芯耀
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從奔馳搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車悄然駛上公路，到廣汽埃安AI模型加速全固態(tài)電池技術(shù)的開發(fā)，再到硫化物電解質(zhì)成本直降九成——這場關(guān)乎能源革命主導(dǎo)權(quán)的戰(zhàn)役，正以遠(yuǎn)超預(yù)期的速度推進(jìn)。
2月25日，中國科學(xué)院院士、中國電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長歐陽明高表示，全固態(tài)電池將在2027年上車。
從液態(tài)到固態(tài)的本質(zhì)跨越
固態(tài)電池，顧名思義，就是使用固態(tài)電解質(zhì)的電池。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜四大關(guān)鍵要素組成。固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)替換傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中的液態(tài)電解液和隔膜，并使用全新的正負(fù)極材料。
目前，主流的固態(tài)電解質(zhì)分為聚合物、氧化物、硫化物三大路線。
氧化物固態(tài)電池：使用氧化物材料作為電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率介于硫化物和聚合物之間，化學(xué)穩(wěn)定性好，但主要難點(diǎn)在于界面阻抗較大和加工性能差。
聚合物固態(tài)電池：使用有機(jī)高分子材料作為電解質(zhì)。加工性能和界面性能較好，但室溫下離子電導(dǎo)率較低，且電化學(xué)窗口窄，推廣受到限制。
硫化物固態(tài)電池：使用無機(jī)硫化物材料作為電解質(zhì)。硫化物電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率高，接近傳統(tǒng)電解液的水平。硫化物固態(tài)電池理論能量密度和倍率性能最優(yōu)，成為電池和材料廠商主攻的路線。
硫化物為何成為最優(yōu)解？
當(dāng)前固態(tài)電池領(lǐng)域尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)路線共識，但行業(yè)布局已現(xiàn)端倪。GGII統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)超六成企業(yè)布局多種技術(shù)路線，其中硫化物占比約40%，氧化物比例達(dá)到35%，其余則為多種其他技術(shù)。這種“多點(diǎn)開花”的技術(shù)格局，折射出行業(yè)對下一代電池技術(shù)變革的謹(jǐn)慎探索與戰(zhàn)略卡位。
在近日舉辦的“2025中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)年會(huì)暨第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”上，歐陽明高院士認(rèn)為全固態(tài)電池會(huì)逐漸聚焦到硫化物技術(shù)路線，投入持續(xù)增加。
這一判斷有著堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐——寧德時(shí)代、比亞迪、豐田汽車、廣汽埃安、孚能科技、國軒高科、欣旺達(dá)、贛鋒鋰業(yè)、恩捷股份、天賜材料等眾多國內(nèi)外企業(yè)都選擇硫化物技術(shù)路線。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員武建飛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)能量密度最高可達(dá)600Wh/kg（瓦時(shí)/千克）的全固態(tài)鋰硫電池，常溫下循環(huán)6200次后其容量仍可保持84.4%。
硫化物技術(shù)路線的吸引力不僅在于理論性能，更在于產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的實(shí)質(zhì)性突破。青島中科源本新能源有限公司（中科育成已投企業(yè)）依托中國科學(xué)院技術(shù)轉(zhuǎn)化，已建成公斤級硫化物固體電解質(zhì)生產(chǎn)及硫化物全固態(tài)軟包電池連續(xù)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室小試線，牽頭建設(shè)了剛剛投產(chǎn)的全固態(tài)硫化物電池中試產(chǎn)線。按照規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2026年年底，該產(chǎn)線可下線100Ah（安時(shí)）電芯，生產(chǎn)線規(guī)模擴(kuò)大至2GWh（吉瓦時(shí)）。屆時(shí)將建成穩(wěn)定的上下游合作關(guān)系，推動(dòng)固態(tài)電池材料技術(shù)初步成熟，全固態(tài)電池上車驗(yàn)證。
“根據(jù)測算，2025年我國固態(tài)電池市場空間有望達(dá)30億元，2030年有望達(dá)到200億元，5年約有170億元的市場增長空間。硫化物全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化已從技術(shù)可行性驗(yàn)證階段，邁入工程化突破與商業(yè)生態(tài)構(gòu)建的關(guān)鍵期。正如青島中科源本的中試產(chǎn)線所展現(xiàn)的，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的克級樣品轉(zhuǎn)化為噸級量產(chǎn)材料，當(dāng)學(xué)術(shù)論文的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為車規(guī)級產(chǎn)品的驗(yàn)證數(shù)據(jù)，這場能源存儲(chǔ)革命才真正觸及產(chǎn)業(yè)變革的臨界點(diǎn)?！敝锌朴赏顿Y董事長、總經(jīng)理陳靜鶴表示。
國家戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)固態(tài)電池競賽
作為電池技術(shù)發(fā)展的終極目標(biāo)，固態(tài)電池已成為全球主要經(jīng)濟(jì)體布局未來能源體系的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。政府層面的政策支持、資金投入和技術(shù)路線引導(dǎo)，正在加速全球產(chǎn)業(yè)格局的重塑。
2024年4月份，工業(yè)和信息化部等七部門聯(lián)合印發(fā)《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)施方案》，鼓勵(lì)固態(tài)電池在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
去年6月份，工信部印發(fā)的《2024年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》中提出圍繞固態(tài)電池等新領(lǐng)域，支撐新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式創(chuàng)新發(fā)展等。與此同時(shí)，地方政府也在密集出臺(tái)相關(guān)政策，為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了全方位的支持。
2025年1月9日，上海市人民政府辦公廳印發(fā)《上海市新型儲(chǔ)能示范引領(lǐng)創(chuàng)新發(fā)展工作方案（2025—2030年）》，其中多處提及支持固態(tài)電池的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
2021年6月，美國發(fā)布《鋰電池國家藍(lán)圖（2021-2030）》，提出到2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池、鋰金屬電池規(guī)?；慨a(chǎn)，能量密度達(dá)到500Wh/kg。
2023年9月，美國發(fā)布《國家實(shí)驗(yàn)室征求加強(qiáng)國內(nèi)固態(tài)和液流電池制造能力的建議》，宣布為5個(gè)項(xiàng)目投入1600萬美元，以提升國內(nèi)固態(tài)電池制造能力。
2020年，日本發(fā)布《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》，強(qiáng)調(diào)了全固態(tài)電池和創(chuàng)新電池的應(yīng)用。
2022年9月，日本發(fā)布《蓄電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》，力爭在2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的全面商業(yè)化。
2021年7月，韓國發(fā)布《K電池發(fā)展戰(zhàn)略》，提出要提供稅收優(yōu)惠，推動(dòng)2027年全固態(tài)電池實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用。
2023年4月，韓國政府及其頭部電池公司計(jì)劃在2030年之前共同投資20萬億韓元，以開發(fā)包括固態(tài)電池在內(nèi)的先進(jìn)電池技術(shù)。
固態(tài)電池應(yīng)用場景全面爆發(fā)
固態(tài)電池正從實(shí)驗(yàn)室的“性能神話”走向真實(shí)場景的“商業(yè)落地”，不斷解鎖傳統(tǒng)能源技術(shù)難以觸及的領(lǐng)域。目前處在風(fēng)口上的幾個(gè)賽道都是固態(tài)電池的重要應(yīng)用場景，比如新能源汽車、eVTOL、人形機(jī)器人、儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
在新能源汽車方面，全固態(tài)電池的高能量密度和高安全性使其成為新能源汽車的理想選擇。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，固態(tài)電池有望逐步替代傳統(tǒng)鋰離子電池，占據(jù)新能源汽車市場的較大份額，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2030年，全固態(tài)電池將在中高端電動(dòng)汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，續(xù)航里程有望突破1000公里，徹底解決電動(dòng)汽車用戶的“里程焦慮”問題。
在低空經(jīng)濟(jì)與機(jī)器人等新興領(lǐng)域，固態(tài)電池展現(xiàn)出獨(dú)特的適配性。
低空eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）是未來城市空中交通的重要組成部分，而全固態(tài)電池的高功率密度和寬溫度適應(yīng)性使其成為eVTOL的理想動(dòng)力源。eVTOL對電池的要求極為苛刻，不僅需要高能量密度以支持長距離飛行，還需要高功率密度以實(shí)現(xiàn)快速起降和機(jī)動(dòng)飛行。全固態(tài)電池的高功率密度和快速充放電能力使其能夠滿足eVTOL的嚴(yán)苛需求。
預(yù)計(jì)到2030年，全固態(tài)電池將在低空eVTOL領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)城市空中交通的快速發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，全固態(tài)電池有望在未來成為eVTOL的主流動(dòng)力源，助力城市空中交通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。
人形機(jī)器人是未來智能社會(huì)的重要組成部分，而全固態(tài)電池的高能量密度和長循環(huán)壽命使其成為人形機(jī)器人的理想動(dòng)力源。相較于傳統(tǒng)電池，全固態(tài)電池能夠在相同體積和重量下提供更多的電能，顯著延長人形機(jī)器人的工作時(shí)間。此外，全固態(tài)電池的高安全性也使其在人形機(jī)器人領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢，能夠有效降低電池起火或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
預(yù)計(jì)到2030年，全固態(tài)電池將在人形機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，推動(dòng)人形機(jī)器人在家庭服務(wù)、醫(yī)療護(hù)理、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。隨著人形機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，全固態(tài)電池將成為其核心動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。
平安證券指出，與液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池在能量密度和本征安全性上有所提升，但循環(huán)壽命相應(yīng)下降，因此在注重能量密度和安全性的動(dòng)力和消費(fèi)領(lǐng)域推廣潛力相對較好。
當(dāng)下，站在產(chǎn)業(yè)變革的臨界點(diǎn)，固態(tài)電池不僅代表著能量密度的量級提升，更預(yù)示著能源應(yīng)用范式的根本轉(zhuǎn)變。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品，當(dāng)示范項(xiàng)目擴(kuò)展為規(guī)模應(yīng)用，這場由材料革命引發(fā)的能源進(jìn)化，終將重新定義人類社會(huì)的動(dòng)力來源與儲(chǔ)能方式。而在這場全球競賽中，中國完善的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)與快速迭代的工程能力，正為其贏得獨(dú)特的先發(fā)優(yōu)勢。
