全固态电池的量产捷径

封面｜迷失东京
作者｜韩永昌

能否量产全固态电池，可能要看全固态电池的定义是什么。

实际上，行业里一直缺少统一的国家标准来界定固态电池的分类。这也让有些企业玩起“白马非马”的营销话术，将半固态强行定义为固态来鱼目混珠，制造话题。

直到今年8月，国标GB/T 48093.1-2026《电动汽车用固态电池 第1部分：术语和分类》正式发布。

按照这套分类标准，只要满足两个条件就可以被称之为全固态电池，其一是电芯破口后无明显液体流出，其二是120℃真空环境下烘烤6小时，失重率不超过0.5%。

在消费者的想象中，全固态电池意味着更高的安全性、更长的续航、更快的充电速度，以及更长的循环寿命。

但这套国标并没有对这些作出要求。换句话说，一款电池可以满足国标，被合理的叫做全固态电池，却不一定具备消费者期待中的下一代电池性能。

在这个标准之下，有公司很早就摸索出了全固态的技术。也有很多公司，转向了这条技术路线，并且做出了全固态电池。

没错，完全符合标准的全固态电池。

蔚来跳票的技术，迎来了真正的春天

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大部分消费者第一次了解到固态电池，是2021年1月9日。

这一天，蔚来在成都举办第四届NIO Day ，发布了首款轿车ET7，搭载半固态 150kWh 电池包。李斌明确说，将在22年四季度上市。

发布会后的首个美股交易日（11日），蔚来股价盘中冲到66.99 美元的历史高点，市值一度突破1000 亿美元；相较2019年约1.19美元的低点，股价涨幅约50倍。

中国市场的消费者们，第一次了解到了固态电池的概念。大家发现，这种电池能够跑1000公里。连广大的网约车司机们都开始讨论，“什么时候能换个固态电池的车。”

李斌也很实在，说这款电池包用的是半固态电池，“全固态电池的量产还很远。”

这款电池产自北京卫蓝，是蔚来的投资企业，也是这次参与固态电池国标的起草单位之一。当时李斌在介绍电池技术的时候，着重提到了一个词——原位固化。

这个技术的通俗解释大概是在电解液中加入能够固化的分子成分，让电解液注入电芯前，是液体状态，注入电芯后，逐渐变成固体状态。可以理解为本来是液态胶水，后面变成固化的凝胶。

据极片Lab了解，当时原位固化技术的良率很难保证，这也导致了成本过高，以及电芯一致性并不好，

这也是为什么蔚来在2021年1月发布这一技术之后，几次跳票到2023年末才做了一次千公里续航测试直播，并短期投放了数量非常有限的150度电池包，随后又收了回去的原因。但这一技术却让半固态电池广为人知。

半固态电池大致分为两大流派。

第一个流派就是凝胶态，代表性的公司是卫蓝和蜂巢能源早期的果冻电池。

第二个流派是上汽扶持的清陶、长安投资的太蓝等，他们是在液态电池中加入部分固态电解质。

简单来说，这两个技术的区别在于，一个电解液是凝胶态，一个电解液是固态电解质与液态电解液的混合体。这两种电池，都可以被称之为半固态或固液电池。

但是，固态电池国标出现之后，对这两种电池的称呼可能要变一变了。

在前不久，极片Lab去到了一家电池公司，他们展示了国标颁布后，全国首个通过权威检测并量产下线的全固态电池。

他们表示，全固态电解质可以通过液态前驱体灌注、真空浸润和原位固化，使固态电解质直接在电芯内部形成。而原位固化后的固态电解质，是一种固态弹性体网络，能稳定电极与电解质之间的固固界面接触，还可以吸收形变。

通俗点说，他们用原位固化技术，做了一款内部含有凝胶态电解质的电池。在技术思路上来看，其实跟2021年蔚来和卫蓝做的电池非常相似。

但这款电池，是全固态电池。

因为他满足了两个条件，第一个条件是剪开后无明显液体漏出，第二个条件是120℃真空烘烤 6h 失重率≤0.5%。

“这确实是全固态电池，国标就是这么规定的，你可以认为全固态量产了。”有研发人士向极片Lab表示。

没错，曾经李斌主推的，用原位固化技术做出来的凝胶态半固态电池，如果能达到国标的两个标准，其称呼可能就要变成全固态了。而且是国标认证下的全固态，没有模糊宣传的全固态。

那么这种凝胶态的全固态电池，性能如何呢？

能量产的全固态，跟液态的区别在哪

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这家电池公司并没有披露性能参数，但显然这种凝胶态的全固态电池，并不是一家公司的专属。

在参与国标起草的单位中，我们看到了很多熟悉的面孔，不仅有中国公司，还有奔驰、丰田等外企，这样的“捷径”显然每一家公司都能想到。

一位做过相关验证的电池研发人士告诉极片Lab，这类电池确实可以使用，但有一些问题。

他说，想让电解液原位固化变成凝胶，需要加入一种固化分子，这种固化分子加的少，就无法完成国标失重率的要求，加的多就会限制锂离子流动，电芯内阻会非常大，倍率性能很差。

“常温下可能只有0.1C-0.2C，如果加热到50度左右，可能会达到1C，基本上就可以使用，循环寿命也能接近1000圈，但能量密度要损失很多。”

这样的特性，让人不免想起了2012年法国Blue Solutions在电动大巴上使用聚合物固态电池。这是全球最早规模化上路的固态电池方案，但它必须加热才能使用，工作温度区间是60-80度，常温几乎不导电，既放不出电、充不进去电。

在一些固定场景运行了一段时间后，这些电动大巴也退出了市场。

事实上，据我们了解，凝胶态全固态电池某种程度上也可以看作是聚合物的一种复合路线，相当于法国Blue Solutions的升级版本。

而且这种路线大概率不会掺杂硫化物，因为在变成凝胶之前，其电解液是液体状态，硫化物遇水会产生剧毒气体硫化氢，不能与水分接触。

更重要的一点是，这类电池的安全性可能没有得到实质上的提升。

全固态电池之所以安全，主要是因为做到了两点。第一，没有电解液，不可燃；第二，切断正负极之间的反应链条。

当一颗电芯发生热失控，电解液燃烧的同时，负极也会发生副反应产生还原性气体，气体扩散到正极表面会发生氧化、放热，推高温度，诱导正极加速释放氧气。

这也是为什么电池烧起来就扑不灭，因为一边烧，一边有氧气生成助燃。

而全固态电池，负极副反应的产物是固态无机物颗粒，不会有气体飘到正极，也就切断了这一条加速放热产气的链条。

虽然它并没有彻底消除正极释放氧气的风险，但是去掉了热失控过程里一个重要的加速燃烧环节。

全固态电池，在国标中有四条技术路线，分别为硫化物、氧化物、聚合物、和卤化物。

这四种技术路线中，硫化物、氧化物、卤化物都可以切断加速燃烧的环节，唯有聚合物全固态电池，负极依旧会产气，诱导正极产生氧气，没有切断这一环节。

所以这类凝胶态全固态电池，在热失控的表现中，与液态电池几乎无异。

这类电池中既含有电解液，虽然是凝胶态，但其中可燃性的溶剂依旧存在，可以燃烧。而且，正负极之间的反应也依旧存在，没有切断加速燃烧的链条。

这类电池，只是物理意义上的全固态电池，在化学意义上，与液态电池并无差距。甚至在综合性能方面，不如如今成熟的液态电池。

而凝胶态全固态电池的生产，也与液态电池没有太大差别。

极片Lab参观的这家公司披露，其产线在成熟的液态电池产线上技改而来，主要对注液等局部工艺段进行改造，主体工艺与装备几乎100%沿用。甚至这种产线，也能在凝胶态与液态之间快速换型。

据极片Lab了解，不止一家电池公司，正在做推进这样的全固态电池。

这种电池是全固态，没有问题。但同时，它也只是个液态。

固态电池，能颠覆的了谁

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固态电池已经火热了很长一段时间。

据南方周末报道，2023年前后，中国科技部和工信部组织了一批行业顶尖专家，调研是否有一种颠覆性的技术，会冲击中国的全球电池地位。

调研的结论是：全固态电池。

于是，2024年，工信部和财政部拟牵头60亿元的固态电池发展计划，提供政府基础研发支持资金。中国日报也曾报道，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。

固态电池的产业化按下了加速键。

一位二线电池企业的高管曾告诉极片Lab，"最初我们认为固态电池产业化还是挺困难的，但整个行业行动起来之后，进展超乎想象得快”。

他表示，以前关键材料可能都很难买的，但这两年很多供应商可以提供多种规格的材料。

今年九月，工业和信息化部、国家发展改革委、交通运输部等七部门联合制定了《新型电池产业发展“十五五”规划》，其中指出，目标是到2030年全固态电池初步实现规模化应用。

越来越多的公司开始释放关于固态电池产业化的消息。

广汽、奇瑞、长安等车企，先导智能等设备企业，以及众多电池创业公司，都喊出了固态电池的目标，有些甚至开始投建产线。

固态电池的发展如火如荼。

对整个中国电池产业来说，研发全固态电池是为了防止现有的领先地位受到冲击；对企业和资本来说，这项技术也提供了一次重新排列座次的机会。

在液态电池领域，宁德时代已经一骑绝尘，几乎没有任何公司可以望其项背。固态电池的出现，给了更多公司新的机会。

宁德时代没有发布任何固态电池产品，曾毓群甚至多次公开表示，如果用1到9数字来衡量全固态电池技术成熟度等级的话，现阶段全固态电池还处于4的水平。

但2023年，宁德时代发布了一款单体能量密度达到 500Wh/kg 的凝聚态电池。今年4月，宁德时代宣布该技术下放到乘用车领域，能量密度为350Wh/kg，创下量产电池最高纪录。

一位了解宁德时代凝聚态电池的人士告诉我们，这个产品类似于凝胶态和液态的结合，确实不能算作是固态或者半固态电池。

但这可能是目前为止，市面上技术领先性最高，且安全性也要更有保障的电池产品。

“凝聚态可以跟麒麟电池的大面冷却技术一起使用，还有NP3.0的热电分离，几乎可以避免单体热失控之后，蔓延到其他电芯的情况。”前述人士说。

这是一种系统性能力。即便未来全固态电池实现量产，电芯性能也只是竞争的一部分。如何把电芯集成为系统，如何控制热失控风险，以及如何实现稳定制造和大规模交付，都是极大的考验。

且不说宁德时代，颠覆一家二线电池厂难度都非常高。现在牌桌上的企业，无一不是经过大规模出货，有着完整的质量体系，制造能力，以及系统性工程能力的企业。

小鹏机器人近两年邀约了不少生产半固态电池的企业来送测样品，据极片Lab了解，最终只定点了一家二线电池厂作为一供。其邀约送测的大部分创业公司都无功而返，甚至有公司拿纯液态电池当作半固态电池送测。

行业中存在一些挂羊头卖狗肉的固态电池公司，这是令人无奈也无语的现状。

固态电池有可能颠覆现有格局，但不是所有打着固态电池旗号的企业，都有能力完成这种颠覆。

当然，不可否认的是，全固态电池是锂电池的终极圣杯，其安全性可以兼容更高能量密度的材料。

在中国电池企业超越日韩，在全球范围内建立起绝对的产业与技术优势后，居安思危，枕戈待旦的研发全固态电池，是防止被弯道超车的必要之举。

但走最难的路，做出真正颠覆性的电池产品，和走最捷径的路，做出名义上的全固态电池，是两码事。