固态电池争霸，中外巨头狭路相逢，胜者将执未来动力之牛耳。鹿死谁手，我们将拭目以待！
全世界范围内，目前投入固态电池研发的企业超过60家，主要分布在中、日、韩、美和欧洲五个国家和地区。欧美国家政府和多家企业寄希望于通过固态电池改变现有的动力和储能电池格局，竞争已日趋激烈。
而2023年8月，比亚迪以磷酸铁锂为正极材料、高镍三元为负极材料的全固态电池正式量产。最近，比亚迪又传出大力降低动力电池成本的消息，磷酸铁锂电池每瓦时采购成本为360元，较去年价格降低了50%以上，意味着未来一块100kWh的动力电池采购成本可能只要约3.6万元，100kWh的18650高端三元锂动力电池的采购成本大约只要5万元。宁德时代推出一款采用173Ah的VDA规格磷酸铁锂电芯产品，拥有2.2C倍率快充能力，而且每瓦时电芯价格控制在0.4元人民币以内。中国企业在动力电池方面，正在凭一己之力加速推动其降低成本，助力新能源汽车产业发展。
一、火力全开，美日欧发力
新能源汽车产业链的核心驱动力之一就是动力电池，它直接影响了新能源汽车产业的发展。而固态电池是动力电池发展的关键方向之一，美日欧相继发布了相关成果，力图抢先占领高地。
2018年，丰田、松下、京都大学等日企和高校成立了固态电池研发团队,如今已初见成果；韩国三星、德国宝马也进行了合作，首要任务是2026年实现突破和量产；而美方更是在2021年10月申请到2.09亿美元的经费，专门用于研发。
丰田早在2012年就开始投入巨资研发固态电池，现已经拥有1300多项专利，位居全球第一。丰田在2019年与松下成立合资公司，致力于固态电池的研发，并于2023年与出光兴产达成协议共同开发固态电池，目标是在2030年前实现全固态电池车型量产。不久前，丰田宣布研制出了新型固态电池，充电10min可续航1500km。松下也宣布其电池实现充放电循环10万次，理论寿命可达130年，3min充满电的“科幻”性能，从根本上解决了电池更换成本问题。按照他们“2027年全固态电池商业化”计划，想要在新能源领域形成垄断，再现旧日辉煌。
而日产正在把降低材料成本和提升能量密度两手同时抓，如果2028年全固态电池能顺利装车，其电动汽车的续航能够提升至2倍，充电时间缩减至原来的1/3，电池成本可下降至75美元/kWh。日产汽车还制定了清晰的时间表，计划在2024年建立固态电池试验线，2028年推出全固态电池车型。
大众汽车的子公司PowerCo联合QuantumScape宣布，在固态电池领域取得重大进展：经过50万km的测试，新型固态电池衰减不足5%，展示了其在续航里程和充电速度上的巨大潜力。
美国马里兰大学研发出一种新型“固态钠电池”架构，该电池在室温下可实现100%倍率充放电，而且性能表现远比传统钠离子电池更优秀。这种“固态钠电池”是通过使用钠金属作为负极以获得更高的能量密度，室温下实现了创纪录金属循环率，并且还使用了陶瓷电解质，不仅进一步提升了电池的稳定性，还有效降低了自燃风险。若“固态钠电池”真的实现量产化应用，必将引领新能源汽车电池技术变革。
哈佛大学一个全华人研究小组研究出一种新固态电池技术，只需充电10min，就可支持电动汽车行驶2天。充满电后，这种电池可以循环使用6000次，到时容量还能保持80%以上，意味着使用寿命超长。作为电动汽车的“心脏”，这种电池的出现就像给电动汽车换了一颗“钢铁之心”。此外，哈佛还取得固态电池突破性进展——可实现50万km的超长待机，远远高于锂电池的性能极限。
放眼国际，宝马、奔驰、大众等欧洲车企纷纷投资相关固态电池初创公司，如Solid Power、Factorial Energy和Quantum Scape，期望通过强强联手，加快固态电池的研发和应用进程。
二、各显神通，中国成绩斐然
2017年，辉能科技已开始生产固态电池，但主要以消费性电子和穿戴式电子产品使用为主。目前正在建设的G2工厂将生产电动汽车搭载的固态动力电池。2019年8月22日，蔚来与辉能科技签署合作协议，双方合作目标为打造MAB固态电池包样车。
中国一汽研发总院新能源开发院电池开发部已完成10Ah级全固态电芯试制，采用了硫化物固态电解质技术路线，开发容量为10Ah，比能量为320Wh/kg、680Wh/L，循环寿命超过500次，已组装完成10Ah大容量全固态电芯。
东风汽车在固态电池领域的探索令人瞩目，在部分自主研发的同时，与赣锋锂业、孚能科技保持紧密合作。2022年，东风风神E70首批搭载赣锋锂业半固态电池的50辆车型正式交付；同年12月，搭载孚能科技半固态电池的东风岚图追光也完成首发亮相。按照规划，东风新一代固态电芯有望在2024年开始量产，而其合资企业东风日产宣布将于2024年启动全固态电池量产工厂建设，并在2028年之前实现全固态电池车型上市销售。
上汽集团在固态电池领域表现积极。上汽集团作为清陶能源的重要合作伙伴与投资者，正与其共同进行产品联合研发，2020年和2022年通过基金方式进行了投资，2023年5月27日宣布追加不超过27亿元投资。预计2024年上半年，旗下智己品牌将推出搭载800V超级快充半固态电池的新车型，续航能力超过1000km，充电10min即可行驶400km。至2025年，上汽集团旗下智己、飞凡、荣威和MG等多个品牌车型将实现固态电池的大规模量产，全年销量有望突破10万辆。
广汽集团携手赣锋锂业在固态电池技术研发上展开深度合作，计划于2026年在昊铂车型上实现全固态电池的规模化生产。长安汽车不仅自研固态电芯，还与赣锋锂业达成合作协议，计划于2025年开始量产能量密度高达350-500Wh/kg的固态电池产品，并在2030年实现全面普及应用，更长远的目标是到2035年左右实现在锂金属电池、锂硫电池等方面的搭载应用。
吉利汽车牵手卫蓝新能源，北汽集团投资了清陶能源，二者均在固态电池技术研发上取得阶段性成果；蔚来汽车与卫蓝新能源合作，预计2024年开始量产搭载半固态电池包的车型；赛力斯与赣锋锂业联手，已在2023年推出了搭载半固态电池的SERES-5车型。
有业内人士表示，目前日本固态电池技术已经暂时领先中国20年，这给中国新能源汽车企业提出了更高的要求，需要迅速跟上世界领先水平，甚至超越，以保持在市场竞争中的优势地位。
三、在挑战中探寻无限可能
目前，固态电池按照材料体系可分为三种技术路线：日韩聚焦硫化物体系，欧洲以聚合物为路线，中国以氧化物为主。但在发展中，还存在着很多问题亟待解决。
关键技术亟待突破。硫化物电解质空气稳定性差，暴露于空气中会产生有毒气体，并伴有电解质结构破坏和电化学性能衰减，硫化物电解质的合成、储存、运输和后处理过程严重依赖惰性气体或干燥室。聚合物电解质在室温条件下，离子电导率较低，使聚合物固态电池需要在高温环境下充电，极大限制了其商业化。大多数氧化物电解质拥有较宽的电化学稳定“窗口”和更好的氧化稳定性，但为了保证刚性氧化物电解质与阴极材料的界面接触良好，往往需要高温烧结，否则会导致严重的界面化学副反应，部分氧化物电解质还存在锂枝晶生长问题。
成本是企业难以跨越的一道门槛。目前，半固态电池的成本已远高于商用化的液态电池成本。以NCM811液态电芯和NCM811半固态电芯比较，后者的成本比前者增加了约80%。其中，固态电解质的成本是主要的新增成本，也是半固态电池的主要成本，占比约50%。因为电解质材料变化、生产工艺改变、产品质量控制经验不足等导致的工程验证周期长等因素，均会导致全固态电池成本比半固态电池更高。
提高规模化生产是难以跨越的另一道门槛。目前，大多数无机固体电解质材料均需要在高温、高压或真空等条件下制备，并需要精密的切割、堆叠和封装等工艺，这些均限制了规模化生产能力。据估计，每块固态电池目前的制造成本约为10万美元，远高于液态锂离子电池。
现有的汽车设计和标准限制了兼容性。目前，大多数车企均是基于液态锂离子电池进行设计和制造，并已形成了一套成熟的保准和规范。而用到固态电池时，就要考虑与现有汽车设计和标准的兼容性。如如何保证固态电池与底盘、动力系统和冷却系统等部件的匹配性，如何保证固态电池在不同温度、湿度、振动等环境中的可靠性，如何保证固态电池与现有充放电设备、监控系统等设施的兼容性，都需要大量测试、验证和改进。
在“双碳”目标驱动中，动力电池创新已成为强化新能源汽车竞争水平、打造国家产业竞争力和稳固企业竞争优势的关键。进入新能源赛道的国家和企业，纷纷瞄准新技术并布局固态电池，既是挑战，也是机遇。超大规模的市场优势、领先全产业竞争力和不断跃升的创新力，或许使我国更有条件拿下固态动力电池这一战略制高点。
