新能源產業(yè)心心念念多年的固態(tài)電池技術，終于走向現(xiàn)實。 

近日，一輛搭載固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車在北汽新能源完成調試，順利下線。這是國內首次公開的可行駛的固態(tài)電池樣車，它的下線也意味著固態(tài)電池技術在產業(yè)化的路上邁出了關鍵一步。

搭載固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車在北汽新能源完成調試，順利下線 / 北汽集團

相較于當前主流電池正負極、隔膜、電解液的結構，固態(tài)電池其實沒有任何變化，只是用固態(tài)或半固態(tài)電解質，替代了液態(tài)的電解液。電池使用固態(tài)電解質后，既能提升電壓平臺從而拔高能量密度上限；又因不易燃燒、不產氣等特點，極大程度上提高了電池安全性。

固態(tài)電池的優(yōu)勢

基于以上優(yōu)勢，固態(tài)電池一直是下一代鋰電技術的焦點。目前固態(tài)電池所面臨的主要瓶頸是固態(tài)電解質的導電率、內阻、界面阻抗及相容性等。因此，現(xiàn)階段各大企業(yè)的研發(fā)重點是固態(tài)聚合物電解質、無機固體電解質的設計及制備技術，固/固界面構筑及穩(wěn)定化技術；并在此基礎上完善電池生產工藝及專用設備的研究，來實現(xiàn)產品的量產。

近年來，豐田、日產雷諾、通用、北汽、上汽等國內外主流車企，開始加緊固態(tài)電池的研發(fā)與產業(yè)化布局；另一方面，清陶能源、萬向一二三、LG化學、麻省固能等電池企業(yè)也開始籌備建設固態(tài)電池產工廠，其中不乏已經投產的固態(tài)電池產線。 

除北汽固態(tài)電池量產車下線外，今年3月，哪吒汽車已發(fā)布了一款搭載固態(tài)電池的新車型—哪吒U。據合眾汽車方面透露，哪吒U計劃于10月份申報工信部公告，年底前量產500臺。

顯然，在新能源領域，一場基于固態(tài)電池的卡位戰(zhàn)悄然拉開。按照國內領先的全固態(tài)電池開發(fā)商清陶能源總經理李崢博士的預計，三年內固態(tài)電池將在乘用車領域替代性使用，即一款車以采用液態(tài)電池方案正向開發(fā)，固態(tài)電池版本對其中部分功能進行替換；三年后，基于固態(tài)電池的正向開發(fā)車型將真正走向市場，發(fā)揮固態(tài)電池高安全、高能量密度的特點。 

為什么是固態(tài)電池？ 

根據《中國制造2025》明確了動力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達到300Wh/kg（瓦時每千克）；2025年，電池能量密度達到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達到500Wh/kg。

按照現(xiàn)有的三元和石墨作為正負極活性材料所組成的液態(tài)鋰離子動力電池，重量能量密度極限約為280Wh/kg左右。即便引入硅基合金替代純石墨作為負極材料后，能量密度的上限也只能達到300-350Wh/kg。這也意味著想要達到400Wh/kg，甚至突破更高的能量密度壁壘，鋰電技術革新勢在必行。 

事實上，近年來聲勢浩大的新型電池技術不在少數，富鋰錳基、高電壓尖晶石、無鈷電池、四元電池等概念層出不窮，但始終雷聲大雨點小，三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池并駕齊驅的電池技術格局，始終沒有改變。

對此，李崢的解釋是，“受限于當前電解液的電壓平臺以及安全性，很多諸如富鋰錳基、高電壓尖晶石等性能突出的鋰電新材料，無法發(fā)揮高比能優(yōu)勢，使得鋰電技術革新進入了一個瓶頸期?！蓖瑫r，李崢還指出，高電壓平臺的固態(tài)電解質的應用，或許能打開新材料的“枷鎖”。 

因為固態(tài)電解質其實只是電池電解質部分由液態(tài)變成了固態(tài)，對其正負極材料則沒有限制，因此理論上，固態(tài)電池有千萬種類型，它既可以是三元鋰電池，也可以是磷酸鐵鋰電池。 

此外，由于固態(tài)電解質高安全、高電壓的特點，使得諸多新型電池材料更容易得到有效應用。一旦固態(tài)電池真正具備商業(yè)化條件，基于固態(tài)電池的諸多鋰電新材料應用將接踵而至，屆時，鋰電技術革新或將迎來質變。

中國科學院物理研究所李泓博士也指出，固態(tài)電解質是一種通用型策略，一旦開發(fā)成功，再搭配不同的正負極材料，能滿足消費類電子、無人機、動力儲能、航空航天、軌道交通等諸多領域的需求。 

因此，與其將固態(tài)電池看成一種新型電池產品，不如將其當作某種解鎖電池材料性能上限的技術手段，這正是業(yè)內對固態(tài)電池技術寄予厚望的原因所在。與此同時，固態(tài)電解質帶來的安全性質變，是當前新能源產業(yè)迫切需要的。

自新能源汽車問世以來，安全焦慮就始終縈繞在每個新能源車企心頭，其中最大的痛點來自于電動汽車自燃。電動車自燃的原因不外乎鋰電池發(fā)生內部發(fā)生短路后熱管理失控，其中易燃性的電解液發(fā)揮著“重要作用”，固態(tài)電解質最大的特點就是不易燃燒，很大程度上避免了電池熱失控。 

不過，需要指出的是，形成固態(tài)電解質的途徑有很多種，但并非所有的固態(tài)電解質都不易燃燒。李泓就明確表示，“我們最近發(fā)表了一些文章，論證了氧化物固態(tài)電解質（固態(tài)電池的一種）優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，但是否每一種固態(tài)電解質都意味著熱穩(wěn)定，還有待具體的研究數據?！?nbsp;

總體來看，固態(tài)電池被寄予厚望的原因主要是其可作為電池技術革新的基礎策略，同時具備高安全性。但具體到每一款固態(tài)電池，則需要大量細致的研發(fā)，確保其性能和熱穩(wěn)定性。 

固態(tài)電池什么時候落地？

盡管固態(tài)電池有著種種優(yōu)勢，但其產業(yè)化的進展并不順利。2017年，以菲斯克、豐田等車企為主，大肆吹鼓自身固態(tài)電池技術，但其量產車型落地時間卻一推再推，由此可見固態(tài)電池極高的開發(fā)難度。

近日，豐田汽車公司動力總成部門執(zhí)行副總裁兼電池部門總經理凱塔·凱塔（Keiji Kaita）在接受《汽車新聞》采訪時表示，原計劃在2020年東京奧運會上推出其固態(tài)電池供電的原型車，被推遲至2021年。不過，豐田仍有望在2025年前完成電動汽車固態(tài)電池的生產。 

2025年，或許是一個固態(tài)電池在汽車領域產業(yè)化的分水嶺。根據寶馬、豐田、奔馳、通用及各初創(chuàng)企業(yè)最新的宣傳，固態(tài)電池落地時間基本鎖定在2025年前后。 

中國科學院物理研究所李泓博士表示， 車企敢于開發(fā)固態(tài)電池汽車的前提是，固態(tài)電池產能至少達到1Gwh，在此基礎上，考慮到完整的供應鏈成型、工藝體系成熟、產能建設足夠，以及足夠的路試時間， 2024年會是一個相對樂觀的半固態(tài)電池大規(guī)模應用時間節(jié)點，至于全固態(tài)，可能要到2030年。 

相對而言，清陶能源總經理李崢的預測，則更為激進些，“目前，固態(tài)電池已經在消費電子等領域實現(xiàn)了量產應用，三年內固態(tài)電池將在乘用車領域替代性使用，三年后（新車開發(fā)時間大概3年），將會有真正基于固態(tài)電池正向研發(fā)的車輛面向消費者?！?nbsp;

按照李崢的描述，去年開始，清陶能源已經開始和幾家主流的主機廠做測試樣車。同時，據一位知情人士透露，“今年內肯定有搭載固態(tài)電池的量產電動汽車面世。”

值得一提的是，今年7月，剛剛完成E+輪融資的清陶能源，其位于宜春的固態(tài)電池量產線已經正式投產，產能1Gwh，已滿足李泓博士判斷的車型研發(fā)前提。宜春固態(tài)電池工廠將面向乘用車動力市場，并留下了足夠的擴產空間。

除清陶能源能源外，輝能科技1GWh固態(tài)電池產線預計明年開始量產，星盈科技2GWh 的全固態(tài)鋰電池生產線預計2024年投產。隨著電池企業(yè)固態(tài)電池產線逐漸投產，其在汽車領域商業(yè)化的腳步將越來越快。