“取经降魔”途中的固态电池

⭐发布日期：2024年09月20日 | 来源:皮皮电影

⭐作者：张如君责任编辑:Admin

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最近，固态电池又成了市场关注的热点。

9月1日，宁德时代董事长曾毓群在世界动力电池大会上就提到了最近炒得火热的固态电池话题。

曾毓群表示，宁德时代在全固态电池方面，已投入了7~8年的时间进行研究。如果用数字1到9表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟、可以投入大规模生产，那么当前行业最高水平只到了4左右。

大多数企业只是做出了一些器件样品，进行实验验证，其使用还有很多边界条件，如要在6000个大气压下才实现较高的低温性能等。

这也就意味着这些发布的产品还无法投入市场应用。

宁德时代目前的研究进展也处在4左右，但是对比全世界的情况应该算“领先一大步”。

事实上，就在不久前，一天之内就有两家企业发布固态电池产品。

8月21日，鹏辉能源宣布公司固态电池实现重大突破，相关发布会于8月28日召开，并展示实物。

消息一出就备受市场重视，当日和次日鹏辉能源股价涨停，4个交易日内录得超过60%的涨幅。

不过，事后从8月28日的发布会来看，鹏辉能源固态电池的进展并没有那么乐观。

一方面，发布会上对固态电池提及其实很少，全程只占用十多分钟的讲解，并且从研发路线图来看，其量产时间也和其他动力电池企业相差无几，预计于2025年进行中试研发和小规模生产，2026年建立产线并批量生产，三年后才有望真正量产大规模落地，谈不上重大突破。

另一方面，目前发布的产品能量密度仅为280Wh/kg，和三元锂电池的能量密度限制250~300Wh/kg比较接近，但与固态电池最高可达500Wh/kg的能量密度相比则有不小差距。即便对比智己和蔚来已发布的半固态电池（能量密度分别为300Wh/kg和360Wh/kg），这个数据也逊色不少。

除鹏辉能源，同日还有另一家企业中创新航宣布全固态电池的进展。

中创新航发布的“无界”全固态电池能量密度达430Wh/kg，容量为50Ah，计划在2027年实现该款全固态电池的小批量装车验证。

相比于鹏辉能源，中创新航的名气大得多，并且2023年全年的市场份额位列全球前五。

从能量密度来看，中创新航的固态电池也更靠谱一点，不过小批量装车仍要等到2027年，大规模应用应该会更晚。

面对接连公布固态电池进展的友商，宁德时代好像也有点坐不住了。

早在今年3月，曾毓群在2023年报业绩解读会上还表示，固态电池距离变成商品还很远。

3月底接受采访时，他也称固态电池当前的技术效果“仍不够好”，且存在安全问题，离商业化还有数年时间。

但随后的4月，宁德时代首席科学家吴凯却改了口风，表示宁德时代有机会在2027年小批量生产固态电池。

再到世界动力电池大会上曾毓群大胆表示宁德时代在固态电池方面的领先，不难看出对于固态电池这样划时代的产物，在行业铺天盖地的营销手段下，宁王也产生了一丝焦虑。

曾毓群还解释道，目前研发全固态电池的关键在于对材料和化学体系的研究，最大难点在于“固-固界面”问题。

“固-固界面”问题之所以难以解决，是因为它涉及到物理、化学和电化学等多个方面的复杂交互作用。

固态电解质缺乏流动性，无法像传统液态电解质那样通过毛细作用充分浸润电极材料，因此其与电极之间的接触面积较小，导致界面阻抗增大。

此外，在充放电过程中，电极材料的体积变化可能导致接触不良，进一步增加界面阻抗。

(a)Li/LAGP界面发生反应；(b)Li/LZPO界面反应；(c)Li/LLZO界面反应（来源：拱越等.全固态电池中界面的结构演化和物质输运）

在化学稳定性方面，电极与电解质界面处可能发生化学反应，形成不利于离子传输的界面层。这些界面层也可能会增加电池的内阻，影响充放电性能。

不仅如此，在电化学循环过程中，电极和电解质界面处的电势变化可能导致界面结构的不稳定性，影响电池的长期循环性能。同时，负极与电解质的接触面上，锂枝晶生长可能会穿透电池的隔膜，导致电池短路，这不仅影响电池的性能，还可能引发安全问题。

“固-固界面”问题成了研发固态电池绕不开的难题。

除此之外，固态电解质电导率低、成本难以控制以及正负极材料的开发等等问题，也都困扰着固态电池的研究人员。

但尽管如此，鉴于固态电池能有效解决目前新能源汽车续航不足、锂电池自燃风险等问题，各大厂商还是纷纷投入研究，争相发布量产计划。

目前，不完全统计下国内发布固态电池产品或量产计划的就有10余家之多。

除了上文提到的宁德时代、鹏辉能源与中创新航，还有国轩高科推出全固态电池——金石电池，计划2027年小批量上车实验，2030年实现量产；亿纬锂能预计2026年实现生产工艺的突破，2028年推出高比能量全固态电池；欣旺达第一代能量密度400Wh/kg的全固态电池产品实现小试，计划2026年具备量产能力；蜂巢能源已经具备20Ah全固态电池的制备能力，预计2030年后实现装车等等。