重识全面电动化语境下的固态电池

 

 

摘要

警惕市场情绪透支固态电池产业预期。

固态电池≠高镍三元+硅基/锂金属负极+固态电解质

上汽清陶总经理李峥博士在11月举办的2023高工锂电年会抛出上述观点，这与此前业内共识并不吻合。

长期以来，固态电池被认为是解决锂电池安全问题以及提升能量密度的理想方案。固态电池开局便是材料体系的“叠buff”，选用目前产业中克容量最高的正负极材料，再用固态电解质替换隔膜与电解液。

尤其到2023年，电池同质化产能严重过剩，动力电池技术已至全面升级的关键节点。被寄予厚望的固态电池装车、产能规划不断披露，市场看好情绪水涨船高。

而情绪透支产业预期的风险值得警惕。

李峥表示，行业对固态电池还存在误解，单从材料维度认识固态电池并不全面，“固态电池产业化是一次从材料体系到电池结构到制程工艺的全面升级。”

目前，固态电池材料体系尚未成型、产线设备尚不完备，固态电池产业链仍处于混沌状态。

反观市场端，现阶段，电动化市场对固态电池的定位已从前沿技术布局，转变为即将走向应用的产品。语境改变之后，重识固态电池成为调整产业战略的第一步。

重识固态电池

李峥指出，固态电池解决的是固-液材料体系下的限制。​

回顾液态电池的发展，基于PC、EC、DMC溶剂的电解液体系贯穿从商业化之初至今。过程中，电池性能不断提升，循环从最初的50次发展到上万次，电解液部分不停地在添加剂中做文章，且为适配电解液体系，正负极材料同步做表面处理，以实现固-液界面的稳定。

整体看来，固-液电池体系在做加法的大方向下发展，但这套发展逻辑也为电池材料应用带来了限制。而如果能跳出高镍三元正极搭配硅基/锂金属负极的“定式”，这一次的全面升级中，固态电池大有可为。

李峥表示，固态电池的优势表现在，无液态体系不再局限于4.2V的正极材料可提高单体电压平台，且无液态体系摘掉了锰溶出的前提，可使用高锰化材料。此外，工艺制程“做减法”，简化工艺推动全流程节能降耗。

界面问题与产业链缺失

“大有可为”同时面临着核心技术与产业配套的问题。

固-固界面问题是产业化之路的痛难点，界面中既有物理接触、又有化学接触，如何兼顾电导率、减少副反应、降低阻抗仍是目前产业仍在攻克的方向。

业界正在对各类解决方案做商业化尝试，在此过程中，关键环节固态电解质也涌现了多种技术路线。李峥提出，除了硫化物路线，氯化物路线亦值得关注，成本低且在工艺兼容性上表现突出。

填补产业链缺失与技术攻关同步推进。李峥博士指出，固态电池产业链目前缺乏发展动力、材料、工艺三大要素。

主机厂对固态电池的开发动力不足。出于普遍的认识误区，对于主机厂而言，固态电池作为电动化产品尚在成本、性能两大方面优势表现不突出。

固态电池全新体系中的新材料产业规模小，高锰正极、固态电解质供应还不满足需求，以及含锂负极开发进展缓慢。

制程工艺的开发更滞后于固态电池的新材料体系变化，在诸如干法正极的创新工艺还不满足生产需求。

随着固态电池的产业化发展，产线迭代更新程度将阶梯级提高，电池成本也将逐级下降。

在半固态阶段，30%产线设备被革新，成本与液态锂电池相当；在固态（非全固态）阶段，60%产线设备被革新，成本将下降20%；在全固态阶段，70%产线设备被革新，成本将下降40%。

全面电动化语境下的固态电池

市场寻求下一代动力电池诉求，来自渗透更深入、更广阔的全面电动化目标。不只是推动新能源汽车的市场渗透，更为实现从陆地到海洋以及天空的全域交通电动化蓝图。

全面电动化时代对动力电池提出哪些新要求？李峥认为，“全面电动化时代中的赢家不是单项技术“遥遥领先”，而是‘全能冠军’‘多边形战士’。”

上汽集团内部对电池的评价体系包括超20项指标，归纳后仍落到市场老生常谈的成本、安全、性能、耐久这核心四方面。

李峥介绍，上汽清陶对自身固态电池的考量也将从电芯成本、热稳定性、能量密度、一致性、充电性能、低温性能、循环寿命、日历寿命八大维度推动固态电池全面发展。沿液态—半固态-全固态路径进化的电池产品，也将逐步满足市场理想中的各项指标。

高工锂电董事长张小飞博士表示，现阶段市场上存在以成本作为最高指引开发电池产品，这类“唯成本论”值得警惕。应避免在低端产能上的无效投入，发展包括固态电池、干法电极的下一代电池技术，将助力产业从卷到展。

审核编辑：刘清