锂电池的下一站，全固态电池离量产还有多久？

锂电池的下一站是固态电池，这源于固态电池解决当下锂离子电池身上的一个矛盾，即高安全性和高能量密度不可兼得。

对于当下的锂离子电池来说，能量密度越高，材料体系越活跃稳定性就越差。举个不太形象的例子就像是烧一壶水，水温越高分子运动速度越快，水花也越激烈，有经验的总要在壶口多留些冗余。

传统锂离子电池不管是三元锂还是磷酸铁锂配方，材料都是由正极、负极、电解液、隔膜等组成，通过锂离子在正负极之间的来回移动即实现电池的充放电，其中电解液的作用是在正、负极之间肩负输送锂离子传导电流，而隔膜则是将正负极活性物质分隔开，防止两极接触而产生内部短路。

常见的针刺试验，就是刺穿电芯隔膜，人为造成电池内部的正负极短路。毕竟短路后，锂离子电池就会通过短路点产生大电流，大电流会带来非常高的温度，进而导致热失控导致起火爆炸。

但不管是电解液还是隔膜，在传统锂电池中本就都属于相对不稳定因素，电解液是有机液体，易燃抗氧化性较差、同时还有锂枝晶直接刺穿隔膜造成电池内部短路等，材料本身存在劣势，所以也就限制了电池正极负极高能量材料的使用。

就比如提升锂离子电池能量密度的一个方法正极高镍材料，而镍含量越高对液态电解质的分解催化作用就越强，越容易引发副反应造成放热，产生热失控的风险就越大。

而固态电池解决能量密度和安全性的原因在于，固态电池在材料本身上虽然不能提升能量密度。

但由于固态电池中的固态电解质化学特性比较稳定，不像有机电解液无法兼容的金属锂等高比能量电极材料，固态电解质却可以通过适配高能正极与锂金属负极来增加电池能量密度。

还是用烧一壶水来举例，采用固态电解质的固态电池就像是水温即便达到100摄氏度也不会水花翻滚，自然也就不用担心水花顶翻了壶盖，以及被水花烫到，那么在烧水时自然我们也就可以把水倒的更满一些，避免了冗余空间造成的浪费。

具体而言，固态电池电解质首先是可燃性低，且固态电解质本身会起到隔膜作用，没有刺穿风险也就不会短路，另外由于是固态电解质不存在液态电解质泄露等风险，所在在电芯封装上可以简化，即降低成本，也提升整体电池包的能量密度。

目前主流的磷酸铁锂电池单体能量密度在200Wh/kg以下，三元锂电池的单体能量密度在200-300Wh/kg之间，很难再往上突破，而目前半固态电池已经可以做到350+Wh/kg。

比如前几天参观的上汽和清陶联合开发的第一代固态电池，其“半固态电池”已完成装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，单体能量密度已可以达到368Wh/kg。

为什么说是半固态？不是全固态，因为我们知道液态对于电极的包裹显然好于固态，而全固态电池的挑战就在于因为电解质全部替换成固态电解质之后，原本液态的电解质可以很好地把电极包裹起来，但固态电解质却和电极之间不容易保持长期稳定接触。

这导致了离子电导率也比液态电解液低1-2个数量级，固态电解质与电极界面阻抗过高电池内阻明显，此外固态电池的电极在充放电时会膨胀收缩，产生电解质破裂或分离也会增加上述问题。

此前在参观上汽清陶实验室的采访环节，面对固态电池界面阻抗问题，清陶能源总经理李峥就表示：固态电池所有的固态材料挤在一起是硬碰硬的状态，如果界面接触的不充分，离子从一个颗粒传导到另一个颗粒的阻抗一定比液态电池大。所以现在这个阶段，我们还增加了一部分浸润的液体，才有了半固态电池的概念。

所以目前固态电池中即具有固态电解质，也依然会保留部分电解液和隔膜结构，也就是“半固态电池”，这也是发展全固态电池的一个必然阶段。

上汽清陶的第一代量产的固态电池，其中液态电解液占比就依然达到5%-15%之间，而根据上汽清陶的规划，明年量产的第二代固态电池，液态电解液占比将小于5%。

目前上汽清陶第一代量产的“半固态电池”，与液态锂电池生产成本是相当的，且有70%的产线设备是和液态锂电池一样，而到了明年固态电池产线将仅有40%产线和液态锂电池相同，且成本相比液态锂电池下降20%。

上汽集团与清陶能源在固态电池技上的合作始于2018年。而就在上个月底，清陶能源已宣布，拟与上汽集团合资设立上汽清陶新能源科技有限公司，合资公司注册资本人民币10亿元，其中清陶能源认缴出资5.1亿元，占比51%；上汽集团认缴出资4.9亿元，占比49%。

携手清陶能源将是上汽在目前固态电池赛道上保持领先的机会。比如关于固态电池，上汽清陶的最终目标是在2027年实现全固态，能量密度高于500Wh/kg，且成本下降40%。

2027年实现全固态电池，这和此前丰田发布的固态电池上车规划时间是一致的，但不同之处在于，在全固态到来之前，上汽清陶在半固态电池领域上车的的脚步还要更快一些。

上汽的规划是在2024年，通过智己品牌推出搭载上汽清陶第一代固态电池的车型，而在2025年，智己、飞凡、荣威、MG将推出多款搭载新一代固态电池的量产车型，全年销量预计将突破“十万辆级规模”。

不过对比丰田更快一步，但横向对比其实上汽半固态电池量产上车时间并不是最早。毕竟目前蔚来ET7（参数丨图片）、岚图追光，包括东风风神 E70这些产品，理论上都算是半固态电池量产上车的例子。

但总而言之高安全性、高能量密度加上未来低成本优势固态电池上车，对整车产品带来的好处还是鲜明的。

比如在增加续航方面，以上汽的魔方电池系统为例，在做到同样的续航目标时，使用上汽清陶固态电池包可以减重几十公斤，重量少了，百公里电耗也会降低，即便保持在电芯相同单价的情况下，装更少的电池实现相同的续航，车价也会降低，对于消费者而言好处也是实在的。

而从新能源汽车整体发展来看，作为智能汽车的核心组成部分，动力电池本身的重要性也不言而喻，高阶自动驾驶、智能化等这些所有的智能化概念，所有体现在驾驶、座舱以及其他领域的无限拓展和丰富性，本质上都离不开电池这个需要提供能量的载体。

只不过在新能源汽车动力电池技术不断迭代的路途上，解决了锂电池高安全性和高能量密度不可兼得矛盾的固态电池，不知将会是锂电池的终点站，还是只会是锂电池发展的下一站。