文 | 王新喜
最近兩年,基于產品競爭的需要,固態電池頻頻被各大車企提上議程,這背后是不少廠商在實打實的推進固態電池研發。從 2021 年開始,中國固態電池專利開始飛快增長,僅 5 年時間,中國企業就申請了 1.3 萬項固態電池相關專利,而且大部分是發明專利,不是濫竽充數的。
目前消費者對固態電池期望很大,很多消費者喊出了等固態電池出來了再買車的口號。
消費者翹首以盼,固態電池為何遲遲不來?
在新能源車領域,固態電池是目前最具顛覆性的技術,按照豐田之前公布的信息,搭載固態電池的車型續航里程將超過 1000km,并且充電時間僅需 10 分鐘。
這背后主要是固態電池能量密度高,加上固態電解質機械強度很高,可以防止鋰枝晶穿刺,所以固態電池能夠使用比容量極高的鋰金屬負極材料,而且僅通過這一改進鋰電池的能量密度就可以提升至 400W · h/kg,甚至有些高達 500wh/L 能量密度。
其次,固態電池由于其內部不再有液體,而是類似于 " 果凍 " 的固體,液態電池發生撞擊使電池電解液體滲漏,易燃,高溫,易引發燃燒或爆炸,固態電池這里的風險大大降低。
但盡管如此,作為電池巨頭寧德時代與比亞迪,數次表達了固態電池的難度。比亞迪高管在 2024 年公開在點評半固態動力電池,稱其為 " 玩文字游戲 "。在 2025 年半年報業績解讀會上,寧德時代高管在談到固態電池發展趨勢時表示,固態電池目前資本的熱度比產業熱度高,企業做一個樣品或試驗品用來宣傳可以,但真正商業化的時間較長。
首先,固態電池難在材料與制造工藝環節,半固態選擇硅碳作為負極材料,而未來的全固態電池或將使用鋰金屬作為負極材料,固態電池里面的貴金屬用量是液態電池的幾倍,價格最低都會是磷酸鐵鋰的十倍左右。有數據顯示,鋰金屬負極市場價目前為 85-95 萬元 / 噸,約為高端人造石墨負極材料價格的 17-19 倍。
而固態電池包含了多個關鍵環節,如材料粉末制備、干燥、燒結等。且制造難度較大。根據清陶能源的說法,前段勻漿、涂布、烘烤工藝都要改動,全固態電池在產線設備上大約要做出 70% 的調整。
其次,是材料的難度,現在沒有成熟的固態電池原材料供應商。
其三,越是重大的革命性的創新,越有迭代的規律。一般要迭代兩到三代才能達到成熟的狀態。
因為到了 iPhone4 這一代,視網膜屏幕才大大提高了視覺體驗,iPhone4 的外形設計感較 3GS 及之前的機型更強,且更文化中性。此外,iPhone4 的處理器速度提高,用戶體驗更加流暢。而 iPhone4 的 iOS 生態也開始走向成熟,開發環境逐漸完善,第三方軟件質量和數量上都大大提高。
回到固態電池來看,也是類似的道理。從電解液從液態變成固態的過程,存在于固態電解質的離子電導率低、固 - 固界面穩定性差、金屬負極以及鋰枝晶的生長問題。這些技術問題影響了電池的充放電速度、容量保持率和循環壽命,是實現固態電池商業化的關鍵障礙。固態電池技術問題的核心為固 - 固界面的接觸,即消除顆粒之間的縫隙,進而提升循環壽命 + 快充性能。核心壁壘在于電池制造,對設備的精度和能力要求大幅提升,對電池制造工藝的要求很高,這需要時間來推動技術的迭代與進步,不斷完善工藝。
加上固態電池的生產成本又是液態電池的 2.5-3 倍,甚至目前還在實驗階段的固態電池成本是傳統液態電池的 5 倍以上。成本高自然售價高,畢竟固態電池成本就要增加 8~10 萬元,電池價格比現在買一輛中端車可能還要高。較高的成本也阻礙了固體電池的研發與商業化。
其次,固態電池也會面臨一個充電基礎設施大規模建設帶來的時間周期的問題,因為固態電池,要搭配高速快充,可充電十分鐘,續航幾百至 1000 公里。
這意味著固態電池在充電特性上與鋰電池有所不同,固態電池理論上能承受更高充電電流,可實現更快充電速度,但也面臨發熱、固 - 固界面阻抗增大等問題。因此,雖然部分鋰電池充電樁能給固態電池充電,但為了更好地發揮固態電池的性能,延長其使用壽命,未來可能會針對固態電池的特點開發出更適配的專用充電設備和充電技術。
也就是說,固態電池研發出來了,要有配套的充電樁,現有為液態電池所準備的充電樁很大一部分或是不能被固態電池所共用的,如果固態電池推進,需考慮固態電池的兼容性問題或者對原有充電樁進行改造與建設,這可能會涉及到一個很大的基礎設施建設成本與時間周期問題。
此外,液態電池作為如今市面上最主流、裝車量最大的電池,其實擁有一個固態電池不具備的優勢就是充放電功率。電動車不論是充電還是加速性能,都需要電池具有很高的功率,也就是現在車企經常吹的 3C、5C、10C 充放電倍率等。
國內第三大動力電池廠商高級副總裁兼 CTO 潘芳芳之前曾經談過一個觀點:全固態電池到了量產的時間,液態電池的安全性也取得了相應的進步,并能夠很好地兼顧性能、技術、成本。一條技術路線大規模的推廣需要考慮成本和實際。當全固態電池商業化成功的時候,其能否跟更成熟的液態電池相比又要打個問號。
回頭想想,這番話并無道理,從今天來看,液態電池已在不斷成熟,700~800 公里的續航已經在中高端車上逐步普及。截至 2025 年 8 月,續航達 800 公里的純電動汽車有寶馬 iX3 50 xDrive、極氪 007 后驅智駕版、小米 SU7 Pro、智界 S7 超長續航版、昊鉑 HT、蔚來 ET9、比亞迪海獅 EV 等,這意味著液態電池相對固態電池的續航差正在縮小。
另一個是超充的發展,也降提升鋰電池補能速度。華為曾經表示 2024 年要布局 10 萬根超充,還是超快樁,充 5 分鐘跑 200 公里,按照 1 年 10 萬根的速度,尤其是與中石化、中國電網等合作伙伴的配合,一旦加速推進,對行業充電設施帶來的改變是直觀的。加上蔚小理等新勢力都在布局超快充電,通過超充,液態電池也能在 20 分鐘左右把電充滿,續航里程與充電速度上來之后,其續航焦慮也會大大緩解。
因此,固態電池的發展,其一是看技術成熟度,其二是看成本,同時也要看市場競爭,當現有的電池已經足夠好了,那么固態電池的研發的動力也不會太足,尤其是行業龍頭寧德時代的主業是電池,但現在在液態電池上處于壟斷地位,固態電池出來,搶奪的是液態電池的蛋糕,是左手打右手,寧德時代很糾結,這多少也壓制了寧德時代在固態電池上的投入積極性。
而當前鋰電池的進步與產業成熟度非常高了,可以用更合理的價格買到更好的產品,液態電池的成熟度越高,發展的越好,往往也成為固態電池的競爭阻力。
綜上或是消費者翹首以盼,但固態電池依然難以突破的原因所在。