固态电池为何迟迟无法上车

固态电池因其电解质热稳定性高，因而能够兼顾长续航和安全性，长期以来被行业视为动力电池的终极形态。可囿于技术、工艺、成本等多重难题，固态电池始终未能走出实验室、大规模上车。

不过，近期部分二三线动力电池企业，以及奇瑞这样的车企先后公布了固态电池的研发动态，令行业又看到了固态电池量产的曙光。

10月23日，欣旺达在新能源电池大会上发布固态电池“欣·碧霄”，并表示这款产品能量密度可达400wh/kg，与之相对的是，目前主流磷酸铁锂电池能量密度约在200-250 Wh/kg，三元锂电池能量密度是250-300 Wh/kg；

这款固态电池的工作温区为-30℃-60℃；循环寿命为1200周。

与此同时，欣旺达还宣称将在今年年底建成0.2GWh的聚合物固态电芯中试线，并已成功开发测试了520Wh/kg能量密度的锂金属超级电池实验室样品。

10月18日，奇瑞全球创新大会上，奇瑞展示了自研的“犀牛S”全固态电池模组，这款产品的电芯能量密度达到600Wh/kg，装车后预计续航将达到1200-1300公里。奇瑞计划于2027年量产“犀牛S”电池。

电池厂商与车企的共同造势，叠加近来发生的多起新能源车起火案例，使固态电池一时间备受瞩目。

但舆论场上的热度，难以改变固态电池短期内难以大规模量产的现实。

早在今年7月，宁德时代就在财报电话会上明确表态：固态电池2027年才能小规模量产，2030年才可能规模化；去年宁德时代董事长曾毓群也曾提出，如果固态电池技术和制造的成熟度最高是9分，那么目前行业最高水平也只做到了4分。

欣旺达比宁德时代更保守，“欣·碧霄”发布当天，欣旺达高管表示：“日本和美国企业曾声称2027年实现全固态电池产业化，有些过于自信，最乐观的是2030年以后可能小批量生产。”奇瑞也在不久前的奇瑞科技日上，将此前声称的“2026年上车、2027年量产”固态电池，调整为“2027年首批装车验证”。

那么行业翘首以盼的固态电池为何迟迟无法上车？

固态电池的固固界面难题

固态电池的电解质动力性差，以及固固界面之间的阻抗大，是阻碍固态电池难以大规模量产的一个重要技术难题。

由于固态电池的电解质是固体，其离子传导性本就天然弱于液体电解质。

何况，液态电池电池的电解质可以完全浸润电池正负极，从而形成稳定的离子传输通道。而固态电解质与固态电极之间是硬接触，其接触程度本就不如固液结合充分，再加上电池充放电过程，电池负极会因锂离子的脱嵌产生呼吸效应，造成负极膨胀、收缩，使负极与固态电解质之间的接触失效。

因此，找到既能令电池拥有较高的能量密度，又能克服上述阻碍的电池材料很是关键。

有电池行业人士对36氪表示，固态电池的正极材料，行业现今普遍采用的是九系高镍，其中镍、钴、锰的比例为9：0：1。

而因为高镍材料曾被用在三元锂电池中，因而如宁德时代等在高镍三元电池领域已有一定积累的企业，可以将此前的大部分技术能力复用至固态电池。

选择何种材料作为电解质，是固态电池行业颇有争议的一个话题。

国轩高科首席科学家朱星宝曾告诉36氪：“固态电池的电解质共有6条技术路线。最早被提出的是聚合物，界面处理简单，碎裂之后可以迅速复原，它的致命问题是电导率不行，除非60-80℃的温度下。

后来提出了氧化物路线，它的稳定性、导电率都很高，但机械加工性能不行，好比玻璃杯，一碰就碎。

今天最主流的电解质技术路线是硫化物。它的离子传导性接近电解液，但这种材料很敏感，一遇到液体，电导率迅速衰退，而且一遇到水会迅速产生硫化氢。

另外还有卤化物、硼氢化物、薄膜固态电解质这几类材料。”

此外，36氪也从其他电池行业人士处了解到，硫化物虽然离子传导性强，但制造工艺较为复杂。由于硫化物电解质对空气敏感，且与空气反应产生的硫化氢有较大毒性，要想量产就要开发出高度自动化、高耐腐蚀性、高气密性的工艺和设备，这本就有较高难度。而且由于硫化物的空气敏感性，因而电解质、电池的良率和一致性也很难保障。

“氧化物的离子传导性差些，但是它和电极界面接触更好。但目前硫化物才是主要方向，氧化物提的少了，不过各家其实也都没有完全放弃氧化物。”

也有人试图通过材料以外的方式，解决固态电池的界面接触难题。

不久前，新华社报道，有科研人员尝试在电解质中引入碘离子，使它们在电场的作用下移动至点击界面，形成富碘界面。这层界面能够吸引锂离子，填充电解质和电极间的缝隙和孔洞。

但也有行业人士对36氪初步分析：“碘离子很容易被还原为碘单质，富集在界面，这时这些碘离子可能起不到填充电解质和电极间缝隙的作用。”

不成熟的负极、复杂的工艺与难以跑通的商业闭环

不仅电解质材料不成熟，固态电池的负极材料也不够成熟。

有电池厂商的工程师对36氪解释，研发固态电池的目的，就是为了追求更高的能量密度，因此尽管石墨也可以作为固态电池负极，但因其能量密度低，所以到了固态电池领域，行业普遍采用石墨掺硅，也就是硅碳负极这一负极材料方案。

但硅碳负极在提高固态电池能量密度的同时，也带来个新的问题。“负极材料由于不断经历锂离子脱嵌过程，所以当前的石墨负极会随着材料老化产生一定程度的膨胀，硅碳比人造石墨更容易膨胀，因为硅的材料属性就是易膨胀。也就是说，硅碳负极的循环寿命其实很短。”

工艺是阻碍固态电池大规模量产的另一重要因素。

朱星宝曾这样为36氪量化从液态电池到把半固态电池，再到固态电池，产线的变化幅度：“液态电池发展到半固态电池，产线会有3%-5%的改变，全固态电池对于液态电池的产线变化更大。”

国轩高科固态电池项目总工程师潘瑞军对固态电池工艺层面的难度，做了更详细的介绍：“国轩高科现在打通的固态电池实验线，从动力到设备的改动至少在60%左右。”在他看来，国轩高科生产固态电池过程中遇到的最大工艺障碍，是固态电解质的涂布。

“固态电池是涂薄，对膜有要求，另外高温化成的工序需要新的设备。固态电池没有隔膜，需要把隔膜用涂布的方法做出来，再用某种方法放到正极和负极中间去，就是这点区别，我们搞了很多年。”

由于固态电池对液态电池现有的产线改动太大，因而如今不少企业都将半固态电池作为过渡技术，先沿用液态锂电池的生产设备，量产更高能量密度、更安全的电池，与此同时逐步迭代工艺和设备，直到达到固态电池的量产标准。

工艺和设备的大幅变化，再加上bom成本更高的原材料，固态电池的综合成本足以劝退许多资金实力不足的玩家。

近期，蜂巢能源董事长杨红新公开指出，全固态电池目前的成本，是液态电池的5-10倍。在拥有足够规模的前提下，液态电池的成本尚且占了整车成本的超过30%，令一众降本压力巨大的车企叫苦不迭。而固态电池高出5-10倍的成本，无论车企还是C端用户，显然都难以消化。

也就是说，至少现在看来，固态电池很难跑通它的商业逻辑。

可就是这样一款无论从技术、工艺还是从商业角度来看，短期内都难以大规模上车的电池，何以会在最近被炒作得沸沸扬扬？

究其原因，于二三线动力电池厂商而言，它们期待电池行业能发生一场彻头彻尾的技术路线变革，以此获换道超越宁王的机会，而固态电池恰恰是与液态电池、半固态电池截然不同的全新体系；

于车企而言，电池行业格局若能重塑，车企在与宁德时代的博弈中，便能拥有更多主动权；

于C端用户而言，短时间内集中发生的电车起火案例，唤起了他们对液态电池安全性的担忧，事故使他们比以往更期待，一款安全且具有高能量密度的电池的到来。

于是，许多人都忘了，固态电池是2027年都未必能量产的期货。