圖片來源：太藍新能源
近日，由重慶太藍新能源有限公司、長安汽車（000625）、中關村新型電池技術創新聯盟、真鋰研究聯合編著的《固態鋰電池技術發展白皮書》（下文簡稱：《白皮書》）發布。
《白皮書》指出，作為全固態電池技術成熟前的可產業化方案，半固態電池技術具有高安全性、與現有液態電池產線兼容性高、工藝簡單、成本較低等優勢。隨著技術的不斷進步和市場需求的增長，半固態電池有望在新能源汽車等領域得到廣泛應用。
全固態電池技術的發展背景是追求更高的能量密度、更高的安全性以及更寬的工作溫度范圍。隨著電動汽車、大規模儲能和微型器件等領域的發展，對電池性能提出了更高的要求。全固態電池通過使用固態電解質代替傳統鋰離子電池中的液態電解質，有望極大提高安全性能，并提供更高的能量密度和功率密度。
但是，當前半/全固態電池技術的發展仍面臨多種技術路線并行，不同鋰電廠商的電池性能優勢各有側重，主要歸于技術成熟度不高，仍未摸索出電池重要性能指標全面提升且成本可控的技術路線。
國內外半固態電池領域典型企業進展
目前，半固態電池電解質路線主要包含氧化物、聚合物以及復合型電解質技術路線。
國內方面，從電池制造商來看，《白皮書》顯示，中國半固態電池制造商包括寧德時代、億緯鋰能、贛鋒鋰業、國軒高科、蜂巢能源等鋰電巨頭，同時還包括太藍新能源、清陶能源、衛藍新能源、輝能科技等固態電池企業，側重方向主要為氧化物路線，據各公司官網或官微等披露，國內固態電池已有/在建/規劃產能達數百GWh，國內總體產業化進展趨勢較快，各典型企業技術及進展如下：
從車企來看，國內車企以自主研發或合作方式推進半固態電池陸續裝車，布局半固態電池技術的車企包括傳統燃油車及新能源汽車巨頭，蔚來、賽力斯、上汽等車企紛紛與固態電池廠商展開合作致力于半固態電池的量產裝車，如蔚來與衛藍新能源，賽力斯與贛鋒鋰業，上汽與清陶能源，長安汽車與太藍新能源等。
國際方面，日韓集中于硫化物全固態電池方向，除LG外，其他企業在半固態電池領域暫無明確布局計劃。歐美各企業固態電池路線各異，主要以新興固態電池公司為主，代表性公司有Quantum Scape和Solid Power。而在半固態電池領域，目前只有美國的Quantum Scape，Factorial Energy以及24M Technologies企業有明確布局，其他企業均以全固態電池技術路線為主。
半固態電池發展趨勢以及市場預測
針對半固態電池發展趨勢，《白皮書》分析稱，技術趨勢方面，半固態電池技術的發展趨勢主要集中在提高能量密度、降低成本、提高生產效率、增強安全性和改善循環壽命。
生產工藝發展趨勢方面，為提升半固態電池生產效率、降低成本并增強市場競爭力，半固態鋰電池的生產工藝需從多個維度進行深度優化。首先，通過技術改造和設備升級提升生產線的兼容性，利用現有成熟的生產基礎設施，實現半固態鋰電池的靈活生產。另外需要深入研究半固態電池電解質和常規液態電解液在材料特性與過程工藝方面的差異，開發并選擇適配性強的生產設備與工藝流程標準。加強生產過程的自動化和智能化，提升生產效率和產品質量，引入先進的自動化設備和智能控制系統，對生產過程進行精準控制來保證高效運行。
此外，自動化生產的環保與可持續發展理念同樣需要進一步加強，采用環保材料和綠色生產工藝進行半固態電池的生產，減少生產過程中的污染和廢棄物排放，同時完善廢舊電池回收體系，推動電池材料的循環利用和可再生資源化。
性能發展趨勢方面，半固態電池下一步的性能研究提升方向主要集中在提升電池能量密度、增強安全性以及改善循環壽命。通過對固態電解質的優化改善，提高離子電導率，進一步優化半固態電池的性能，確保在高能量密度的同時提高安全性。通過生產設備和檢測手段的提升，提高產品的一致性和良率，確保半固態電池的安全性能。持續優化半固態電池的循環壽命，通過材料體系和電池結構的創新，提升電池的循環使用壽命，提高經濟性。
現有的量產半固態電池經過測試，能量密度達到300Wh/kg的電池壽命可達到900次以上，溫度適應范圍為-30°C~60°C，長壽命、超寬溫度適應范圍的半固態電池在未來也將成為主流電池技術。
針對半固態電池市場前景與需求預測，《白皮書》指出，半固態電池，作為液態電池與全固態電池之間的一種技術方案，已經引起了業界的廣泛關注。其基于高安全性、與現有產線的高兼容性、工藝簡單、成本較低等優點，先于全固態電池實現量產。半固態電池的商業化進程正在加速，多家企業和研究機構都在加速布局，搶占先機。
2024年被視為半固態電池裝車元年，目前來看，蔚來、上汽、廣汽等車企均已發布半固態電池方案并部分實現裝車。通過中國汽車動力電池產業創新聯盟統計的數據發現，2024年初以來，我國半固態電池的裝車量公布的數據顯示，半固態電池6月份的裝車量為532.9MWh，環比增長10.4%；1-6月累計裝車量為2154.7MWh。
半固態裝車產業化進程正在加速進行，各整車企業與電池廠均已開始積極布局相關技術以促進半固態電池的產業化，2021年1月，蔚來在NIO Day上發布150kWh半固態電池包，2023年，衛藍新能源、贛鋒鋰電等企業的固液混合態電池實現批量裝車，裝車量約0.8GWh，標志著半固態電池的產業化進程大幅提速。
隨著新能源汽車產銷量的持續上升，我國半固態電池行業需求規模也在穩定地增長。依據相關機構數據統計，2022年中國半固態電池在新能源汽車領域需求量為0.2GWh，滲透率為0.1%，隨著半固態電池技術不斷發展以及新能源汽車需求的不斷增加，預計到2026年半固態電池需求量將增長到23.75GWh，滲透率將接近5%，增長勢頭迅猛。
半固態電池的前景預測較為樂觀，預計將在未來幾年內實現大規模商業化應用，半固態電池的能量密度高于傳統的液態電池，提供了更長的續航里程，采用不可燃的固態電解質，具有更高的安全性能，大幅提升了電池的安全性，同時半固態電池在高低溫環境下能發揮更好的性能優勢，相較于傳統液態電池具有顯著的綜合性能優勢。半固態電池以其獨特的優勢和未來技術的不斷進步，其在未來的動力電池市場中將占據重要地位，有望成為新能源汽車產業發展的關鍵推動力量。
國內外全固態電池領域典型企業進展
全固態電池基于電解質體系的不同進行分類，可以分為氧化物全固態電池、硫化物全固態電池、聚合物全固態電池；鹵化物固態電解質近幾年也受到了廣泛關注，基于鹵化物固態電解質的電池已經成為全固態電池的第四個研發方向。
全固態電池是下一代電池技術發展的重要領域，被世界各主要國家和地區列為重要的戰略研發方向，如中國、美國、歐盟、日本、韓國等均對固態電池的發展進行了戰略規劃。
氧化物全固態電池方面，當前氧化物固態電解質商業化技術路線尚未明確，各大公司正不斷增加研發投入，氧化物固態電解質規模化的企業主要有天目先導、藍固新能源、贛鋒鋰業、上海洗霸等。
硫化物全固態電池方面，全球企業正積極投身于硫化物基全固態電池的開發與推進中，視全固態電池技術為下一代電池技術競爭的核心焦點與戰略高地，競相搶占這一領域的先機。從全球固態電池產業的布局視角審視，中國展現出最為活躍的參與態勢，匯聚了眾多傳統電池巨頭、新興初創企業以及整車制造商等多元化力量。緊隨其后的是日本，以其深厚的技術底蘊在固態電池領域占據技術領先地位。美國方面，則以一系列富有創新精神的初創企業為主導力量。歐洲則呈現出車企與美國初創企業緊密合作的特色模式。至于韓國，盡管參與企業數量相對較少，但每一家都展現出強大的競爭力與實力。
聚合物全固態電池方面，法國Bolloré子公司Blue Solutions最早將聚合物基全固態電池量產，應用于其母公司Bolloré的共享電動汽車Blue Car，隨后在2019年與法國戴姆勒公司簽訂固態電池PACK開發協議。但由于其全固態電池需要加熱至50-60℃時才能夠使用，因此難以在乘用車上使用。
太藍新能源開發了氧化物-聚合物復合固態電解質獨有制備工藝，通過工藝優化迭代，實現了聚合物固態電解質與氧化物固態電解質的協同作用，制備出超薄復合固態電解質膜，并成功應用于全固態電池的開發，改善了電池的循環性能。
國內衛藍新能源布局固液混合電池，如無人機電池、儲能電池、汽車動力電池等，且以打造核心技術平臺為基礎，主要集中于原位固態化技術、復合金屬鋰技術、固態電解質技術等領域的研究。根據對其專利分析推測，衛藍新能源全固態電池技術以有機/無機復合路線為主，通過聚合物固態電解質原位聚合的方法增強正極內部界面接觸。
清陶能源以有機/無機復合固態電解質為技術路線，其中無機部分采用氧化物或者鹵化物材料，與聚合物材料復合，制備具有較高室溫鋰離子電導率的復合固態電解質膜材料，根據其專利分析正極采用的是氧化物包覆活性材料方案，其采用的生產工藝為轉印法。
鹵化物全固態電池方面，有研廣東院固態電池研發中心致力于創新與突破，專注于鹵化物固態電解質體系和干法成膜技術的研究。該中心成功開發了一系列成本效益高、電壓平臺高、離子導電性能優異的鹵化物電解質材料。通過建設鹵化物固態電解質生產線和干法電極中試線，實現了高活性物質含量、高負載干法正極極卷以及超薄鹵化物電解質膜的量產。此外，該中心正致力于開發基于鹵化物的高能量密度全固態軟包電池，具備從5至60 Ah全固態電池軟包的制備能力。
億緯鋰能公司則采取了硫化物和鹵化物復合固態電解質的策略，預計到2026年將實現生產工藝的重大突破，并推出新一代全固態電池。該公司的目標是在2028年推出能量密度達到400 Wh/kg的全固態電池。
弗迪電池公司則從終端用戶的實際需求出發，研發了結合硅基負極與硫化物全固態電池的技術方案，旨在實現高能量密度與高安全性能的結合。對于目前存在的技術短板，弗迪電池已經制定了明確的解決方案，顯示出一定的商業化潛力。在技術路線的選擇上，弗迪電池考慮將鹵化物復合電解質作為其技術儲備之一。
全固態電池發展趨勢以及市場預測
針對全固態電池發展趨勢，《白皮書》顯示，現階段全固態電池技術仍未實現量產，不同路線的技術均有公司進行布局開發，不同的技術均有各自的發展前景。
近年來，在新能源汽車市場的推動下，全球固態電池出貨量正持續增長。2023年全球固態電池出貨量約為1GWh，主要以半固態電池為主。在全固態電池實現規模化量產之前，半固態電池的漸進式路線將率先走向商業化。由于短期內材料與成本依然較高，我們預計車規領域一些高端或特定需求的電動車型會接受一定溢價，搭載（半）固態電池，到2030年動力電池中固態電池滲透率達到10%，其中主要為半固態電池；而在消費電子、航空航天等領域，下游市場對價格的敏感度較低，能夠包容較高的新技術溢價，因此預計固態電池的滲透率提升將快于車用市場，2030年固態電池滲透率達到20%，其中全固態電池滲透率為10%。
固態電池何時量產上車？這不僅代表了當前新能源汽車行業的發展趨勢和核心追求，同時也引起了消費者的廣泛關注和濃厚興趣。近兩個月以來，包括寧德時代、比亞迪在內的國內龍頭企業紛紛透露其在全固態電池領域的進展和規劃，日韓方面也有相關進展披露，整體而言，整個產業正朝著“2027年左右上車、2030年實現大規模產業化”的目標規劃全固態電池的商業化進程。
綜合各國政策及相關企業的公開信息，全固態電池在2027年前后開始進行示范性裝車應用，2030年后全固態電池開始進入商業化應用階段。
2026-2028年為國內車企固態電池集中量產期，根據相關車企規劃，2026年期間廣汽昊鉑、東風汽車將實現全固態電池量產裝車，2027年長安新能源汽車將實現全固態電池逐步起量，2028年東風汽車規劃實現全固態車型量產上市。2026-2028年有望成為國產新能源汽車全固態電池搭載集中上市窗口。
注：本文摘編自重慶太藍新能源有限公司、長安汽車（000625）、中關村新型電池技術創新聯盟、真鋰研究聯合編著的《固態鋰電池技術發展白皮書》，電池網經授權發布，轉載須注明來源。
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