深度｜決戰固態電池！

縱觀中國動力電池發展史，從行業追趕者到產業引領者，這既是一部不屈不撓的奮斗史，也是一部永不停歇的創新史?？梢哉f，由創新所帶來的新技術驅動是成功的關鍵——新技術推動行業持續降本增效，成本下行帶來需求向上，銷量增加反哺技術研發?？藙谌S茨在《戰爭論》中講過：“偉大的將軍們，是在茫茫黑暗中，把自己的心拿出來點燃，用微光照亮隊伍前行?！?/p>

(資料圖)

在2022世界動力電池大會上，寧德時代董事長曾毓群表示，過去10年內，行業不斷創新，動力電池能量密度的增長帶來了續航里程6至7倍的提升，同時成本也下降了8成。

在技術為王的時代，最高效的商業模式是什么，就是每一個企業集中所有力量于一個點進行攻堅，最終共同完成產業鏈的創新。這一種模式，在當今的半導體、芯片等領域仍在轟轟烈烈地上演。

如今針對新能源汽車的痛點問題，動力電池企業也是圍繞相關點不斷進行技術迭代和升級。在今年的上海車展上，很多動力電池企業所公布的產品和技術基本都集中在提升電池安全性、能量密度以及充電效率上。

時下，動力電池產業進入新一輪的技術迭代期，又到了決定下一個十年產業新格局的歷史關鍵節點。毫無疑問，未來誰能解決行業痛點，誰就擁有改變或重塑產業新格局的力量與歷史機遇。行業共識，提升電池能力密度與安全性是動力電池產業目前面臨的最大挑戰，當然其中也暗含重大的歷史發展機遇。

回顧新能源汽車發展歷史，得益于動力電池的技術和創新，市場上各種純電動車的主流續航已經達到500-600km，車主的續航里程焦慮已經大大減輕。《動力電池產業高質量發展行動方案白皮書(2023-2025)》顯示，2022年，我國動力電池技術創新能力不斷提高，三元電池系統能量密度最大值提升至212Wh/kg，磷酸鐵鋰電池系統能量密度最大值提升至176.1Wh/kg;純電動乘用車單車平均帶電量提升至50.9kWh，續航400公里以上車型占比提升至70.7%。

不過從技術發展趨勢看，目前主流的磷酸鐵鋰和三元材料兩種路線都已經觸及能量密度的天花板。比如由于液態鋰離子電池的電解質中，有機溶劑具有易燃性、高腐蝕性，同時抗氧化性較差、無法解決鋰枝晶問題，因此存在熱失控風險，也限制了高電壓正極、鋰金屬負極等高能量材料的使用，預計理論能量密度上限為300Wh/kg。此次車展像欣旺達推出的閃充電池、億緯鋰能推出的4695大圓柱電池、以及中創新航的 “頂流電池”，能量密度均在300Wh/kg以上，已接近能量密度上限。

筆者認為，未來如果要進一步提高電池能量密度與安全性能，固態電池或許更可能成為產業最優解，其主要有四大核心優勢：

第一大核心優勢，盡管固態電池本身不能提升能量密度，但由于具備更穩定、更安全、電化學窗口寬(5V以上)等性質，無論是在材料端、結構端，還是Pack端都有助于提升提升電芯能量密度。目前半固態電池能量密度可達350Wh/kg+，準固態可實現400Wh/kg+，全固態可突破500Wh/kg。

第二大優勢，固態電解質相比液態電解液可以解決漏液揮發等安全問題。由于固態電解質燃點非常高，因此將液態電解液更換為固態電解質材料，將有效提升安全性。

第三大優勢，固態電池不需要電解液和隔膜，其可以實現多層正極、固態電解質和負極材料堆積。先串聯后再封裝焊接，有效簡化封裝，使得整體電池包的重量和體積得以縮減從而提升續航能力。

第四大優勢，固態電池循環壽命更長。固態電解質為單離子導體，副反應少，循環壽命更長。由于固體電解質不具有流動性，因此不會出現 SEI 膜反復生長與溶解脫落的問題，有助于實現穩定循環。此外，全固態電池中過渡金屬不易發生溶解，可以避免由過渡金屬溶解導致的正極容量衰減以及過渡金屬在負極側沉積進而催化SEI膜分解的問題。

回歸企業層面，諸如寧德時代、比亞迪、輝能科技、衛藍新能源、贛鋒鋰業、國軒高科等十幾家動力電池企業在固態電池領域均有深度布局，且勢頭都很兇猛。比如4月19日寧德時代推出的凝聚態電池堪稱當下最強存在——其單體能量密度達500Wh/kg，

在今年車展發布會上，寧德時代首席技術官吳凱表示，該電池采用高動力仿生凝聚態電解質，構建納米級別自適應網絡結構，調節鏈間相互作用力，在增強微觀結構穩定性的同時，提高電池動力性能，提升鋰離子運輸效率。此外凝聚態電池還聚合了包括超高比能正極、新型負極、隔離膜以及新工藝等一系列創新技術，使之既具備優秀的充放電性能，又具備高的安全性能。今年底前寧德時代將形成量產凝聚態汽車電池的能力，同時也已經與民用飛機公司合作開發電動機。

如果其真的能夠實現量產落地，不僅能大大緩解新能源汽車的里程焦慮，甚至有可能推動電動航空領域的發展。在產業化布局方面，比如據筆者統計，僅輝能科技、衛藍新能源、贛鋒鋰業、清陶能源、太藍新能源等5家企業固態電池產能規劃合計已達256.2GWh。

事實上，為了搶占下一代電池技術風口，很多車企通過綁定電池廠，提前布局固態電池技術，而車企入局為固態電池企業提供了資金、技術、客戶等多重保障，有助于推進固態電池商業化進程。

產業化進程與挑戰

但事實上，固態電池產業化進程仍面臨諸多問題和挑戰。比如盡管固態電池在安全性、能量密度等方面具備無與倫比的優勢，是未來鋰電行業發展的重要方向。但就現階段而言，技術和成本依然是橫亙在固態電池商業化道路中的巨大阻礙，嚴重制約了行業的商業化速度和固態電池的推廣普及。

眾所周知，自2020年起，我國首次將固態電池列入行業重點發展對象并提出加快研發和產業化進程，2023年進一步提出加強固態電池標準體系研究，目前尚未出臺補貼政策，仍以市場驅動為主。

但是固態電池目前難以輕薄化，用到的部分稀有金屬原材料價格較高，而且全固態對生產工藝、成本和質量控制也提出了更嚴苛的要求，生產設備替換率大等原因，其成本明顯高于現有液態電池。

目前固態電池較液態電池成本高出30%以上。預計半固態電池規模化量產后，成本比液態鋰電池高10%-20%。此外，從技術路線角度分析，在固態電解質研發領域，初創企業以衛藍新能源(氧化物)、清陶能源(氧化物)、恩能新能源(硫化物)為代表;傳統鋰電巨頭包括寧德時代(硫化物)、比亞迪(硫化物)、贛鋒鋰業(氧化物)。但值得關注的是，現階段成熟的全固態電解質方案尚未落地，以上企業的布局成效和未來全固態時代的主流路線仍存在巨大不確定性。

而且全固態體系的電解質材料研究目前尚處于探索階段，技術尚未成熟，短期內難以實現大規模的商業化。固態電池由于存在固態電解質與電極之間界面阻抗高、固態電解質的體相離子電導率相對比較低等問題，且生產工藝與液態電池差別大，生產程序不同，需要購置大量新的工藝設備，這也是加快產業化進程的阻礙之一。

東吳證券分析認為，比如寧德時代重點布局的硫化物全固態路線，盡管已有高能量密度的固態電池實驗樣本，但距離實現商業化可能仍需5年以上時間。而中郵證券也認為，固態電池當前處于起步階段，產業化仍需時間。其預計 “2030年中國固態電池出貨量將達251.1GWh，2030年市場空間有望達200億元?！?/p>

因此國內短期聚焦于更具兼容性、經濟性的半固態路線：2020年半固態電池實現首次裝車突破，但能量密度在260Wh/kg水平，性能提升有限，2023年實現360Wh/kg+裝車發布，國內外多家新能源車企宣布了半固態電池裝車規劃，2023 有望成為 “裝車元年”。其中東風、蔚來、賽力斯已宣布將于今年實現半固態電池裝車，長安深藍、智己、埃安、高合等車企普遍規劃2025年前裝車半固態電池。

此次寧德發布的凝聚態電池使用的是凝聚態電解質，電池中的液體具有很強的粘附性，就屬于半固態電池的一種不過，需要注意的是，目前半固態電池技術仍不成熟，循環次數、倍率性能較差，同時未形成規模量產，成本價格較高，因此下游應用進展存在低于預期的風險。

全球化競爭不可避免

為了在搶占下一代技術風口，中美歐等均通過發布相關政策，設立了電池遠期戰略目標，一場全球化競爭已不可避免。目前全球核心固態電池產業區域為歐美、日韓和中國。其中歐美國家主要以自主研發固態電池技術的創業型公司為主;日韓以傳統車企與電池企業合作開發為主;中國企業研發投入巨大，且以科研機構或院校為支撐，產業化進程較快。

在企業競爭層面，中美歐日韓等國家動力電池企業也都已在固態電池領域有深度布局，很多企業都制定了頗具野心的產能規劃目標。其中，美國初創企業眾多，QuantumScape、Solid Power等企業通過與科研機構合作已成為行業主力軍。其代表企業QuantumScape成立于2010年，由斯坦福大學科學Jagdeep Singh、Fritz Prinz和Tim Holme三人創立，擁有超過200項固態電池專利技術。QuantumScape得到了比爾蓋茨、大眾集團、德國馬牌集團和上汽集團的投資，目前市值超過400億美元，目前已成為固態電池技術研發頭部企業。

其產品性能相較傳統鋰電池，產品續航里程提高80%，最高續航接近2000公里;充電時間大幅縮短，相較傳統鋰電池需40分鐘充至80%，其產品僅需15分鐘即可;此外，產品循環1000次后仍保持80%以上的容量。QuantumScape已開始建設生產工廠，計劃于2023年開始試產部分固態電池，2025年實現大規模量產。

而歐洲企業則以車企投資初創企業為主，比如大眾汽車投資1億美元與QuantumScape組建一家新的合資企業，寶馬攜手Solid Power共同研發全新的固態電池等。

日韓企業多選擇抱團合作，三菱、日產、松下等日本企業在保有獨立研發團隊的基礎上，組建共同研發中心。韓國領先的三大電池企業—LG化學、三星SDI和SKI也組成聯盟，合作研發固態電池。

其中最具代表性的企業日產提出 “日產汽車2030愿景”，計劃到2024年建造固態電池試點工廠。到2026年，共投入約1128億人民幣加快電動技術轉型。同時，日產計劃在2028年實現固態電池大規模量產，并在同年推出首款搭載公司全固態電池的電動車型。此外，日產于2022年4月9日宣布與NASA合作開發新型全固態電池，作為2028年產品發布和2024年試點工廠采用的電池。

在產品性能方面，日產固態電池能量密度接近傳統鋰電池的兩倍，充電時間為鋰電池的三分之一，并且減少了昂貴的稀有金屬用量，有效降低電池成本。該款全固態電池體積只有目前電池的一半大小，充滿電僅需15分鐘。根據規劃，2028年公司全固態電池能夠將電池成本降至75美元/KWh，并在未來進一步降低至65美元/KWh。

中國企業盡管起步較晚，但市場參與者多，同時車企與電池企業密切合作。目前國內固態&半固態電池廠商主要有清陶能源、衛藍新能源、贛鋒鋰電、孚能科技及國軒高科等，均已實現半固態電池產業化。比如衛藍已規劃北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博4大生產基地，目前推出了350Wh/kg的半固態電池;國軒高科22年5月發布首款半固態電池產品，單體能量密度達360Wh/kg;清陶能源于2018年建成國內第一條固態電池生產線，后于2022年投資50億元在昆山固態電池項目。國內外電池廠商積極推動布局，無疑將加速固態電池產業化進程，也勢必對產業格局產生深遠影響。

不容忽視的快充之爭

在關注固態電池戰爭的同時，未來快充技術的突破也可能對產業格局產生深遠影響。從今年上海車展來看，除了更高的能量密度之外，快充性能也頻頻被提及，快充技術已成為國內外中高端純電車型標配。

當前國內外主力電動乘用車續航普遍突破600公里，高端車型突破1000公里，消費者續航焦慮逐步化解，但隨之而來的，是愈發緊迫的 “補能” 便捷性需求。在產品路線出現同質化趨向的背景下，快充成為少數幾個能夠創造差異性降維優勢的技術場景。

由于高電壓平臺可以突破充電的大電流的限制，充電功率更高，補能速度更快，是電動車電氣架構的重要發展方向。當前，A級及以上車型的帶電量水平普遍已達到60kWh以上，并仍在持續提升，滿足這些車型的快速補能需求所需的充電功率往往已經超過250kW。特斯拉V3超充系統為實現超過250kW的充電功率，充電電流已高達近 700A，追求更快的充電速度，800V電壓平臺成為了各車企的主流選擇。

中國科學院院士歐陽明高在多個場合坦言，解決充電的后顧之憂，需要更大功率的快充技術，超級快充是大勢所趨，行業需要推進電動汽車采用800V甚至更高的電壓平臺架構。

自保時捷Taycan全球首次推出800V高電壓電氣架構以來，2021年，國內外車企掀起一輪800V電壓平臺車型發布潮，以圖搶占大功率快充新高地。

快充是一個高度復雜的系統性工程，從三電、到充電樁、電網層面都需要全新調整。以800V高壓平臺為例，需要車企及三電企業對電芯及系統、各高壓零部件的絕緣、耐壓等級，銅排的載流、耐高溫能力設計等進行系統性升級。

動力電池作為平臺架構中的重要一環，在電動汽車 “快充革命” 中扮演了至關重要的角色，圍繞于此，寧德時代、中創新航、蜂巢能源等一大批動力電池企業已經進行積極布局。

值得注意的是，電池安全性能仍是重中之重，電池企業需要通過多維度安全測試，驗證電芯材料體系熱穩定性，同時加強對電芯制程把控，提升電芯的制造一致性，提高電芯本體安全性，同時在熱防護設計以及應力可靠性進一步把控。因此快充電池的電芯成本比普通電池高出不少。

中期來看，在成本上，高壓快充電池主要覆蓋在中高端車型，在未來，實現快充技術降本，提升電池的安全性能將成為動力電池角逐快充賽道的競爭重點與發展方向。

作者手記:技術戰爭將加劇產業分化

在二十多年前，經濟學家魏杰曾經留下過一個預言：“這是一個大浪淘沙的階段，非常痛苦，我估計再過10年，現在的民營企業200個中間有一個保留下來就不簡單，垮臺的垮臺，成長的成長?！?/p>

產業競爭就是如此殘酷!在歷次的產業技術周期跌宕中，都會有大量企業倒下，無數企業一蹶不振，一些曾經風光無限的產業大佬陸續離場;最后只有少數企業成功應對周期變化，以技術迭代周期為機遇，強勢布局，實現逆勢增長。

時下，低碳經濟與數字化經濟已成為無可阻擋的全球發展大趨勢。筆者認為，未來3-5年，動力電池行業的發展還將會圍繞新能源汽車的痛點進行技術迭代創造需求，實現新的滲透。而動力電池競爭格局的變化也將源自于企業是否跟進了產業的發展和變革。

因此技術驅動將成為企業，乃至整個行業更重要的驅動力，一些技術領先的企業將獲得更高的市場份額和利潤水平，只具備中低端產品生產能力的企業將深陷競爭紅海，行業的分化也會進一步加劇。

縱觀動力電池發展史，盲目擴產所導致的惡果，歷史上已有前車之鑒，未來高效、優質的產能仍然是短缺的，眼下市場技術迭代不斷加速，動力電池企業應根據市場方向做好深度研判并布局，才能在不斷變化的行業周期中立于不敗之地。

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