“能源与人工智能相结合,对人类的未来产生着影响。”2 月 28 日下午,在江苏无锡举办的国联民生证券项目合作大会新能源专场,现场座无虚席,有一位参与此次研讨会的可控核聚变科研专家这样说道。
这一认识已成为业界共同的看法。此次新能源专场的话题涵盖了固态电池、钙钛矿以及可控核聚变等能源方面处于前沿的领域。在这些话题当中,关于固态电池实现产业化的进展这一话题受到了极大的关注。对于此,来自科研院所以及企业一线的代表们分别分享了他们的最新进展以及对趋势的研判。
技术呈现融合趋势
固态电池凭借其在能量密度方面的优势,正在引领着电池技术的新一轮革命;固态电池凭借其在安全性方面的优势,正在引领着电池技术的新一轮革命;固态电池凭借其在循环寿命方面的优势,正在引领着电池技术的新一轮革命。从技术发展趋势来看,目前固态电池主要有以下四条技术路线:氧化物技术路线;硫化物技术路线;卤化物技术路线;聚合物技术路线。
中国科学院上海硅酸盐研究所能源材料研究中心的主任张涛进行了介绍。他指出,依据优势互补的原则,固态电池的四条技术路径呈现出了融合的态势。“氧化物与聚合物”以及“硫化物与卤化物”的组合,已经从实验室的概念阶段发展到了工程验证阶段。这种融合不但可以解决单一材料在性能方面的短板,而且还能通过协同效应推动多元融合跨路径的创新,从而促使新一代电解质和全固态电池体系得以产生。
张涛认为,从固液混合到全固态电池的转变不是线性过渡的。这是一种革新式的全面技术突破,需要在超薄高离子导电解质膜方面实现突破,需要在离子 - 晶格界面短距接触且动态稳定方面实现突破,还需要在干法工艺和装备等关键节点实现“非连续创新”,以此来完成从混合态到全固态的跨越。
从技术路线方面来讲,国联民生证券研究所电新行业的首席分析师张磊持有这样的观点:聚合物、氧化物、卤化物、硫化物这四条路线各自存在着优势与劣势。在这些路线当中,硫化物的电导率相对更高,并且在未来有很大可能会成为主流。
中科固能新能源科技有限公司的董事长是吴凡,他带领着团队成功建成了世界上首条百吨级的硫化物固态电解质材料生产线。吴凡认为,硫化物在未来有实现产业化的可能。
湖南恩捷前沿新材料科技有限公司的副总经理刘洋进行了介绍。他说企业在氧化物路线以及硫化物路线上都进行了布局。当被问到哪个路线会先爆发时,他认为,目前氧化物技术路线更为成熟,而当前需要解决的是降低成本以及让客户导入的问题。硫化物路线还存在一些尚未解决的科学问题,所以这条路线或许会稍慢一些,不过从长期来看,其发展趋势是被看好的。
明后年或为量产关键节点
固态电池正在快速发展,这是市场需求升级以及技术迭代规律发挥作用所导致的结果。如果全固态电池能够实现大规模的商业应用,那么新能源汽车市场和储能市场将会发生根本性的变革。全球的主要国家以及头部企业都把固态电池列为战略技术,政策的支持以及各界的资金投入都在推动固态电池加速产业化。
我国有多家车企给出了固态电池上车的时间安排。业界觉得,在 2026 年到 2027 年这个时间段,或许会成为固态电池技术取得突破的重要时点。然而,要让这个时间表得以实现,产业链上的专家学者坦率地表示,依然存在很多挑战。
当前固液混合电池已经迈入了初步的市场阶段,而全固态电池还处在开发的阶段。张涛表示,在 2024 年全球固态电池的总产能里,固液混合电池所占的比例大约为 90%,全固态电池主要是以中试线的形式存在,距离能够稳定供应还有一定的差距。
张涛介绍,目前氧化物电解质的量产推进较为提前。它能够达到百吨级的产能,足以满足固态电池大于 1GWh 的量产需求。硫化物和卤化物电解质的量产进程也在不断加快。不过,它们的成本敏感度比较高,需要进一步降低成本。预计它们的产能能够满足全固态电池的中试以及小规模量产需求。

我们选择了硫化物技术路径。这是一件既困难又正确的事情。其中最大的难题是市场仍处于培育阶段,产业供应链也在培育成长过程中。谈到产业化过程中的难点时,吴凡举例称,例如要建设一条硫化物生产线,没有任何一家设备商能够给出一个完整的方案,几乎 60%到 70%的设备和工艺都需要进行优化改造。
值得肯定的是,全固态电池技术的发展速度比固液混合电池市场快。吴凡介绍说,去年硫化物固态电解质材料的市场需求是百公斤级,而今年单家客户的需求已达到吨级以上。预计到 2026 年底,设备和工艺将会更加成熟。
张涛认为,固态电池的量产前景需要分阶段来达到标准。短期方面,要通过固液混合电池来进行过渡,并且在高端市场中验证其质量优势。中期时,需要依靠材料和界面的多元融合来实现跨路径创新,同时提升干法工艺和产能,将成本降低到可以接受的区间范围内。长期来看,要确立生产体制,对产业链进行重构,以实现稳定的交付,完成全固态电池的替代,并持续进行升级迭代。
从需求端来看,越来越多新兴应用场景对固态电池需求强烈。
中关村新型电池技术创新联盟的秘书长于清教进行了介绍。电动垂直起降航空器(eVTOL)领域对固态电池需求很大。无人机领域对固态电池需求很大。人形机器人领域对固态电池需求很大。VR 终端领域对固态电池需求很大。高性能消费电子领域对固态电池需求很大。
重庆太蓝新能源有限公司联合创始人李丹预计,2026 年半固态电池车型将推向市场。此车型能实现超长续航,并且成本可控,还支持超充。他预计 2025 年会有全固态电池车型发布,2026 年进行测试,2027 年实现量产,不过成本还会比较高。在人形机器人应用方面,预计 2026 年会有出货,到 2027 年将会有产品来到用户手中。
有专家认为,目前固态电池在 3C 消费电子领域的应用存在较大挑战;同时,在军工、航天领域,其市场潜力是值得期待的。
全产业链共同推动降本提质
专家认为推动固态电池产业化,从技术层面而言,界面适配性很关键,电解质材料的稳定性也很关键,而成本则是另一项市场检验的关键指标。
与会专家进行介绍,当前全固态电池的成本比传统液态电池高出 4 倍还多。然而,全产业链都在致力于为固态电池降低成本而努力。并且预计在实现规模化生产之后,会有很大的降本空间。
张涛觉得,全固体电池要降低成本,就得加快材料的替代进程。一方面要开发出无钽的氧化物、无铟的卤化物以及无锗的硫化物等新的材料。目前这些技术正处在推进的阶段。另一方面,通过采用干法电极的路径以及扩大产能等措施,也能够在较大程度上降低成本。
张磊介绍,集邦咨询预估,硫化物固态电池产业化电芯 BOM 成本初期的情况是 1—2 元/Wh;中期(2030 年)时,成本在 1 元/Wh 以内;远期(2035 年)有望降到 0.4 元/Wh 以下。并且他指出,电解质价格下降会对硫化物固态电池降本起到有力的推动作用。
吴凡觉得,当下硫化物材料的价格处于较高水平,这使得全固态电池的成本有了大幅提升。实际上,硫化物所涉及的相关元素,其基础成本是相对较低的,他期望这类材料的价格能够回归到其应有的价值区间。
李丹分享了在制造工艺方面降低成本的可行路径。他指出,电池的良品率以及制造效率这两个方面,都是对成本产生影响的重要因素。当下,半固态电池的良品率基本上和液态电池是一样的。他相信,通过产业链一起努力来提升良品率和效率,固态电池有希望尽早具备成本优势。

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