固态电池离量产应用还有多远？

“固态电池在能量密度、安全性、宽温域和高环境适应性等方面较传统液态电池优势明显，能更好支撑新能源汽车满足全气候、全场景、高安全使用需求，是新一代动力电池发展的重要方向。”中国科学技术协会主席万钢在在中国电动汽车百人会论坛（2024）上说。

近年来，我国固态电池相关技术频频取得新进展，引起业界高度关注与热议。

能量密度和安全性更高

“现阶段固态电池之所以被全行业寄予厚望，甚至被视为动力电池的终极解决方案之一，主要在于全固态电池具备兼顾高能量密度、长循环寿命、高安全性能、宽温度范围等综合性能优势，理论上能够解决目前液态电池的核心痛点。”中国汽车工程学会汽车电动化研究中心研究员孙旭东说。

动力电池作为电动汽车的“心脏”，每一次重要创新与突破都能引发汽车产业格局变化。据了解，当前以磷酸铁锂和三元锂电池为代表的液态锂离子电池是车用动力电池主流技术。而固态电池使用不易燃的固体电解质代替传统易燃电解液，匹配比容量更高的新型正负极材料，理论上更安全、能量密度更高。

业内人士表示，固态电池若能实现在汽车上的商业化应用，或将为汽车产业带来颠覆性变革。

“目前宣称可实现量产应用的固态电池，基本是半固态电池，全固态电池目前尚未实现量产。”孙旭东介绍，根据业界普遍认知，可按照液态电解质在电池材料中的质量百分比含量，将锂电池分为液态电池（25%）、半固态电池（5%—10%）、准固态电池（0%—5%）和全固态电池（0%）。其中，半固态电池、准固态电池既有电解液又有固态电解质，统称为混合固液电池，是现阶段下国内各大车企及电池企业直接实现全固态电池技术难度大而进行积极探索的过渡产物。

孙旭东介绍，目前电池企业为提高动力电池综合性能，会在正负极界面或隔膜表面涂覆固态电解质，提高电极界面的离子电导率，并会在正负极材料界面处浸润少量电解液以确保界面阻抗较小。但需要注意的是，上述技术方案仍属于半固态电池的范畴，并不是真正意义上的全固态电池。

车企加速入局抢先装车

“随着消费者对新能源汽车安全性能、续驶里程、使用条件等需求持续增强，以全固态电池为代表的新一代动力电池成为全球动力电池产业未来发展的重要方向。日本、韩国、美国等国家纷纷加紧布局市场，力图率先取得优势。”工业和信息化部装备工业一司副司长郭守刚在今年1月举行的中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会上说。

与此同时，我国众多车企积极布局固态电池领域，力争抢占技术革新的先机。乘用车方面，广汽集团宣布已打通全固态电池全流程制造工艺，取得车规级高安全大容量全固态动力电池量产的关键技术突破，预计于2026年装车搭载于昊铂车型；上汽集团旗下的智己汽车发布第一代光年半固态电池车型智己L6，续航里程突破1000公里；蔚来汽车已发布半固态电池系统，并搭载在ET7车型完成实测，续航里程突破1000公里。

商用车方面，福田汽车于2021年开始探索半固态电池在商用车上的应用，经过近两年技术攻关，在2023年9月率先完成半固态电池在轻卡车型上的验证工作，产品性能满足量产需要。

“半固态电池与传统液态电池有所差异，在整车应用时，既要摸清半固态电池的性能边界，又要使其发挥本身特性，是该技术的一大难点。”福田汽车新能源研究院副院长邵赓华介绍，目前应用于轻卡的半固态电池充分考虑整车对于电池系统的性能需求，历经电芯级、模组级、整车级各项测试，完成了高温（50摄氏度）、低温（零下30摄氏度）标定验证、能耗验证、可靠耐久验证，最终达到量产状态。

邵赓华介绍，相比于乘用车，商用车产品类型多、应用场景丰富、工况复杂，搭载的动力电池需要具备补能快、宽温域、低能耗、动力强及自重轻等特点。目前，车企相关技术研发正处于从半固态电池向全固态电池过渡的阶段，并助力整车能耗、使用温度范围、寿命、安全性等均有不同程度提升，进一步为新能源汽车技术发展提供新思路。

规模商用尚需协同攻关

据了解，目前蔚来、东风等车企已将半固态电池进行装车，但仍处于小批量验证和示范运营阶段，并未实现大规模量产应用。

今年3月，宁德时代董事长兼总经理曾毓群在企业2023年报业绩解读会上表示，固态电池距离变成商品还很远，技术路线上还有很多亟待克服的困难，需要产业链上下游企业共同加大投入。

“全固态电池成本较高，究其原因是目前产业链体系还不完善，核心材料成本较高，同时制造工艺及生产装备需大规模重构，未实现规模化生产。例如目前硫化物固态电解质市场价每吨高达2000万元，预计当其每吨价格降至50万元以下时，硫化物全固态电池成本才能与液态电池成本持平。”孙旭东介绍，随着技术进步和产业链不断完善，通过材料性能提升、电芯结构创新、系统集成优化、生产工艺改进等方式，实现大规模量产后可一定程度上降低全固态电池生产成本。

此外，固态电解质具有本征安全性，但电池系统仍存在一定的热失控和热扩散风险。企业需要针对电池系统热扩散的不同阶段采取安全与防护措施，提高电芯级别的热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力。

值得注意的是，当前在固态电池技术路线的选择上，国外企业以全固态电池为主，国内企业以混合固液电池、全固态电池路线并行。不少业内专家呼吁，动力电池产业链各方应协同合作，攻关共性关键技术，高校与科研院所完成重大理论创新和前沿材料研发，电池企业加速全固态电池单体设计及工艺装备改进，整车企业完成系统集成优化及实车搭载示范，集行业优势力量推动全固态电池加速落地。

高效安全的动力电池研发及商业化运营是保持新能源汽车产业竞争力的核心。相信随着产业链上下游在固态电池性能提升和量产进度推进等方面的持续探索，固态电池商业化应用将加速到来。