近段時間，多家企業(yè)公布了全固態(tài)電池的技術(shù)進(jìn)展或量產(chǎn)時間表，相關(guān)概念在資本市場上的熱度持續(xù)攀升,。截至7月8日，Wind固態(tài)電池概念指數(shù)近60日上漲了29.59%,，部分成分股漲幅超100%。
什么是固態(tài)電池,，為什么會被資本市場熱捧,？作為最具潛力的“下一代動力電池”，全固態(tài)電池從“技術(shù)預(yù)想”走向“產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)”到底還有多遠(yuǎn),？
要回答這些問題,，需要先從使用液態(tài)電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰電池說起。它的結(jié)構(gòu)就像一個游泳池,，兩頭是正極和負(fù)極,，中間是電解液,，鋰離子靠它來回游動完成充放電,，隔膜則是那層防水網(wǎng)。
傳統(tǒng)鋰電池在過度充電,、撞擊,、高溫等情況下，容易發(fā)生隔膜破損,，導(dǎo)致內(nèi)部短路,。一旦短路，電池溫度會急劇上升,，可能引發(fā)燃燒甚至爆炸,。另外，從材料層面來看,，傳統(tǒng)鋰電池已經(jīng)接近其理論能量密度的極限（350Wh/kg）,，若通過增加正極載量、減薄隔膜等方法強(qiáng)行進(jìn)一步提升能量密度,，將會突破安全邊界,，引發(fā)不可控風(fēng)險。
相比傳統(tǒng)鋰電池,，由于使用固體電解質(zhì)作為鋰離子的傳輸介質(zhì),，固態(tài)電池的熱穩(wěn)定性更好，高低溫性能的可拓展性也更強(qiáng),，具有能量密度高,、安全性強(qiáng)、體積小,、壽命長等優(yōu)點(diǎn),。
“全固態(tài)電池能量密度可以達(dá)到500Wh/kg甚至更高,，充放電循環(huán)壽命超過1000次?！眹幐呖乒煞萦邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“國軒高科”）固態(tài)電池研發(fā)負(fù)責(zé)人潘瑞軍說,。
正是基于這一系列優(yōu)勢，業(yè)界很早就開始了固態(tài)電池的研究,。近年來,，隨著新能源汽車規(guī)模快速擴(kuò)大,、新型儲能崛起以及低空經(jīng)濟(jì)“起飛”,，固態(tài)電池引發(fā)了全球在材料研發(fā)、專利布局和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等維度的新一輪競爭,，并成為重構(gòu)新能源產(chǎn)業(yè)格局的關(guān)鍵技術(shù)制高點(diǎn),。
目前，美國,、日本,、韓國等傳統(tǒng)電池強(qiáng)國相繼出臺了固態(tài)電池支持政策，設(shè)立了遠(yuǎn)期戰(zhàn)略目標(biāo),。我國也印發(fā)了《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》等一系列文件,，明確提出要加快固態(tài)電池的研發(fā)應(yīng)用，建立全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系,，加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,。
固態(tài)電池的發(fā)展?fàn)顩r究竟如何？廣東新型儲能國家研究院有限公司電化學(xué)儲能研究所負(fù)責(zé)人王超告訴記者,，當(dāng)前已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)電池均為半固態(tài)電池,，即電解質(zhì)并非100%全固態(tài)，仍有約10%的液態(tài)電解質(zhì),，其能量密度,、安全性等性能相較傳統(tǒng)鋰電池并未實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。而全固態(tài)電池還處于技術(shù)突破和小規(guī)模上車驗(yàn)證階段,，企業(yè)的量產(chǎn)時間表多集中在2027年至2030年,。
據(jù)悉，國軒高科日前發(fā)布的70Ah全固態(tài)電芯能量密度達(dá)到350Wh/kg,，較去年提升150%,，該產(chǎn)品中試線已形成0.2GWh產(chǎn)能，良品率達(dá)到90%,，正同步設(shè)計年產(chǎn)能2GWh的量產(chǎn)線,。豐田、寧德時代等企業(yè)則計劃2027年推出首代全固態(tài)電池,，2030年量產(chǎn)第二代產(chǎn)品,。
王超表示,，界面接觸、熱穩(wěn)定性及高成本等瓶頸,，疊加適航認(rèn)證與市場需求的不確定性,，使得固態(tài)電池全面商業(yè)化進(jìn)程受到制約。他判斷,，全固態(tài)電池將率先在低空經(jīng)濟(jì)與高端消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，到2031年,，eVTOL（電動垂直起降飛行器）電池市場規(guī)?；蜻_(dá)百億元級。航空動力領(lǐng)域,，2025年至2027年,，全固態(tài)電池的應(yīng)用將主要聚焦于無人機(jī)場景，市場規(guī)模預(yù)計在50億元至80億元左右,；隨著載人eVTOL逐步商業(yè)化,，以及能量密度提升至500Wh/kg的鋰金屬電池的出現(xiàn)，2028年至2030年,，固態(tài)電池的市場規(guī)模預(yù)計將突破300億元,；長期來看,，市場將擴(kuò)容至千億元級,。
潘瑞軍也認(rèn)為，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地還需要解決三大問題,。首先,，硫化物電解質(zhì)材料目前還不成熟，價格昂貴,，影響它的大批量生產(chǎn),，接下來，如何將硫化物電解質(zhì)的材料成本降下來是關(guān)鍵,；其次,，如何把電芯在低溫、低壓工況下的倍率和循環(huán)性能提上去,；此外,，需要找到合適的應(yīng)用場景，在不考慮成本的情況下把硫化物電池的高安全,、高能量密度的特點(diǎn)發(fā)揮出來,。
綜合來看，未來5年既是全固態(tài)電池技術(shù)突破的關(guān)鍵攻堅(jiān)期,，也是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略整合期,。王超說,，作為新型儲能領(lǐng)域的國家級創(chuàng)新平臺，國家新型儲能創(chuàng)新中心將匯聚創(chuàng)新資源,，組織跨學(xué)科協(xié)同攻關(guān)材料改性,、界面工程及規(guī)模化制備技術(shù),，形成全固態(tài)電池的材料,、電芯、系統(tǒng)集成試驗(yàn)制備能力,，打通科技成果轉(zhuǎn)化最后“一公里”,，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游科創(chuàng)企業(yè)，提供中試驗(yàn)證與檢測以及供電網(wǎng)環(huán)境下的實(shí)證服務(wù),。
