科研人員正不斷突破材料科學(xué)的邊界，優(yōu)化正負(fù)極材料的性能，特別是對于固態(tài)電解質(zhì)材料的探索，如氧化物、硫化物體系，每一種選擇都旨在追求更高的離子電導(dǎo)率與化學(xué)穩(wěn)定性；同時(shí)，對關(guān)鍵原材料的高效提取與精煉技術(shù)，以及電池制造設(shè)備的智能化升級，都是確保固態(tài)電池大規(guī)模生產(chǎn)可行性的核心要素。
中游產(chǎn)業(yè)鏈則集中于電池包的加工制備與系統(tǒng)集成，這是將基礎(chǔ)材料轉(zhuǎn)化為實(shí)用產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，如采用新型封裝材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在提升電池的安全性和耐用性，同時(shí)減小體積、增加能量密度。此外，電源管理系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)的智能化水平，直接關(guān)系到電池組的運(yùn)行效率與使用壽命。通過大數(shù)據(jù)分析與AI算法優(yōu)化充放電策略，能夠?qū)崿F(xiàn)電池性能的最大化利用，滿足不同應(yīng)用場景下的個(gè)性化需求。
下游電池應(yīng)用環(huán)節(jié)則是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈的最終環(huán)節(jié)，主要包括電動(dòng)車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域，隨著電動(dòng)車市場的不斷擴(kuò)大和儲(chǔ)能系統(tǒng)需求的增加，固態(tài)電池在這些領(lǐng)域的應(yīng)用也將越來越廣泛。例如在新能源汽車行業(yè)，固態(tài)電滭航里程和更寬的工作溫度范圍，被視為推動(dòng)電動(dòng)汽車普及的重要推手；而在消費(fèi)電子領(lǐng)域，固態(tài)電池的小型化與柔性特性，使得穿戴設(shè)備和便攜電子產(chǎn)品能夠擁有更持久的使用體驗(yàn)和更靈活的設(shè)計(jì)空間；此外，在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，固態(tài)電池的高能量密度和長循環(huán)壽命，為可再生能源的有效存儲(chǔ)提供了新的解決方案，加速了清潔能源的普及應(yīng)用。
綜上所述，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，不僅僅是單一技術(shù)的迭代更新，它是一場涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的深刻變革，預(yù)示著能源存儲(chǔ)領(lǐng)域即將步入一個(gè)嶄新的時(shí)代。面對未來，固態(tài)電池技術(shù)仍需跨越從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模商業(yè)化的諸多挑戰(zhàn)，但隨著全球范圍內(nèi)對可持續(xù)發(fā)展共識的加強(qiáng)和技術(shù)瓶頸的持續(xù)突破，固態(tài)電池有望逐步取代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池，成為推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力。
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