在近日舉辦的第十屆全球新能源汽車大會(huì)上，固態(tài)電池生產(chǎn)商輝能科技透露，在固態(tài)電池發(fā)展必經(jīng)的三階段來(lái)看，輝能科技體系已進(jìn)入到量產(chǎn)規(guī)劃，競(jìng)爭(zhēng)者中最接近的是豐田預(yù)計(jì)在2022年進(jìn)入小試線。同時(shí)，輝能2021進(jìn)入1GWH的大量生產(chǎn)。北京衛(wèi)藍(lán)新能源也表示，2021年公司半固態(tài)車用動(dòng)力電池將推向市場(chǎng)。

這一進(jìn)度比全球汽車及巨頭、動(dòng)力電池領(lǐng)先廠商豐田量產(chǎn)時(shí)間表提前4年，展現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間加速。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，全固態(tài)鋰電池將是未來(lái)電動(dòng)汽車車電池的發(fā)展方向。全固態(tài)電池的能量密度至少是當(dāng)下傳統(tǒng)鋰離子電池的三倍，充電時(shí)間縮短的同時(shí)，續(xù)航里程更遠(yuǎn)，充放電次數(shù)更高（更耐用）。

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此前，工信部頒布的《中國(guó)制造2025》指明：“到2025年、2030年，我國(guó)動(dòng)力電池單體能量密度分別需達(dá)到400Wh/kg、500Wh/kg”，這一技術(shù)指標(biāo)已接近傳統(tǒng)鋰電池能量密度天花板。鑒于能量密度是動(dòng)力電池的核心參數(shù)，當(dāng)前鋰電池技術(shù)還有巨大的提升空間。

三元NCM811體系+硅碳負(fù)極已基本可以滿足單體300Wh/kg的要求，但要求單體達(dá)到400-500Wh/kg，必須再次進(jìn)行材料體系的變革。

中國(guó)工程院院士陳立泉表示“如果能量密度進(jìn)一步提高，大于500Wh/kg的話，一定從現(xiàn)在開始就要考慮固態(tài)鋰電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學(xué)體系探索研究?！逼渲?，固態(tài)電池是業(yè)界公認(rèn)最有希望率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的電池。

AmericaLUXResearch研究數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，固體鋰電池在經(jīng)歷2013-2020年期間相對(duì)平穩(wěn)的基礎(chǔ)理論研究之后，2020-2030年有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)上較大突破，商業(yè)價(jià)值潛力有望快速提升。

常規(guī)液態(tài)鋰離子電池能量密度天花板在300Wh/kg左右，預(yù)計(jì)2030年全球固態(tài)鋰電池需求有望接近500GWh，市場(chǎng)空間千億以上。

固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，其具備更高的安全性和能量密度。性能方面，不可燃燒的固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心。

開發(fā)難度上，鋰硫、鋰空氣等新型電池需從整個(gè)電池結(jié)構(gòu)入手，而固態(tài)電池的核心在于固態(tài)電解質(zhì)，升級(jí)路徑更加簡(jiǎn)單方便。固態(tài)面臨的挑戰(zhàn)主要包括降低成本，提高固體電解質(zhì)的安全性，以及在充電和放電時(shí)保持電極和電解質(zhì)之間的接觸。

固態(tài)電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用需要材料工藝層面的突破，包括關(guān)鍵材料、極片、正負(fù)極與電解質(zhì)匹配的材料工藝。

目前，在界面電阻降低，金屬鋰高容量、高倍率和低體積變化的解決方案，以及兼具離子電導(dǎo)和機(jī)械特性的固態(tài)電解質(zhì)膜的成熟制備技術(shù)等方面尚缺乏有效的解決方案。固態(tài)電池如若取得突破，將導(dǎo)致正極材料體系發(fā)生變化。

目前固態(tài)電池已經(jīng)有一部分技術(shù)路線接近了工業(yè)化的條件，根據(jù)中國(guó)的技術(shù)路線規(guī)劃，預(yù)計(jì)2030年固態(tài)電池和鋰硫電池大規(guī)模量產(chǎn)推廣。

全固態(tài)電池尚處在研發(fā)早期，它的核心是固態(tài)電解質(zhì)材料，研發(fā)方向主要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質(zhì)的典型技術(shù)開發(fā)方向。三大體系各有優(yōu)勢(shì)，其中聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，氧化物與硫化物屬于無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)。

聚合物電解質(zhì)體系有量產(chǎn)也有運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，但是主要問(wèn)題在于能量密度不高，需要進(jìn)行加熱使用。

氧化物固態(tài)電池，它有很多優(yōu)點(diǎn)，耐高電壓，對(duì)空氣比較穩(wěn)定，但是由于氧化物固態(tài)電池的界面電阻比較大，因此它的工業(yè)化難度也是非常大的。硫化物固態(tài)電池，這種電池的突出優(yōu)點(diǎn)在于，離子導(dǎo)電率非常高，但是對(duì)空氣穩(wěn)定性非常差，露點(diǎn)需要負(fù)60度以下，對(duì)工藝條件非?？量獭?/p>

縱覽全球固態(tài)電池企業(yè)，有初創(chuàng)公司，也不乏國(guó)際廠商，企業(yè)之間獨(dú)踞山頭信仰不同的電解質(zhì)體系，未出現(xiàn)技術(shù)流動(dòng)或融合的態(tài)勢(shì)。固態(tài)電池有望成為下一代動(dòng)力電池主導(dǎo)技術(shù)路線，全球企業(yè)加大布局固態(tài)鋰電池領(lǐng)域。

整體而言，歐美企業(yè)偏好氧化物與聚合物體系，而日韓企業(yè)則更多致力于解決硫化物體系的產(chǎn)業(yè)化難題。

其中，聚合物固態(tài)鋰金屬電池的開發(fā)主要以法國(guó)Bolloré、寧德時(shí)代為代表；氧化物鋰金屬固態(tài)電池的開發(fā)主要以美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，QuantumScape，Sakti3以及中科院等為代表；硫化物固態(tài)電池的開發(fā)主要以豐田、三星、本田以及寧德時(shí)代為代表，全球在固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)先的是豐田。

實(shí)際上，在十多年前，豐田就已經(jīng)秘密組織了一支上百人的頂尖人才團(tuán)隊(duì)進(jìn)行固態(tài)電池、空氣電池的研發(fā)工作。這一支囊括了該領(lǐng)域?qū)＜胰贞?duì)伍，為豐田申請(qǐng)了多達(dá)30項(xiàng)專利(至今豐田在固態(tài)電池方面的專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先)。

就目前已知的是，豐田不僅獲得了固體電解質(zhì)材料、固態(tài)電池的制造技術(shù)等方面的專利，甚至還研發(fā)了一整套的正極材料和硫化物固體電解質(zhì)材料回收的技術(shù)路線和回收工序。

豐田預(yù)計(jì)2022年推出搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)車型，2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。寧德時(shí)代IPO募投項(xiàng)目中的下一代電池就包括固態(tài)電池。根據(jù)NE時(shí)代報(bào)道，寧德時(shí)預(yù)計(jì)至少到2025年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。

數(shù)據(jù)來(lái)源：NE時(shí)代

早前日本已經(jīng)啟動(dòng)了一項(xiàng)全國(guó)性的研發(fā)計(jì)劃，最有希望的是豐田汽車和松下的聯(lián)盟（豐田有近300名工程師參與研發(fā)固態(tài)電池），該聯(lián)盟表示將在五年內(nèi)將固態(tài)電池商業(yè)化。

寶馬正與固態(tài)電池公司SolidEnergy合作共同開發(fā)固態(tài)電池，大眾表示看好固態(tài)電池前景，并入股研發(fā)固態(tài)電池的創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape。此外，從今年5月起，日本政府將出資16億日元，聯(lián)合國(guó)內(nèi)豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等大型汽車廠商、電池和材料廠商，共同研發(fā)固態(tài)電池。

三星是集聚整個(gè)公司比較大的財(cái)力，現(xiàn)在對(duì)世界范圍內(nèi)相關(guān)的全固態(tài)電池的標(biāo)的都進(jìn)行了投資、入股、技術(shù)跟蹤。

今年三星所公布的最新數(shù)據(jù)反映，基于硫化物固體電池的全固態(tài)鋰電池，它們的體積能量密度能做到921瓦時(shí)每升，重量能量密度能夠做到427瓦時(shí)每公斤，這個(gè)在技術(shù)指標(biāo)上體現(xiàn)出了基于金屬鋰為負(fù)極，硫化物為固體電解質(zhì)的技術(shù)路線技術(shù)指標(biāo)上的優(yōu)勢(shì)。

而在歐洲，法國(guó)的望族Bolloré(博洛雷)家族掌控之下的子公司BatScap是世界公認(rèn)的在固態(tài)電池領(lǐng)域有著深度布局的代表，只是和豐田不同，BatScap選擇全固態(tài)中的聚合物技術(shù)路線。BatScap的固態(tài)電池由于負(fù)極材料采用金屬鋰，電解質(zhì)采用聚合物薄膜，因此又被稱為金屬鋰聚合物電池。

美國(guó)Sakti3是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的可以和日本的豐田與歐洲的Bolloré并列的技術(shù)成熟度較高、技術(shù)沉淀較深的固態(tài)電池研發(fā)三巨頭之一，同時(shí)也是固態(tài)電池第三條技術(shù)路線—全固態(tài)中的氧化物電解質(zhì)材料路線的踐行者。

從海外各家企業(yè)實(shí)驗(yàn)與中試產(chǎn)品來(lái)看，固態(tài)電池能量密度優(yōu)勢(shì)已開始凸顯，明顯超過(guò)現(xiàn)有鋰電水平。

在我國(guó)，固態(tài)鋰電的基礎(chǔ)研究起步較早，在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態(tài)鋰電和快離子導(dǎo)體列為重點(diǎn)課題，此外，北京大學(xué)、中國(guó)電子科技集團(tuán)天津18所等院所也立項(xiàng)進(jìn)行了固態(tài)鋰電電解質(zhì)的研究，并在此領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。未來(lái)，隨著產(chǎn)業(yè)投入逐漸加大，產(chǎn)品性能提升的步伐也望加速。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)已有上市公司布局固態(tài)電池相關(guān)業(yè)務(wù)，對(duì)于下一代電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，已逐漸進(jìn)入二級(jí)市場(chǎng)視野。

2017年，贛鋒鋰業(yè)通過(guò)引進(jìn)中科院寧波材料所的許曉雄團(tuán)隊(duì)，正式切入到固態(tài)電池板塊。寧德時(shí)代主要在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了研發(fā)工作，并取得了初步進(jìn)展，同時(shí)針對(duì)材料體系特點(diǎn)和規(guī)?；a(chǎn)的要求，寧德時(shí)代開展了全固態(tài)電池制造工藝路線的設(shè)計(jì)和探索。

蓬勃發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，為中國(guó)本土的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)崛起提供了最佳的歷史機(jī)遇，如同中國(guó)有機(jī)會(huì)在下一個(gè)汽車工業(yè)時(shí)代實(shí)現(xiàn)彎道超車，中國(guó)的動(dòng)力電池技術(shù)也將極有可能打破國(guó)外的封鎖，成為引領(lǐng)尖端技術(shù)發(fā)展的決定性力量。在中國(guó)，無(wú)論是國(guó)家級(jí)的科研院所，抑或是電池企業(yè)，都紛紛加注固態(tài)電池力量，搶占未來(lái)動(dòng)力電池賽道。

毋庸置疑，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)可以看至少10年的行業(yè)，而新技術(shù)的開發(fā)與崛起也將不斷強(qiáng)化行業(yè)的估值與前景。固態(tài)電池承載著電池安全與能量全面提升的使命，未來(lái)有望成為行業(yè)的新爆發(fā)點(diǎn)與關(guān)鍵性技術(shù)保障。

展望未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，固態(tài)電池階段發(fā)展之路已經(jīng)明晰。電池的結(jié)構(gòu)將逐漸減少液體的使用，向無(wú)液體的全固態(tài)電池邁進(jìn)；應(yīng)用領(lǐng)域上，有望率先發(fā)揮安全與柔性優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于對(duì)成本敏感度較小的微電池領(lǐng)域，如RFID、植入式醫(yī)療設(shè)備、無(wú)線傳感器等；技術(shù)進(jìn)步后，再逐漸向高端消費(fèi)電池滲透；隨著產(chǎn)品的成熟，最終大規(guī)模踏入電動(dòng)車與儲(chǔ)能市場(chǎng)，從高端品牌往下滲透，實(shí)現(xiàn)下游需求的全面爆發(fā)。

隨著全球鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)正極材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，疊加產(chǎn)能、價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在行業(yè)看好與多方布局之下，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)全球化配套的歷史性機(jī)遇。

原標(biāo)題:固態(tài)電池商業(yè)化提速，千億市場(chǎng)空間可期