數(shù)據(jù)顯示，今年前10個(gè)月，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成256.6萬(wàn)輛和254.2萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.8倍。同期，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝車(chē)量累計(jì)107.5吉瓦時(shí)（GWh），同比上升168.1％。

 

隨著新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池市場(chǎng)的增長(zhǎng)，性能與安全性更好的固態(tài)電池成為車(chē)企爭(zhēng)先布局的新技術(shù)。“歐美日韓都在加大固態(tài)動(dòng)力電池的布局，均已制定了國(guó)家戰(zhàn)略，加大政府和民間的投入，并且組建跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，意在新一代動(dòng)力電池領(lǐng)域搶占制高點(diǎn)。”中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)副理事長(zhǎng)董揚(yáng)表示，歐美日韓加大固態(tài)動(dòng)力電池的研究，絕不是因?yàn)橐簯B(tài)電解質(zhì)鋰離子電池技術(shù)不能滿足新能源汽車(chē)發(fā)展要求，而是因?yàn)槲覈?guó)已占得部分先機(jī)，他們希望在新一代電池領(lǐng)域挽回劣勢(shì)。我國(guó)動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀究竟如何？詳見(jiàn)10～11版。

 

歐美日韓搶先布局 政府大手筆扶持

 

固態(tài)電池的全球競(jìng)爭(zhēng)中，歐美日韓從企業(yè)到政府都在大力支持固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)布局。

 

11月22日，荷蘭3D固態(tài)電池初創(chuàng)公司LionVolt宣布完成400萬(wàn)歐元（約合人民幣2874萬(wàn)元）的種子輪融資。至此，該公司今年的總?cè)谫Y額已超500萬(wàn)歐元（約合人民幣3592萬(wàn)元）。

 

對(duì)于固態(tài)電池布局，歐美及日韓企業(yè)日益重視。“如今的動(dòng)力電池領(lǐng)域，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更多體現(xiàn)為技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，固態(tài)電池也是如此。今天的布局，就是為了搶占明天的市場(chǎng)份額。”長(zhǎng)三角研究院新能源應(yīng)用技術(shù)研究中心研究員梁筱磊向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者介紹，歐美日韓相關(guān)企業(yè)都在緊鑼密鼓進(jìn)行布局。

 

在歐洲企業(yè)中，寶馬近來(lái)深化與美國(guó)固態(tài)電池公司SolidPower的合作，再投1.3億美元（約合人民幣8.3億元）用于固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)，并計(jì)劃于2022年裝車(chē)測(cè)試，2025年前推出固態(tài)電池原型車(chē)，2030年前用于量產(chǎn)車(chē)。大眾集團(tuán)也正與美國(guó)固態(tài)電池公司量子科技（Quantum Scape）密切合作，先后投資3億美元（約合人民幣19億元），計(jì)劃2025年量產(chǎn)固態(tài)電池。戴姆勒與加拿大魁北克水電公司合作開(kāi)發(fā)固態(tài)電池，并在德國(guó)開(kāi)始建設(shè)歐洲最大規(guī)模動(dòng)力電池工廠。

 

美國(guó)車(chē)企中，福特也投資了美國(guó)固態(tài)電池公司Solid Power，希望獲得穩(wěn)定的固態(tài)電池供應(yīng)。通用汽車(chē)的固態(tài)電池研發(fā)項(xiàng)目，獲得了美國(guó)能源部910萬(wàn)美元（約合人民幣5815萬(wàn)元）撥款。

 

在日韓企業(yè)中，豐田已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室制成續(xù)駛里程超過(guò)1000公里、15分鐘可充滿的固態(tài)電池，且正在概念車(chē)上測(cè)試。豐田還與松下合資成立固態(tài)電池公司，其計(jì)劃在2025年量產(chǎn)搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)。韓國(guó)現(xiàn)代已先后向美國(guó)全固態(tài)電池企業(yè)Solid Power和Solid Energy System（SES）投資；而韓國(guó)電池供應(yīng)商SKI近日也向Solid Power投資3000萬(wàn)美元（約合人民幣1.9億元），獲得了Solid Power的固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)及生產(chǎn)工藝的使用權(quán)。

 

不僅是企業(yè)，政府及地區(qū)組織也對(duì)固態(tài)電池給予了大力支持。“國(guó)外政府、機(jī)構(gòu)對(duì)固態(tài)電池也是高度重視。”西北工業(yè)大學(xué)新能源應(yīng)用技術(shù)研究中心研究員于冬生向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者談到，在歐洲，德國(guó)政府投資10億歐元（約合人民幣72億元）支持固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)，并支持建立動(dòng)力電池研發(fā)聯(lián)盟，聚焦固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)。目前，包括德國(guó)瓦爾塔邁科電池公司、巴斯夫、福特德國(guó)公司、大眾汽車(chē)集團(tuán)等都自愿加入這一聯(lián)盟。歐盟還批準(zhǔn)了歐洲固態(tài)電池投資專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃，由歐盟多國(guó)共同出資32億歐元（約合人民幣230億元），同時(shí)從私人投資商中籌集50億歐元（約合人民幣360億元），用于發(fā)展固態(tài)電池。

 

美國(guó)能源部今年10月宣布為26個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目提供2.09億美元（約合人民幣13億元）的資金，開(kāi)發(fā)固態(tài)電池及快充技術(shù)。日本政府計(jì)劃為固態(tài)電池提供數(shù)千億日元規(guī)模的研發(fā)補(bǔ)助資金。韓國(guó)政府決定將在未來(lái)5年投資300億韓元（約合人民幣1.6億元）用于支持開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池。

 

國(guó)家層面的重視，是技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的助推器。“盡管目前對(duì)于下一代電池的認(rèn)識(shí)并不統(tǒng)一，但歐美認(rèn)為，固態(tài)電池就是鋰離子電池的終極形態(tài)，因此出爐了多項(xiàng)固態(tài)電池發(fā)展規(guī)劃。”深圳先進(jìn)技術(shù)研究院新能源創(chuàng)新技術(shù)中心研究員胡豐林向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，繼歐盟推出《電池2030規(guī)劃》及《2030電池創(chuàng)新路線圖》后，近來(lái)芬蘭也發(fā)布了《2025年國(guó)家電池戰(zhàn)略》。今年6月，美國(guó)發(fā)布《美國(guó)鋰電池2021-2030年國(guó)家藍(lán)圖》，對(duì)固態(tài)電池發(fā)展作出部署。

 

日本的下一代電池規(guī)劃中，將固態(tài)電池與氫燃料電池作為扭轉(zhuǎn)當(dāng)前日系動(dòng)力電池市場(chǎng)份額落后的抓手。韓國(guó)制定了《“K電池”國(guó)家戰(zhàn)略》，明確了發(fā)展固態(tài)電池的重要價(jià)值。“這些來(lái)自政策、資金等方面的支持，都表明了各國(guó)對(duì)于發(fā)展固態(tài)電池競(jìng)爭(zhēng)的高度重視。”胡豐林認(rèn)為。

 

國(guó)內(nèi)企業(yè)緊追不舍 技術(shù)路線有差異

 

在國(guó)內(nèi)，多家電池及相關(guān)企業(yè)也在攻關(guān)固態(tài)電池。董揚(yáng)指出，我國(guó)目前固態(tài)動(dòng)力電池研究并不落后，在世界科學(xué)期刊發(fā)表文章數(shù)已居世界第一。當(dāng)前，需要加強(qiáng)政府支持和指導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研合作、上下游合作和市場(chǎng)化產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。

 

近日，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的一系列動(dòng)作，引發(fā)業(yè)界高度關(guān)注。“國(guó)軒高科為國(guó)內(nèi)某高端純電動(dòng)車(chē)配套半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)超1000公里的續(xù)駛里程，比第一代車(chē)型提高了1倍。”11月20日，國(guó)軒高科董事長(zhǎng)李縝的公開(kāi)表態(tài)引發(fā)廣泛熱議。

 

巧合的是，此前，蔚來(lái)汽車(chē)掌門(mén)人李斌在介紹蔚來(lái)新款轎車(chē)ET7時(shí)也表示，ET7搭載的是能量密度達(dá)360Wh/kg的150kWh半固態(tài)電池，續(xù)駛里程將超過(guò)1000公里。由雙方發(fā)言要素的契合度，業(yè)內(nèi)推測(cè)，為ET7供應(yīng)半固態(tài)電池的或正是國(guó)軒高科。

 

而國(guó)軒高科正在積極籌備2022年為ET7配套量產(chǎn)半固態(tài)電池，在一定程度上也得到了證實(shí)。“目前，半固態(tài)電池是在技術(shù)、工藝方面比較成熟的前提下可以快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方案。國(guó)軒高科原定2025年將半固態(tài)電池投放市場(chǎng)，但根據(jù)目前的進(jìn)度判斷，肯定會(huì)提前。”國(guó)軒高科工研總院常務(wù)副院長(zhǎng)徐興無(wú)告訴記者。

 

值得注意的是，2020年5月，大眾汽車(chē)（中國(guó)）投資有限公司宣布投資約11億歐元（約合人民幣79億元），獲得國(guó)軒高科26.47％股份并成為大股東。但是，大眾入股國(guó)軒高科后，對(duì)國(guó)軒高科的三元鋰電池似乎并不感興趣，多次透露出推動(dòng)國(guó)軒高科盡快提高磷酸鐵鋰電池能量密度并加速固態(tài)電池的研發(fā)。“我們的努力，決定著大眾的資金是否能到位，所以，只有加速研發(fā)。”徐興無(wú)向記者表示。

 

事實(shí)上，此前，蔚來(lái)ET7的電池供貨商一直被疑為另一家電池企業(yè)清陶能源。“清陶將發(fā)布的最新款固態(tài)電池，續(xù)駛里程可達(dá)1000公里，同時(shí)支持快充模式，充電15分鐘可實(shí)現(xiàn)續(xù)駛600公里。”清陶能源董事長(zhǎng)馮玉川如是介紹，該產(chǎn)品電池單體實(shí)測(cè)能量密度為368Wh/kg。

 

對(duì)于清陶能源固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)也有推測(cè)。“這應(yīng)該也是半固態(tài)電池，因?yàn)槿虘B(tài)電池產(chǎn)業(yè)化有一系列技術(shù)難題全球都沒(méi)有解決。”一位不愿透露姓名的業(yè)內(nèi)專(zhuān)家告訴記者，從能量密度和續(xù)駛里程指標(biāo)上看，清陶能源固態(tài)電池與國(guó)軒高科的半固態(tài)電池十分接近。

 

在國(guó)內(nèi)企業(yè)中，蜂巢能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等電池企業(yè)都在開(kāi)發(fā)半固態(tài)電池，蜂巢能源已經(jīng)發(fā)布的“果凍電池”，是一種半固態(tài)電池。而且，有鑒于目前動(dòng)力電池市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅速和全固態(tài)電池難以一時(shí)產(chǎn)業(yè)化等因素，國(guó)內(nèi)多家動(dòng)力電池企業(yè)都開(kāi)始轉(zhuǎn)向能更快實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的半固態(tài)電池。“我們已放棄全固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)，選擇固液混合的半固態(tài)電池路線。”電池企業(yè)SES掌門(mén)人胡啟朝所言，代表了部分情況類(lèi)似的企業(yè)的現(xiàn)實(shí)選擇。

 

目前，國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)結(jié)合自身及市場(chǎng)實(shí)際，都有著自己的選擇。“從企業(yè)層面看，國(guó)內(nèi)主要有三種選擇。”上海大學(xué)新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究中心研究員羅向群在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，一種是走半固態(tài)電池路線者，如浙江鋒鋰、衛(wèi)藍(lán)新能源等；另一種是選擇全固態(tài)電池路線，如比亞迪已公布了固態(tài)電池相關(guān)產(chǎn)品計(jì)劃，天際汽車(chē)與輝能科技簽約固態(tài)電池供應(yīng)合同等；三是選擇“兩條腿走路”，兼而有之者，如國(guó)軒高科、蜂巢能源等。

 

中外企業(yè)相較，在技術(shù)路線選擇上有所不同。“目前歐美日韓大多數(shù)企業(yè)的研發(fā)目標(biāo)依然是全固態(tài)電池，而國(guó)內(nèi)部分企業(yè)選擇半固態(tài)電池，更注重眼前的市場(chǎng)應(yīng)用，也是為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)車(chē)企的需求。”浙江大學(xué)新能源協(xié)同創(chuàng)新中心研究員林弘昌向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者談到，這是出于不同的市場(chǎng)環(huán)境所作出的選擇。

 

半固態(tài)電池或是突破口 3～5年后有望產(chǎn)業(yè)化

 

近年來(lái)，在全球動(dòng)力電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，中國(guó)企業(yè)累計(jì)所占市場(chǎng)份額名列前茅。“固態(tài)電池可以做到既達(dá)到能量密度高，又具備重量很輕、很薄、體積小、柔性化的特點(diǎn)。”華東汽車(chē)新材料技術(shù)研究院研究員林澍文向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者談到，理論上，固態(tài)電池正負(fù)極之間的距離可以縮短到幾微米，由此，即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米級(jí)以下后也是可以彎曲并有柔性的，可以用在更多的電子產(chǎn)品上。他表示，從材料角度看，如果把2010年日產(chǎn)聆風(fēng)應(yīng)用的錳酸鋰電池看作是第一代動(dòng)力電池，目前的三元鋰電池和磷酸鐵鋰等電池可以算作是第二代動(dòng)力電池，續(xù)駛里程比第一代增加了1倍多。未來(lái)最優(yōu)選的下一代動(dòng)力電池，更多人認(rèn)為是全固態(tài)電池。

 

但是，在技術(shù)路線上，中外企業(yè)仍有所不同。“目前，在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)中，中外企業(yè)都有各自的技術(shù)路線。”梁筱磊表示，雖然目前還沒(méi)有國(guó)際通用的分類(lèi)方式，但一般是按照固態(tài)電池電解質(zhì)的不同，劃分為三大技術(shù)路線，即聚合物、硫化物和氧化物，且各有短長(zhǎng)。一是聚合物固態(tài)電池，其聚合物雖有較好的高溫電導(dǎo)率，而在常溫下其電導(dǎo)率不高；二是硫化物固態(tài)電池，硫化物電解質(zhì)的綜合性能較好，有比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)更高的離子電導(dǎo)率，但卻極易與空氣中的水、氧氣等發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生碳化氫等有毒氣體；三是氧化物固態(tài)電池，目前氧化物電解質(zhì)依然不夠穩(wěn)定，但成本較低。“因此，還有許多難題有待破解，而且國(guó)內(nèi)外企業(yè)也有各自不同的路線選擇。”梁筱磊談到，日韓企業(yè)多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線；中國(guó)企業(yè)多以氧化物路線為主；歐美企業(yè)選擇則呈多樣化，如Solid Power主要走硫化物路線，Quantum Scape則選擇了氧化物路線。

 

而在固態(tài)電池的材料、構(gòu)造、加工等方面，依然存在技術(shù)難題。“全固態(tài)電池預(yù)計(jì)最快也要3到5年后才能走向產(chǎn)業(yè)化。”于冬生表示，目前的固態(tài)電池難題，一是存在固-固界面接觸時(shí)，內(nèi)阻較大，循環(huán)性能、倍率性能差等問(wèn)題；二是加工工藝難度大，如硫化物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求苛刻，需要隔絕水和氧氣，同時(shí)涉及薄膜沉積等與現(xiàn)有液態(tài)鋰電池完全不同的生產(chǎn)工藝，大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)尚未解決；三是生產(chǎn)成本高，固態(tài)電池生產(chǎn)制造成本占比超50％，而目前的液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)成本僅為20％～30％。

 

“吃著碗里看著鍋里” 加快布局產(chǎn)業(yè)鏈

 

目前，全球業(yè)界的主流見(jiàn)解是將固態(tài)電池視為下一代電池主要技術(shù)之一，其自身的優(yōu)勢(shì)可以解決當(dāng)前鋰電行業(yè)安全和能量密度等問(wèn)題。董揚(yáng)指出：“我們要在鞏固鋰離子電池優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，‘吃著碗里看著鍋里’，給予固態(tài)電池研發(fā)足夠的重視。“

 

在國(guó)內(nèi)電池相關(guān)企業(yè)中，有多家企業(yè)公布了固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度或量產(chǎn)時(shí)間表。得到一汽、蔚來(lái)、愛(ài)馳等車(chē)企支持的電池企業(yè)輝能科技，預(yù)計(jì)將在2023年進(jìn)行試產(chǎn)，2024年量產(chǎn)固態(tài)電池。而且，輝能科技的原型固態(tài)電池樣品的能量密度達(dá)到383Wh/kg，而且還有進(jìn)一步提升空間，整體性能會(huì)優(yōu)于半固態(tài)電池。

 

與此同時(shí)，清陶能源總投資55億元的宜春固態(tài)動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目一期工程，規(guī)劃固態(tài)電池產(chǎn)能10GWh，其中一期產(chǎn)能1GWh，二期產(chǎn)能9GWh。衛(wèi)藍(lán)新能源的1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線即將建成，計(jì)劃2026年后將形成產(chǎn)能20GWh。贛鋒鋰電與東風(fēng)公司合作，第一代半固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度達(dá)280Wh/kg，第二代固態(tài)電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負(fù)極材料，能量密度超過(guò)350Wh/kg。

 

這輪投資、擴(kuò)產(chǎn)為固態(tài)電池量產(chǎn)“上車(chē)”奠定了基礎(chǔ)。“從目前的動(dòng)力電池技術(shù)看，固態(tài)電池具有良好的發(fā)展前景，這也是吸引眾多企業(yè)紛紛新建或擴(kuò)充產(chǎn)能的原因。”胡豐林表示，固態(tài)電池一旦進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)，其成本可以降至目前鋰離子電池的40％左右。

 

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)固態(tài)電池的政策支持力度也在不斷加大。2020年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》中，明確要求“加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。據(jù)預(yù)測(cè)，2020～2030年我國(guó)固態(tài)電池出貨量將高速增長(zhǎng)，至2030年或?qū)⑼黄?50GWh。到2030年，我國(guó)固態(tài)電池市場(chǎng)空間或?qū)⑦_(dá)到200億元，較2020年實(shí)現(xiàn)百倍增長(zhǎng)。

 

英國(guó)專(zhuān)業(yè)電池研究機(jī)構(gòu)法拉第研究所預(yù)測(cè)，到2030年，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)，固態(tài)電池的應(yīng)用占比將達(dá)到5％；到2040年，其份額將穩(wěn)步上升至30％。法拉第研究所還表示，當(dāng)前行業(yè)對(duì)固態(tài)電池的研發(fā)是長(zhǎng)期的，或與高風(fēng)險(xiǎn)相伴，但也有可能獲得高回報(bào)。

 

道路曲折，前途光明，似乎是所有科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的規(guī)律。“對(duì)于中國(guó)企業(yè)而言，或許起步相對(duì)較晚，但技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵是事在人為，固態(tài)電池亦是如此。”林弘昌認(rèn)為。