固态电池万亿大时代，车企提前布局

  浩博电池网讯：在技术革命大变局中，黎明前的决战往往更加惨烈，其战略成败对未来产业的影响往往也最具决定性。

  有着 “电动汽车产业圣杯” 之称的固态江湖有任何风吹草动，几乎都会刮起一阵市场热论，或者资本风暴。进入2024年后，全球固态电池江湖明显加快了产业与量产化进程，企业间的竞争隐有决战之势。

  8月初，据外媒报道，锂电巨头三星SDI在韩国首尔举办的SNE电池日展会上，展示了其最新的电池技术。三星SDI表示，其首批固态电池已交付给电动汽车制造商，并进行了约六个月的测试。

  三星SDI副总裁表示，汽车制造商对固态电池的兴趣浓厚，因为它们比目前的电动汽车电池更小、更轻、更安全。他还补充说，固态电池的生产成本较高，因此初期将主要应用于高端豪华电动汽车，续航超过600英里（约966公里）。

  据了解，三星SDI已经研发了Super-Gap固态电池技术，将能量密度提升40%至900Wh/L。Super-Gap固态电池采用硫化物固态电解质、无阳极配置，电池寿命有望达到20年。此外，三星SDI还有9分钟超快充技术。

  而在一个月前（即7月11日），大众汽车集团旗下电池公司PowerCo和QuantumScape宣布达成协议，以实现QuantumScape下一代固态锂金属的工业化电池技术。

  据笔者了解，QS固态电池技术使用了独有的陶瓷类电解质和锂金属负极，可实现高密度、快充、高安全性。根据授权，PowerCo可使用QS授权生产每年40GWh的电池，并可选择生产80GWh，可为每年约100万辆汽车提供电池。

  此外，根据界面新闻2024年1月2日报道，日本大型电池企业麦克赛尔(Maxell)开发出了圆柱形全固态电池，其容量达到200毫安时，是传统的陶瓷封装型（方形）容量的25倍。样品最早于2024年1月出货。

  更早些时候，即2023年7月4日，世界第二大汽车制造商丰田公开表示，已经在电池技术上取得了重大突破，可以制造出充电10分钟续航里程1200公里的固态电池，延长至现有EV装配电池的2.4倍，而且通过简化制造固态电池所用材料的生产过程，丰田制造的固态电池的体积、重量、价格较现有电池都有望可以减半。

  丰田还宣布将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化，并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。

  伯明翰大学商业经济学教授戴维·贝利认为，如果丰田公司的说法属实，那么这可能是未来电动汽车的一个里程碑时刻。“通常在原型阶段会有一些突破，但要扩大生产规模就很困难了。” 他补充说，“如果这是一个真正的突破，那么它可能是一个颠覆性的改变，甚至可以说是电动汽车行业的圣杯。”

  为了争夺 “圣杯” 的话语权，国内各路巨头也在加速推进固态电池产业化进程。在7月29日上汽集团召开的2024年第一次临时股东大会上，上汽集团新任总裁贾健旭透露，（上汽集团）全固态电池已经开启了500天投产计划，进入投产倒计时；其次是，宁德时代首席科学家吴凯公开表示，该公司全固态电池有望2027年小批量生产；另外，广汽集团也发布了全固态电池走过试验阶段，将于2026年量产装车的消息。

  事实上，今年上半年固态电池技术在应用端落地的进程也有提速的趋势，比如3月25日，智己汽车宣布L6车型将配套搭载清陶能源的半固态电池产品，具备 “超1000km续航+准900V超快充+整包无热蔓延不起火的超级安全”性能表现且售价相较三元高配版本仅高3-6万元，智己L6成为首款批量装车固态电池技术的车型；海外方面，近期大众电池子公司Power Co.使用Quantum Scape固态电池实现1000多次充电循环后容量维持95%以上的优异性能衰减表现。

  在下游需求应用方面，除了新能源车，固态电池各种应用场景百花齐放。3月26日，vivo新品 X Fold3系列搭载与宁德时代共同开发的半固态“蓝海电池”，采用二代硅负极材料，能量密度高达780Wh/L，同时可实现-20℃保持稳定的放电性能，有效解决手机低温环境下的续航难题；卫蓝新能源的半固态产品则应用于储能，东驰新能源的订单来自电动船舶和储能项目，除此之外，eVTOL（electric Vertical Take-off and Landing, 电动垂直起降飞行器）也是固态电池潜在的应用场景之一。

  东兴证券分析认为固态电池技术或将进入降本提速通道，有望凭借其能量密度、快充性能、长循环寿命及高安全性多重优势，在现有 新能源车与消费电子等应用端实现加速渗透。此外，从长期电动化趋势来看，固态电池亦有望凭借远超当前锂电技术的性能优势，广泛应用于能量密度要求较高、现阶段电动化难以渗透的应用领域，如轮船、航空飞行器及低空经济中无人机与eVTOL等，拓展锂电的应用边界，打开锂电行业成长天花板。

  根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2024年1-6月赣锋锂电、卫蓝新能源等企业半固态电池累计装机达2.15GWh，已远超23年全年累计装机规模0.80GWh，GGII预计24年国内（半）固态电池全年装机量有望超5GWh。

  伴随着市场需求与技术的深度突破。全球企业都在加速推进固态电池产能布局，其中海外很多企业都制定了颇具野心的产能规划目标，比如Quantum Scape预计2025年之前产能扩张至1GWh，长期规划超21GWh；总部位于美国的Statevolt宣布，其位于阿联酋的40GWh固态电池超级工厂计划于2026年投产，初期专注于生产半固态电池，全面达产后转向生产全固态电池；日本的Nissan、Panasonic以及韩国的SK on则计划到2029年实现固态电池商业化。Nissan目前正在建设横滨试点工厂，计划2025年生产首批固态电池。

  回到国内市场。据24潮产业研究院(TTIR)不完全统计，2023年仅国内企业至少对外公布了14个建设/计划建设固态电池领域重大项目，总投资预算超1300亿元。截至23年底国内（半）固态电池产能规划累计超298GWh，落地产能接近15GWh。

  另据GGII统计，2024年1-7月（截至7月22日），全国固态电池新增产能已超142GWh，涉及金额644亿元。涉及的投资项目共有30个，其中有一个项目为百亿元规模。

  纵观锂电产业发展史，可以说，由创新所带来的新技术驱动是企业成功与崛起的关键——新技术推动行业持续降本增效，成本下行带来需求向上，销量增加反哺技术研发。

  只有依靠不断的技术创新才能让动力电池的性能、成本、安全三者达成统一，孚能科技董事长王瑀表示 “发展到最后，电池能量密度增加，安全方面一定要靠固态电解质来解决，也只有固态（电解质）才能让更高能量密度的材料得到应用。”

  “固态电池可能是未来锂电的终极形态” 正在成为行业越来越多人的共识，但在现实层面，固态电池仍存在诸多技术痛点与挑战。“全固态电池在制造工艺方面的挑战，主要集中在固态电极和电解质成膜环节。例如，在电芯高效致密化成型环节上，可能面临电芯内部出现孔隙缺陷、致密度低，极片边缘受压导致搭接短路等问题。此外，无论是干法还是湿法成膜工艺都尚未成熟，湿法存在电性能衰减问题，而干法工艺则带来膜片分散性、均匀性的挑战。” 宁德时代方面如是说。

  尤其需要注意的是，尽管当前我国锂电产业虽处于全球领先地位，但在全固态领域等迭代技术上与日韩企业还存在差距。以全固态电池专利数量为例，丰田以1300余件位列全球第一，而前十名均为日韩企业。

  时下，锂电产业进入新一轮的技术迭代期，又到了决定下一个十年产业新格局的历史关键节点。毫无疑问，未来谁能解决 “固态电池” 技术痛点，更快实现产业化布局，谁就拥有改变或重塑产业新格局的力量与历史机遇。

01 固态电池何以成为行业最优解？

  行业共识，提升电池能力密度与安全性是动力电池产业目前面临的最大挑战，当然其中也暗含重大的历史发展机遇。

  回顾新能源汽车发展历史，得益于动力电池的技术和创新，市场上各种纯电动车的主流续航已经达到500-600km，车主的续航里程焦虑已经大大减轻。

  《动力电池产业高质量发展行动方案白皮书(2023-2025)》显示，2022年，我国动力电池技术创新能力不断提高，三元电池系统能量密度最大值提升至212Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度最大值提升至176.1Wh/kg；纯电动乘用车单车平均带电量提升至50.9kWh，续航400公里以上车型占比提升至70.7%。

  不过从技术发展趋势看，目前主流的磷酸铁锂和三元材料两种路线都已经触及能量密度的天花板。

  比如由于液态锂离子电池的电解质中，有机溶剂具有易燃性、高腐蚀性，同时抗氧化性较差、无法解决锂枝晶问题，因此存在热失控风险，也限制了高电压正极、锂金属负极等高能量材料的使用，预计理论能量密度上限为300Wh/kg。此次车展像欣旺达推出的闪充电池、亿纬锂能推出的4695大圆柱电池、以及中创新航的 “顶流电池” ，能量密度均在300Wh/kg以上，已接近能量密度上限。

  笔者认为，未来如果要进一步提高电池能量密度与安全性能，固态电池或许更可能成为产业最优解，其主要有四大核心优势：

  第一大核心优势，尽管固态电池本身不能提升能量密度，但由于具备更稳定、更安全、电化学窗口宽（5V以上）等性质，无论是在材料端、结构端，还是Pack端都有助于提升提升电芯能量密度。目前半固态电池能量密度可达350Wh/kg+，准固态可实现400Wh/kg+，全固态可突破500Wh/kg。

  第二大优势，固态电解质相比液态电解液可以解决漏液挥发等安全问题。由于固态电解质燃点非常高，因此将液态电解液更换为固态电解质材料，将有效提升安全性。

  第三大优势，固态电池不需要电解液和隔膜，其可以实现多层正极、固态电解质和负极材料堆积。先串联后再封装焊接，有效简化封装，使得整体电池包的重量和体积得以缩减从而提升续航能力。

  第四大优势，固态电池循环寿命更长。固态电解质为单离子导体，副反应少，循环寿命更长。由于固体电解质不具有流动性，因此不会出现SEI膜反复生长与溶解脱落的问题，有助于实现稳定循环。此外，全固态电池中过渡金属不易发生溶解，可以避免由过渡金属溶解导致的正极容量衰减以及过渡金属在负极侧沉积进而催化SEI膜分解的问题。

  据国信证券预计，2024年全球固态电池（含半固态电池）需求量为2.3GWh，2030年全球固态电池需求量有望达到220GWh，2024年-2030年均复合增速达到114%。2024年全球固态电池（含半固态电池）市场空间为19.5亿元，2030年市场空间有望达到1162.3亿元，2024年-2030年均复合增速为98%。

  更为乐观的预测是中商产业研究院预测，2030年国内固态电池出货量251.1GWh，对应2022-2030年增长近86倍，A期间CGR为75%；中研普华产业研究院报告更是预测，2030年全球固态电池出货量超500GWh。

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