固態電池獲突破，千億市場爭奪戰一觸即發

行業中，固態電池一直是公認的下一代動力電池，或將取代液態電解質的鋰離子電池。這也意味著，誰率先突破，量產上車，誰就將占領技術製高點，贏得有利市場地位。

據起點鋰電大數據了解，目前包括寧德時代、比亞迪、國軒高科等電池企業都在該領域有所研究，除此以外，一些頭部車企似乎比電池企業更為“熱衷”。

12月8日，起點鋰電大數據獲悉，由大眾和比爾·蓋茨支持的初創公司QuantumScape公布了其最新固態電池驚人的性能數據。據稱，它能將電動汽車的續航裏程提高80%，並能在15分鍾內充滿80%的電量（通常鋰離子電池需要40分鍾或更長時間），在800次充電後仍能保持80%以上的容量、未顯衰退，相當於24萬英裏（38萬公裏）的行駛裏程，壽命能夠達到12年。

據了解，這次取得突破的關鍵在於使用了陶瓷分離器（一種薄而靈活的薄片，允許鋰離子在電池正極和負極之間來回移動，同時防止鋰金屬形成導致電池起火的“樹突”）取代傳統電池中使用的液體電解質，借助陶瓷柔性特質，在零下30度極低的氣溫下，能力可以繼續移動，不會像現在的電解液發生凍結情況，從而引起充電速度慢以及危險碰撞等。

QuantumScape表示新電池不可燃燒，電池體積能量密度超過每升1000瓦時，是頂級商用鋰離子電池組密度的兩倍，是目前特斯拉Model 3所用電池的四倍。

總體來看，這款電池充電更快、容量更大、使用壽命更長。QuantumScape認為這也可能是第一個商業上可行的固態電池，將於2024年投入生產。

毫無疑問，這個消息對整個行業來說，都具有一定的突破性。

但值得注意的是，QuantumScape是斯坦福大學前研究人員於 2010 年在美國聖何塞成立的公司，得到過大眾汽車、馬牌輪胎、上汽集團等企業投資。近日，得益於大眾集團以及比爾蓋茨的投資，QuantumScape上個月已經成功上市。

相比較來看，QuantumScape發展相對比較快速，目前很多初創公司也正致力於固態電池領域，但還隻處於研發階段。

固態電池是下一代鋰電技術製高點，核心在於電解質。雖然在工作原理上，與傳統的鋰電池並無區別。但是細看來，差別又非常大，也正是這些“差別”突顯了它的優勢，讓企業“為之瘋狂”。

最基本的區別從字麵可以理解。固態電池電解質為固態，相當於鋰離子遷移的場所轉到了固態的電解質中。而傳統鋰電池采用的是液態電解質，可以流動。

安全性方麵，電解質材料很大程度上決定了固態鋰電池的各項性能參數，如功率密度、循環穩定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。固態電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性，像上文提到的陶瓷。

據了解，液體電解質電池能量密度最高可至300Wh／kg，固態電池研發可提供的能量密度基本可達300－400Wh／kg，相比較固態電池擁有更高的能量密度，可以解決新能源汽車裏程問題。

重量方麵，固態電池對空間環境要求沒有那麽高，通過直接使用金屬鋰來做負極，減輕負極材料的用量，加上簡化封裝、冷卻係統、縮小空間等方式都能減少電池重量。

固態電解質還可以解決液態電解質在充放電過程中形成的固體電解質界麵膜的問題和鋰枝晶現象，提升了鋰電池的循環性和使用壽命。據悉，在理想情況下，能夠達到45000次左右。

有研究人員認為，固態電池的適用範圍更大。固態電解質賦予固態鋰電池結構緊湊、規模可調、設計彈性大等特點，除了動力電池，也可應用於儲能以及驅動微型電子器件等領域。

但是，固態電池也有其缺點。技術方麵，電極與電解質之間的有效接觸較弱，離子在固體物質中傳輸動力學低。在成本方麵，固態電池壓力也一直比較大。

當然，隨著技術的不斷進步、固態電池商業化的落定，成本有望進一步降低。

雖然目前沒有實現大規模商業化，但是全球預計今年準固態鋰電池會實現產業化，到2025年全固態鋰電池將最終實現產業化。根據相關機構預測，全球固態鋰電池的需求量在2020年、2025年、2030年分別有望達到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030年全球固態電池市場空間有望達到1500億元以上。

目前，固態電池市場的競爭主要集中在歐美、日韓、中國這三大區域。

歐美方麵，車企對固態電池初創企業關注度較高，大眾投資的QuantumScape就是例子。此外，車企會通過收購、投資在固態電池領域中衍生的初創企業如Solid Power、SolidEnergy Systems、Ionic Materials等等。

其中，Solid Power在去年4月與福特汽車公司合作，開始研發下一代電動汽車全固態電池。今年10月，已經生產出第一代全固態電池（ASSB）原型產品。Solid Power透露將在2021年開始銷售全固態電池。

日本方麵，在固態電池上的研發起點相對較早。據報道，最早入局的是豐田，2008年就與固態電池創企伊利卡（Ilika）展開了合作，2019年初，宣布與鬆下合作。近日，豐田方麵也有消息稱，希望成為全球首家量產搭載固態電池汽車的廠商，將於明年推出原型車，在2021-2030這個十年的初期開始麵向市場銷售。據了解，汽車搭載以後充滿電隻需要大約10分鍾，相比於傳統電動汽車縮減了至少三分之二。

此外，布局固態電池行業還有三菱、日產、鬆下等企業。其中，日產汽車也計劃打造自己的固態電池汽車，希望在2028年前推出實車。需要注意的是，據消息報道，目前三井金屬將建立了試驗廠房，在固態電解質方麵預計明年能年產數十噸。不僅如此，固態電解質生產設備也有了動靜，本石油公司出光興產已經部署，希望明年開始運營。

韓國方麵，目前最出名的就是LG化學、三星SDI和SKI。

12月1日，LG電池事業分拆完成，LG Energy Solution（LG能源解決方案）正式成立。LG能源解決方案表示，將加速全固態電池和鋰硫電池等新一代電池技術的開發，製定戰略實現可持續增長引擎。

今年3月，三星高等研究院與三星日本研究中心在《自然·能源》發表論文稱，公司新研發的全固態電池能夠實現900Wh/L高能量密度、1000圈以上長循環壽命，電池一次充電後可驅動汽車行駛800公裏。

而今年8月，SKI聯手98歲諾獎得主古迪納夫及其團隊研究助理哈迪·漢尼（Hadi Khani），繼續開發下一代電池技術。

據悉，在2018年11月，韓國三大電池企業LG化學、三星SDI和SKI就組成聯盟，共同開發包括固態電池的下一代電池核心技術。而現在各自也一直在深耕研究。

國內來看，寧德時代、國軒高科、蜂巢、贛鋒鋰業、天齊鋰業、輝能、珈偉新能等鋰電企業，以及比亞迪、蔚來、北汽集團、長城汽車等車企皆有參與固態電池研究。

其中，國軒高科徐興無在今年9月也表達了公司在固態電池方麵的布局，表示兩年內引入相關技術，2022年開始進行固態電池技術的迭代升級，生產高安全固態電池；2025年後生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環800次的全固態電池。

今年7月贛鋒鋰業在互動平台上表示，第一代2億瓦時的固態電池中試線已經順利投產，產品性能全麵達到公司固態電池研發團隊研製樣品的水平，目前正積極與車廠客戶對接固態電池的上車合作事宜。

同在7月，搭載清陶固態電池係統的純電動樣車在北汽新能源完成調試，成功下線，據了解，清陶第I代固態電池係統已經初具量產可行性，其總投資55億，年產10GWh宜春清陶固態動力鋰電池項目(一期)已經投產。

當升科技2019年底曾表示，公司固態鋰電材料已對國內外多個客戶送樣，產品性能獲得廣泛認可，目前正根據客戶反饋和需求進行後續研究開發。

總 結

雖然，目前行業觀點認為固態電池距離商業化仍有距離，但從海外各家企業實驗與中試產品來看，固態電池能量密度優勢已開始凸顯，明顯超過現有鋰電水平，未來隨著產業投入逐漸加大，產品性能、成本等問題也會迎“刃而解”。

“時勢造英雄”，一切交給“時間”。

作者：老典，參考綜合資料