比麒麟电池更牛？固态电池能否商业化落地？

近日，动力电池厂商蜂巢能源发布公告称，公司的全固态电池实验室已成功研发出国内第一批20Ah级的硫系全固态原型电芯，该系列电芯的能量密度达350-400Wh/kg，已顺利通过针刺、200℃热箱等实验。一旦量产应用，电动车可实现续航里程1000公里以上。

近段时间以来，多家企业在固态电池领域动作频繁，除蜂巢能源之外，网传宝马集团将在德国建立全固态电池试产线；上汽集团携手清陶新能源研发的固态电池有望2023年量产，并应用到新车上；辉能科技宣布，计划2023年实现固态电池量产，并供应电动汽车市场。

而宁德时代此前曾表示，自家的全固态电池要到2030年才会应用到量产车上，丰田也计划到2025年才能量产全固态电池，三星SDI预计2028-2030年量产全固态电池。

固态电池相比液态锂电池何优点？为何各大企业纷纷布局固态电池？全固态电池能否商业化落地？目前面临哪些难点？何时能够商业化落地？  固态电池的应用场景会发生改变吗？固态电池投资有哪些值得投资者关注的吗？

本次关键问答，妙投邀请到某动力电池龙头企业研发经理吴先生以及美国Romeo Power公司资深电池工程师郑永为（Eric）博士为投资者答疑解惑。

核心看点：

1. 固态电池最大的优势是安全性，另外其在高温稳定性和理论能量密度方面也有良好表现；

2. 全固态电池目前商业化落地还面临诸多难点，随着固态电解质材料逐步商业化以及设备工艺全套匹配，或可降低相应成本，另外固态电池本身也存在一些问题；

3. 固态电池商业化落地大概要在2030年左右，由于成熟度和成本等问题，固态电池有望在一些对成本敏感度低的一些微型领域优先产业化；

4. 如果固态电池普及，隔膜将会是变量最大的材料。

固态电池相比传统液态锂电池何优点？为何各大企业纷纷布局固态电池？

吴先生向我们介绍：与传统锂电池相比，全固态电池最突出的优点是安全。固态电解质既能充当隔膜又能充当电解液，它能够将电池的正负极阻隔，避免正负极接触产生的短路问题。目前的锂离子电池采用的是有机液体电解液，遇到过度充电、内部短路等异常情况，电池容易发热，造成电解液气胀，会发生自燃甚至是爆炸，存在严重的安全隐患。

高温稳定性方面，固态电池可在60-120℃之间工作，而传统液态锂电池的有机电解液易挥发易燃烧，电池体系的热稳定性差。但是在低温条件下，固态电池的内阻大于目前的液态电池，这会导致其低温续航里程表现比液态锂电池还差，虽然目前液态表现也算一般。

能量密度方面，传统液态锂电池的能量密度在300-350Wh/kg后将会是极限，能量密度存在瓶颈，而固态电池的理论能量存储密度极限是液态锂离子电池的2~10倍。固态电池的电化学窗口宽，可达5V，适配高压材料，且正负极材料选择宽，锂金属等材料皆可应用。随着正极材料持续升级，固态电解质也可以做较好的适配，有利于提升电池系统的能量密度。

另外，固态电解质支持电芯薄膜化设计，最小可以达到几个纳米，拓宽了锂电池的应用范围，并且使得电池自带柔性成为可能。

关于固态电池本身的问题，郑博士向我们介绍： 能量密度只要把电池的体积做得够小，可以把它的密度做大，但是我们实际应用的是能量，而不是能量密度。

固态电池的能量密度可以超越传统液态锂离子电池，但是每个人都说自己的能量密度可以到达300甚至350Wh/kg以上，然后体积能量密度可能到800Wh/L以上。但是如果看它的绝对的能量或循环性能，这个比不上锂离子电池。

像美国的一些固态电池公司，他们去年发布的固态电池的参数，它还是无法比肩现在的锂离子电池。比如锂离子电池现在可以轻松的去循环在1000-2000次以上，但是可能固态电池的循环在500左右或者700左右就算是很不错的。

各大企业布局固态电池首先可以突破目前存在的电化学体系及能量密度瓶颈，可满足未来发展需求的新兴技术方向之一；另外固态电池可以在本质上解决电池安全性的问题；未来1000公里甚至更高的续航里程将成为常态，固态电池也可以在一定程度上解决用户的里程焦虑；另外固态电池未来有机会实现电芯，模组，pack完全一体化，在目前刀片，CTP技术基础上电池成组效率再次提升。

全固态电池能否商业化落地？目前还面临哪些难点？何时能够商业化落地？

吴先生认为：全固态电池目前还无法商业化落地，其落地还面临诸多难点。

固态电池成本目前普遍非常高。由于目前还未有批量产业化的全固态电芯，全固态电芯成本基本是传统液态电池的200%以上；而目前号称有半固态的小批量电芯，不同体系也存在一定偏差，基本是比目前液态电池的成本贵30%-50%以上。

这与其产业化配套未完善（比如正极富锂材料，负极硅碳，锂金属，固态电解质等），以及工艺一致性存在问题且良率低有关。固态电池的产线设备工艺和目前液态电池相比，需要进行较大幅度调整，产线成本高，投入也高，这将导致成本进一步上升。

降本方面主要有两个方向，一是随着固态电解质材料逐步商业化，降低其材料成本；二是随着设备工艺全套匹配，降低制造成本。

另外固态电池本身也有一些问题需要解决。比如固态电池的界面内阻高，这导致其与空气接触稳定性差；其单位面积的离子电导率低，功率，倍率等性能差；制造大容量单体方面也面临困难。

吴先生向我们介绍：目前固态电池的技术路线主要为聚合物、硫化物和氧化物。聚合物主要是国外的一些企业在做；氧化物在做的有台湾辉能和赣锋锂业；硫化物在做的主要有日本丰田、宁德时代和近期的蜂巢。

硫化物对湿度非常敏感，对环境要求高，制备条件很苛刻，但硫化物电解质具有高导电性，常温下离子电导率和液态电池相近，而氧化物和聚合物这块则较差；

目前只有硫化物算全固态的，氧化物是半固态，聚合物只有在高温下才能发挥性能，未来这块可能应用领域不一样，目前来看半固态的噱头较多，全固态可能硫化物未来的可行性会高一些，但真正全固态还需要一些时间来解决。

郑博士认为：众多企业进行布局，商业化落地主要是时间问题以及是谁能够最先落地的问题。

2023年不太可能，因为首先你要看它落地的电池电芯是干嘛用的，如果只是落地一个很小的小电芯，然后用到消费类电子产品上面，或者短途交通工具上面，如果这样说的话，其实已经落地了，有一家法国公司（Bollore）10年前就已经生产出来了固态电池，应用在公交车上了。

商业化落地时间方面，吴先生认为比较有机会的是半固态电池，在2025年左右可以开始落地，全固态电芯应该是要2030年左右。

固态电池的应用场景会发生改变吗？固态电池投资有哪些值得投资者关注的吗？

吴先生认为：应用方面，由于成熟度和成本等问题，固态电池有望在一些对成本敏感度低的一些微型领域优先产业化，比如植入式医疗设备，无线传感器，智能穿戴设备等，后续再随着成熟度及成本的控制，慢慢在目前的软包数码领域、储能以及5G领域实现应用，在未来5-10年才逐步在动力电池领域使用。

固态电池正极材料和负极材料还是基本选取目前常规的材料，常规的基本还是目前的振华、长远、当升、容百等，但未来高能量密度也需要关注高压材料，比如富锂猛基等；固态电池最大差异为电解质，因此固态电解质可重点关注，如果固态电池普及，隔膜将会是变量最大的材料。