固态电池狂热下的清醒共识
创始人
2025-10-29 13:00:36
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导读

近年来,随着传统液态锂电池逐渐触及能量密度理论上限,资本热点迅速转向“上限更高”的固态电池赛道,市场越来越热,已经催生出大量的泡沫,与锂电池产业的现实世界越来越远。行业机构与锂电池头部企业在不断给市场降温,而排在尾部与新兴企业一边低价抢着磷酸铁锂电池订单苟延残喘,一边在资本市场满脸通红地造势,小作文不断,让全固态电池这个仍困在实验室的技术,被炒成"锂电池终极形态"的神话。

当游资裹挟着概念轮番炒作,将固态电池当成下一个万亿叙事时,宁德时代曾毓群率先发声指出:全固态电池还有很多科学与工程问题没有解决,任重道远。紧接着蜂巢能源杨红新董事长从第一性原理出发,发出灵魂三问:全固态电池到底是什么?目前还有多少问题没解决?成本很高,可以用在哪?随后给出了蜂巢能源的固态电池稳健三步走方案。

全固态电池到底是什么?

2025年2月16日,第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛在北京召开,原工信部部长苗圩在发言中,专门针对一些混淆视听的言论做了澄清:“半固态电池仍然属于液态电池的范畴,不能与固态电池混为一谈。绝不是液态电池随着电解液液体的减少就可以发展成为固态电池,这是完全两个不同的概念。”

紧接着,中国汽车工程学会在2025年5月22日,正式发布《全固态电池判定方法》(T/CSAE 434-2025)的团体标准,该标准首次明确了“全固态电池”定义,要求离子传递完全通过固体电解质实现,与混合固液电解质电池形成严格技术分界。

1. 定义:全固态电池指离子传递完全通过固体电解质实现的电池,与混合固液电解质电池形成严格技术分界。

2. 判定条件:(1)定性检测:通过破口目视检测,电池内部无液体渗出。

(2)定量检测:120℃真空干燥6小时后,失重率≤1%。失重率指样品在特定条件下失去的质量与初始质量的比值。

3. 试验方法:(1)预处理:电池需进行充放电循环激活,确保处于稳定状态。

(2)烘干测试:将电池破口后放入120℃真空干燥箱,维持真空度-0.095至-0.1MPa,干燥6小时。

(3)数据处理:测量3个样品的失重率,取平均值作为判定依据。

根据此标准,目前没有真正可以量产的全固态电池;固态电池的概念,可以理解为从半固体向全固态逐步进化的过程,笼统称为固态电池。为了防止市场把半固态电池和固态电池混淆,相关主管部门正在酝酿出台一个新文件,将“半固态电池”统一命名为“固液电池”。

目前还有多少问题没解决?

其实蜂巢能源作为动力电池的后起之秀,从一开始也是希望在固态电池领域有所突破,砸了不少资源。

在2018年,蜂巢能源就在保定成立固态电池研究院,一口气砸下4.2亿元,建起4000㎡的超低露点(–60℃)干燥房,还从日本、韩国同行挖来7位首席科学家,专攻“硫化物全固态电池”方向。

2019年9月,做出3Ah全固态锂金属单层电芯,能量密度达到385Wh/kg,但循环性能有限——0.05C、25℃条件下,循环180次后容量才保住80%;

2020年,建成0.1GWh全固态中试线,第一次打通了“硫化物电解质合成—致密化—等静压—叠片—铝塑封装”的全流程,算是从实验室走向产业化的一小步;

2022年6月,发布20Ah全固态样品(使用Ni90高镍正极+金属锂负极+硫化物电解质),循环次数提升到450次(0.1C充放),能量密度也涨到410Wh/kg,但短板也很明显:得在30MPa外压和55℃高温环境下,才能维持80%的容量——这在实际装车场景里根本不现实。

不止蜂巢,全球固态电池行业都还没迈过“量产”这道坎。

中国科学院物理研究所2024年的《全球固态电池技术研发进展报告》直接点破:目前全球范围内,还没有真正意义上的全固态电池实现量产。

哪怕是相对成熟的“准固态电池”(介于传统锂电和全固态之间),也没拿出足够的竞争力:最先进的准固态产品,电解质里的液态成分仍占30%以上,能量密度、循环寿命这些关键指标,跟传统锂电池比没什么明显优势,但成本反而高出2~3倍——既没了“性能优势”,又丢失“成本优势”,自然难落地。

为什么全固态这么难?关键是它的研发难度远超半固态电池,行业公认的核心挑战集中在三点:

1. 固-固界面接触不良:固态电解质和电极都是“固体”,两者接触时容易有缝隙,离子传导效率会大打折扣,影响电池性能和寿命;

2. 全新材料体系适配:从液态电解质换成固态,正极、负极、电解质的材料都要重新搭配,比如金属锂负极容易长“锂枝晶”(会刺穿电解质,有安全风险),怎么和固态电解质适配,至今没找到完美方案;

3. 制造成本高:固态电池的生产工艺(比如前面提到的“等静压”)比传统锂电复杂,需要全新的设备,前期投入大,规模上不来,成本就下不去。

全固态电池想要实现量产和商业化,现在还有两大难题没解决:

一是供应链和设备不完善——电解质材料得选、得优化,锂枝晶要抑制,固-固界面接触要改善,这些技术问题没完全搞定;而且部分原材料还没实现量产,整个产业链没跑通;

二是工艺设备缺配套——固态电池是新东西,没有现成的生产设备,得花大量资金和时间去研发、升级设备。

这两点一卡壳,当前固态电池的成本就居高不下,根本没法大规模商用。不管是蜂巢的研发突破,还是全球行业的探索,目前都还停留在“解决了部分技术问题,但没解决量产核心难题”的阶段——全固态电池想要真正走进我们的生活,还有不少路要走。

全固态那么贵?用在哪?

全固态电池为啥“贵到离谱”?成本全花在这3个关键环节了!

1. 材料端:核心原料价是碳酸锂的5倍

作为全固态电池的“心脏”,硫化物电解质前驱体(Li₂S-P₂S₅)2024年市场报价直接飙到2200元/kg——这个价格,足足是普通碳酸锂的5倍!光是原材料这一项,就把成本门槛抬得老高。

2. 工艺端:制造费用比液态电池高3倍

生产环节更是“吞金大户”:要用到等静压成型、激光焊接这些特殊工艺,还得维持超干燥生产车间的高能耗环境。算下来,全固态电池的制造费用,比传统液态电池高出整整3倍。

3. 良率端:成品率拉胯,浪费更费钱

目前20Ah全固态电池中试线的综合良率仅62%,而成熟的三元液态电池良率早已稳定在94%。良率低意味着大量原材料白白浪费,成本自然降不下来。

咱们仔细算本账就明白了:同样是100kWh的电池包,2025年中国电池企业生产三元锂液态电池的成本大概7.2万元,全固态电池却要接近70万元,差了近10倍!即便到2030年,全固态电池成本大概率还是三元锂液态电池的3-5倍。

蜂巢能源稳健“三步走”方案:从巩固基本盘到攻坚终极目标

1. 深化当下:液态电池打基础,工艺经验双积累

先把“基本盘”做扎实——靠短刀电池、龙鳞甲结构这些技术,把磷酸铁锂、三元电池的性能和成本做到全球顶尖。同时悄悄攒“家底”:叠片工艺、智能制造的经验,全是为后续固态电池研发铺路。

2. 攻坚中期:半固态当“桥头堡”,破解商业化痛点

把半固态归为“过渡性高端产品”——核心是提安全、改善良率,同时兼顾能量密度提升,专门匹配高端新能源车、eVTOL这些对性能要求高的场景。

蜂巢自主研发的“电解质热复合转印工艺”,属于半固态涂覆里的隔膜转移路线,却实现了“颠覆级突破”:

零额外投资:现有产线直接用,不用花几千万改造,量产门槛大幅降低;

性能跃升:靠“极性变换胶液”(让胶液和基膜、极片“灵活适配”)和“仿形梯度热压”(保证不同厚度区域转移率一致),把电解质转移率从20%拉到95%以上;

多维度优化:经过这些工艺的提升,半固态电池实现100%不热蔓延,制程良率提10%,全生命周期压差不良率降6%,安全性能升50%,循环寿命还能冲到1400次(80%电池健康度SOH)。

量产规划:2025年交付,覆盖豪华车与eVTOL

3,全固态电池:聚焦硫化物路线,啃下“固固界面”硬骨头

如果说半固态是“过渡”,全固态就是蜂巢眼里的“动力电池终极路线”——没有液态电解液,从根源上避免漏液、热失控,还能扛住超高能量密度,是未来高端场景的核心解。

蜂巢选择了硫化物作为固态电解质的核心方向,靠氧掺杂与磷硫元素调控技术,搞出了“高空气稳定性”的硫化物电解质——哪怕在-45℃露点下暴露4小时,离子电导率还能保住93%以上,直接解决了硫化物“一受潮就废”的老问题。

全固态电池工作时,需要均匀压力维持“固固颗粒接触”——传统卷绕工艺有“R角”(卷绕形成的圆角),压力加不匀,容易导致界面失效;而蜂巢的叠片工艺能让整个极片受力均匀,压根没有R角问题,是全固态制造的“最优解”。

更关键的是,它还把常规全固态的“转印、模切、叠片、静压”四步工序,通过热复合叠片技术简化成一步——不仅去掉了效率低的等静压环节,生产效率还直接翻倍,大大提高了全固态量产的可能性。

目前蜂巢已经能从材料到电芯“全栈自研”:

正极材料:靠表面融合包覆技术,做到220mAh/g比容量,还能稳定循环1200次;

电芯样品:已生产出20Ah全固态电池样品,能量密度380Wh/kg,循环寿命超450次。

未来节奏也很明确:

2025年底:完成10Ah级全固态电芯开发,能量密度400Wh/kg;

2027年前:搞出容量超60Ah、能量密度400Wh/kg的样品;

2028年:突破70Ah以上电芯,能量密度冲刺500Wh/kg。

最后

蜂巢能源这种“先半固态,后全固态”的思路,是清醒的动力电池头部企业广泛共识。半固态先上,既兼顾技术成熟度和市场接受度,还能为全固态累积客户反馈和制造经验;等全固态技术成熟了,再慢慢迭代渗透市场。

避开股市喧嚣的声浪,我在跟诸多动力电池头部企业交流沟通中,对中国全固态电池发展的前景也慢慢乐观起来!

中国有一群可爱敬业的企业家与工程师,深夜追着实验数据较真,在现场顶着压力攻坚。也唯有这种不浮躁的钻研、不放弃的坚守,让我们有理由相信:中国全固态电池的未来可期!

(本文作者顾国洪,中国汽车工程学会汽车经济发展分会副主任委员,曾担任新能源汽车三电头部企业高管、两大汽车研究院副院长、两大创投机构投研院院长。)

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