随着中国全固态电池产学研协同创新平台（CASIP）挂牌成立，新能源汽车行业的关注点再度落到这一动力电池新技术领域。据介绍，该创新平台旨在发挥带动作用，积极引导和组织整车、动力电池、关键材料企业和有关高校、科研院所开展协同创新，共同推动全固态电池技术突破和产业化应用。同在近期，辉能科技计划IPO等固态电池企业的最新动态也屡屡见诸报端。
近年来，行业对固态电池的产业化翘首以盼，但此事心急不得。作为CASIP牵头人之一的中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高直言，全固态电池有可能2030年前后实现产业化。在此之前，行业发展渐近式半固态技术路线的同时，还要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险。
探索脚步越迈越大
当前，中国动力电池产业处于全球领先地位，在液态锂离子电池领域取得了显著进步，但随着新能源汽车的市场化发展，市场对动力电池提出了更高要求，高可靠、高安全、高能量密度成为企业发力的主要方向，全固态电池正是路径之一。
记者了解到，我国固态电池技术研发突飞猛进。来自国家知识产权局的数据显示，我国关于固态电池的专利申请保持上升势头，2022年就有785项，其中有效实用新型专利150项；2023年专利申请604项，其中有效实用新型专利90项。宁德时代、国轩高科、蜂巢能源、屹锂新能源、锂威能源、中汽创智等企业都有多项关于固态电池材料、工艺及制备方法的专利申请。
与此同时，不少整车企也陆续自行或以合作方式展开对固态电池的研发。一汽与远景动力联合申请了《全固态电池模组及其装配方法》专利；吉利与旗下绿色智行联合申请了《一种极片、极片的制备方法、电池、电池模块、电池包及装置》专利；北汽与旗下北汽蓝谷联合申请了《固态电解质、固态电池及其制备方法》专利；极氪增资宁波威睿后，便有了自研电池的能力，与吉利共同研发了一种固态电解质材料及其制备方法与应用，能够提高固态电解质材料的导电性能，提升全固态电池的能量密度。
上汽集团于2023年8月与清陶能源合资成立了上汽清陶，并于今年1月在互动平台表示，2024年开始，半固态电池将率先在智己L6等新车型上实现量产应用，公司正加紧推进相关工作，力争早日将产品投放市场，并实现在整车上的产业化应用，拉开中国汽车固态电池“上车”帷幕。
在配套整车的探索方面，上汽与清陶能源合作的第一代固态电池在2022年完成了装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，单体能量密度达到368Wh/kg（相比磷酸铁锂电池，能量密度提升100％以上），测试车辆最大续驶里程达1083公里。2023年5月，赣锋锂业表示，公司一代固态电池已经开始量产，二代固态电池安全性能完全达到车规级要求，研发样品的循环性能也已达到车企的要求。此外，2022年，首批东风固态电池示范运营车正式交付，50辆东风固态电池汽车已在江西、湖南等6省10地累计行驶超120万公里。目前，东风汽车研发出了第二代固态电池，有望在2024年搭载应用，可使整车续驶里程达800公里以上。
技术壁垒尚未跨越
纵观固态电池的发展历程，根据电解质类型的不同，可分为聚合物固体电解质、氧化物固体电解质和硫化物固体电解质。中汽创智科技有限公司首席科技官、工学博士周剑光向《中国汽车报》记者介绍道，从时间线来看，聚合物固体电解质在车端最早实现应用，如法国博洛雷的电动汽车使用的就是聚合物固体电解质，但这类电解质体系目前只适配磷酸铁锂正极，故而电芯能量密度有限；从市场端来看，氧化物固体电解质在国内比较热门，可以应用于固液混合电池，目前许多企业在做的半固态电池都采用这条技术路线；从长远来看，硫化物固体电解质，因为离子电导率很高，可与电解液的离子电导率相媲美，同时考虑到其相比于氧化物电解质具有更好的加工性能，最具应用前景。
据了解，业内对于固态电池的分级界定，以电芯中固态电解质含量为依据，半固态锂电池电芯中固态电解质含量达90％～95％；准固态锂电池电芯中固态电解质的占比进一步加大，通常在95％以上，是半固态锂电池向全固态电池过渡的阶段；全固态锂电池的电芯则全部由固态电极和固态电解质材料构成。比如，蜂巢能源的果冻电池、宁德时代的凝聚态电池都属于半固态电池。现阶段，半固态电池技术基本成熟，不少产品进入试装车阶段。凯联资本行业分析师朱涛提出，半固态电池走向量产只是时间问题，但从半固态电池到固态电池，存在巨大的技术“鸿沟”。
中科院电工所前研究人员周康（化名）对此表示认同：“半固态电池可以简单理解为凝胶状态，介于液态和固态之间，比液态安全，但没有固态安全；倍率性比固态好，但没有液态好，是一个中间产物。尽管只有5％～10％的液态电解质，但半固态电池和液态电池差距并不大；而如果电解液完全变成固态，电解质中的离子将移动困难，直接影响电池性能，使得导电率低，倍率性差，还影响电池寿命。”
全固态电池并不是半固态电池的延续，不存在一脉相承、承前启后一说。周剑光解释说：“半固态与全固态是两种完全不同的电池形态。从半固态到全固态电池，无法从‘此岸’的过去预测‘彼岸’的未来。在产业化方面，全固态电池目前来看只有硫化物体系最有希望，但硫化物全固态电芯的商业化仍然面临很多困难。首先是技术层面，如硫化物固体电解质涂布体系的适配性问题，在硫化物固体电解质成膜开发过程中无法使用传统动力电池经典的PVDF-NMP涂布材料体系，需要筛选出满足要求的全新涂布材料体系，这是一项较为艰巨的任务。其次，硫化物电芯的界面问题，在电芯设计、加工及应用环节都需要切实可行的方案妥善解决。”
此外，固态电池在配套装备开发方面和相关设备产业链尚不成熟。周剑光表示，由于硫化物固体电解质对水分极为敏感，对硫化物固体电解质制备和应用的环境及设备要求较高，尤其是规模化制备方面尚无成熟经验可供参考，因此需要强有力的非标装备开发能力支撑。
需要警惕“欲速不达”
在周剑光看来，虽然我国在全固态电池方面起步较晚，但通过引进、模仿、学习能够节省不少的初步创新成本，具备一定的后发优势，有望发展成为高速增长的主要动力。
欧阳明高指出，全固态电池产业路线图不是一家公司所能确定的，需要很多具有实力的公司共同参与，技术产业化的时间在2027～2030年，这是全行业的共识。人工智能的快速发展正在改变材料的研发范式，这是全固态电池大幅加速推进的底气，也将为2030年前后实现全固态电池产业化突破增加了确定性。
有信心是好事，但显然也有业内人士认为此事没有那么乐观。“到2030年还有6年，尽管不清楚6年后产业发展情况会如何，但我认为3～4年内技术不会有太大突破。”在周康看来，量产和产业化完全是两个概念，技术成熟就可以生产产品，但产业化不是一两家企业就能实现的，而是整条产业链上的企业都能够做到；只有达到一定规模，产品成本才有下降空间，否则以液态电池5、6倍的价格，固态电池凭什么在市场上中立足？
欧阳明高也指出，虽然到2030年全固态电池有望实现产业化，但在当下阶段企业还应脚踏实地解决关键问题。他直言：“现在，很多企业迫不及待将固态电池装车，但如果没有解决好这个领域的关键问题，装车也只是作秀，欲速不达。”
据了解，目前固态电池的整个产业链基础还不成熟，从液态电池转向全固态电池，从原料到基材生产，从电芯／电池包装配到电池生产应用再到电池回收，全生命周期的产业链都会发生巨变。现阶段，行业对全固态电池的研发认识还不统一、力量比较分散、产学研不协调，需要联合起来建立协同创新平台，共同突破全固态电池产业化的关键技术，这正是CASIP建立的初衷。
除了CASIP，中国一汽、东风汽车、长安汽车、中国科学院、清华大学、北京大学、中汽创智、力神、贝特瑞、当升、国联研究院等27家单位联合组建了“中央企业固态电池产业创新联合体”，旨在加强与产业链上下游单位协作，构建独具特色、优势互补、结构合理的产业增长引擎，加快固态电池关键材料及关键技术开发、创新成果产出及孵化转化，共同推动我国固态电池技术的研发和应用，为动力电池及新能源汽车产业发展注入新动力。
此外，不得不指出的是，全固态电池能否尽快装车，不仅要看研发端的进展，更要看市场需求。企业需要进一步深入挖掘、剖析细分赛道市场中具备核心竞争实力的全固态电池方案，结合开发、量产成本，综合考虑全固态电池装车的必要性。在创新与“守拙”之间，更重要的是不能因小失大、顾此失彼，不能为了全固态电池产业化，影响当前的动力电池产业发展。
