近日，蔚來汽車CEO李斌在“2020NIODay”上推出了旗艦級轎車ET7，而且宣布在2022年Q4裝備150kWh的固態電池。這也讓固態電池概念再次成為關注的焦點。

固態電池被認為是電動汽車鋰電技術的制高點，是未來擁有廣闊發展前景的動力電池。如果固態電池能夠實現量產并具有經濟性，那么不僅是電動汽車行業，整個汽車行業都將迎來顛覆。

固態電池的優勢：

1、能量密度高，主流的三元鋰電池技術的能量密度上限為300Wh/kg，目前的電動車搭載的動力電池能量密度基本只有170-180Wh/kg。而固態電池的能量密度的理論上限能達到700Wh/kg，而做到300Wh/kg是很容易的事情。固態電池的能量密度基本高出液態三元鋰電池一倍。

2、質量輕、體積小。使用固態電解質后，固態電池的結構與液態鋰電池已經不同，可以直接用金屬鋰做負極，而不是像三元鋰電池一樣用嵌鋰的石墨做負極。這這樣可以明顯減輕電池的重量，也間接提升了電池的能量密度；在三元鋰電池中，需要使用電解液和隔膜，二者能占電池體積的40%。而如果用固態電解質替代電解液，電池正負極之間的距離能夠大幅縮小，這樣可以大大減小電池的體積和質量。

3、更安全。固態電池使用脆性的陶瓷材料，厚度下降到微米級后可以彎曲，材料會變得有柔性。同時全固態動力電池在輕、薄化后安全性也會有明顯的提高，能夠避免三元鋰電池在大電流工作時析出的鋰枝晶刺破薄膜而導致的自燃和爆炸。

目前固態電池的技術路線：

1、固態聚合物

隨著液態聚合物的發展，固態聚合物電池的技術也不斷進步，固體聚合物電解質（SPE）由聚合物骨架和鋰鹽組成，聚合物的單體中含有O、N等原子，能和陽離子形成高分子鹽。現在被廣泛研究的固態聚合物電解質（SPE）有含鋰離子的陶瓷、玻璃等無機材料。固體電解質不需要隔膜，所以需要有一定的機械穩定性。

最近幾年在材料分析、聚合物骨架設計調控、新型鹽、單體和粘結劑的研究方面都有了進展。目前先進的合成和加工方法、開發界面和相間層的調控技術十分關鍵，實現SEI和CEI層的控制對于更持久、成本低、可持續、工業化的電池生產過程至關重要。

2、氧化物薄膜

薄膜電池厚度可達微米等級，曾被視為醫療及穿戴市場的最佳解決方案，但其類似半導體濺鍍式生產工藝，設備費用高昂，對環境要求極高，因此量產不易且成本十分高昂。氧化物薄膜電池的量產商用化路程尚待觀察。

3、硫化物

硫化物體系的特點是具有較高的電導率，部分電解質可達到接近液態電解液的量級。但缺點在于穩定性不好。由于硫化物電解質對正極的適配性差，而且對水和空氣高敏感，反應有可能產生有毒物質，另外氧化和還原的穩定性也偏低，導致硫化物體系制作工藝復雜、投放資源極高。

4、氧化物

氧化物包含NASICON、LISICON、Garnet等幾類無機氧化物，該體系整體的特點為較高的電化學穩定性、機械強度、高窗口電壓，可在一般大氣環境下以相對低廉的工藝設備及廠務設施生產。整體的缺點在于界面問題突出，電導率相對較低，大部分體系柔性有限顯著提升了電池制造的難度。

電池企業紛紛布局固態電池

近兩年，隨著電動車行業的發展，固態電池量產的呼聲越來越高。國內企業也紛紛開始投資建設固態電池生產線。目前市場上有固態電池技術儲備的有清陶能源、寧德時代、贛鋒鋰業、輝能科技等公司。其中布局固態電池發展規劃如下：

輝能科技：

輝能科技成立于2006年，在2013年實現了固態鋰電池的商業化量產，早期應用于消費電子領域，近年來重點布局電動汽車領域。

輝能科技同時提供固態鐵鋰和固態三元兩種產品方案。針對高續航的高端車型，提供兼顧安全性和能量密度的固態三元方案，針對不追求續航的平價車型，則提供固態鐵鋰＋風冷的方案，可以實現更簡化的設計和更低的成本，其固態鐵鋰系統成本可低至85美元/kWh。

在產能規劃及布局上，在臺灣輝能科技已經于2017年建成了40MWh的中試線，并實現自動化的卷式生產。2019年，輝能科技與蔚來合作，為蔚來生產“MAB”固態電池包。2020年預計完成1GWh固態電池產線的試車，2021年開始量產，2023年全固態電池試產。

輝能結合車企和零部件企業在產業鏈上的價值分工、與地方政府的政策和資金支持、再搭配輝能的電池技術，可以籌劃建立固態電池產業集群。預計到2025年將建成35GWh固態電池產能。此外，還將進一步規劃全球產能布局。

寧德時代：

2016年，寧德時代正式宣布在硫化物固態電池上的研發路徑。目前容量為325mAh的聚合物鋰金屬固態電池能量密度達300Wh/kg，可實現300周循環以容量保持率82%。全固態電池還在開發中，預計2030年后實現商品化。

寧德時代表示目前全固態電池還在開發中，也制作了樣品，但要實現商品化，恐怕要到2030年以后。

國軒高科：

2017年，國軒高科開始著手研發固態電池及固態電解質。2018年3月，宣布半固態電池技術目前已處于實驗室向中試轉換階段。2019年，推出半固態電池的試生產線。預計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年后生產出能量密度超過400Wh/kg、循環800次的全固態電池。

清陶新能源：

清陶新能源是國內較早開展全固態鋰電池技術研發的團隊之一，由清華大學南策文院士團隊創辦，在固態鋰電池領域申報的專利已近100項。目前，清陶能源開發的全固態電池，單體能量密度可達到430Wh/kg，量產階段可達到300Wh/g以上。

2018年11月，清陶新能源建成的全國首條固態鋰電池產線正式投產，產能規模為0.1GWh，總投資1億元，已經量產出第一批固態電池產品，目前可日產1萬顆電芯，產品主要應用于特種電源、高端數碼等領域。

2019年7月，清陶新能源年產10GWh固態鋰電池項目在江西省宜春市簽約。該項目將分兩期建設，總投資約55億元。其中項目一期投資5.5億元，將建設年產1GWh的固態鋰電池項目，計劃今年年底投產；項目二期投資49.5億元。

贛鋒鋰業：

2017年，贛鋒鋰業與中科院寧波材料所的許曉雄團隊合作，正式開始固態電池板塊研究。2018年，固態電池的研發取得新突破，同年8月份正式啟動2億Wh固態鋰電池中試生產線建設項目。

2018年6月，贛鋒鋰業第一代固態鋰電池單體容量已達到10Ah，能量密度大于240Wh/kg，可實現1000次循環后容量保持率大于90%，同時，電池單體具備5C倍率的充放電能力，目前電池研制品已通過第三方機構安全檢測。

2019年1月，完成1.5億美元D輪融資，主要投資方為軟銀中國資本。2019年8月，發布2019年半年度報告，第一代固態鋰電池研制品通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試。2019年11月，年產億瓦時級第一代固態鋰電池研發中試生產線已建成試產，不久將正式投產。

衛藍新能源：

衛藍新能源成立于2016年，目前完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態電池設計開發，已經給多家國際國內整車廠送樣測試，評價結果良好，成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗，循環壽命達到1200次以上。

目前衛藍新能源在固態電池復合正極、固態電解質、隔膜和負極等核心材料和技術方面都有深入研究并獲得了多項專利。2018年衛藍獲得了國高新和村高新認證，也是科學院科技成果轉化的特等獎項目。

2017-2019年衛藍新能源掌握原位固態化的工程工藝，初步完成核心技術體系，形成知識產權體系。2019年3月29日，衛藍新能源固態電池一期項目落地，投資1.8億元，建成后預計形成年產1億瓦時固態電池的生產規模。

對鋰電行業的影響

蔚來本次發布的ET7所搭載固態電池其實是半固態電池，只是固液態過渡技術。半固態電池所采用的固液電解質相較于液態電解質提升了安全性能，但固態物質的離子電導率低于液體，因此固液電解質的鋰離子電導率可能會有所下降，帶來倍率性能的下降。

對于隔膜環節，半固態電解質在有效阻隔正負極接觸方面仍有失效風險，因此仍需要隔膜。對于負極材料環節而言，硅碳負極本就是負極材料企業的技術儲備之一；對于電解液環節而言，僅是物理形態的改變，原有溶質和溶劑技術并未發生重大改變。即使半固態電池規模化量產，預計對現有鋰電產業不會形成太大沖擊。

而全固態電池在理論上仍有很多難題，一是常溫下固體電解質的鋰離子電導率低，二是固體電解質與電極材料之間的固相界面阻抗大。此外，新技術因為材料體系的更新、生產工藝不成熟度原因，成本降低還需要一段時間。因此，全固態電池在倍率性能、成本等方面競爭力不強，產業化仍需時日。