中國粉體網訊  7月25日，全球知名咨詢機構SNE research發布了一份報告，到2030年，液態鋰離子電池在動力電池的市場仍將占據絕對優勢，即使全固態電池成功批量生產，由于成本問題很難解決，市場滲透率也會非常低。

來源：SNE research

SNE research表示，到2030年，全球液態鋰離子電池供應量將從2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占電池市場的95%以上，全固態電池的供應量則會從2025年開始的0.2GWh，增加到131GWh，市場滲透率將達到4%左右。

首先，我們先來討論一下2030年全固態電池到底能不能量產？

固態電池，即使用固體電解質，代替液體或聚合物凝膠電解質的電池。由于固態電池的固/固界面問題遲遲得不到解決，有些人退而求其次，把半固態電池、準固態電池、全固態電池統稱為固態電池。對此，小編不敢茍同，一直認為這只是某些無良商家虛假宣傳，搞噱頭時才會有的說辭。

在人們的想象中，鋰離子電池會沿著液態鋰離子電池→半固態電池→準固態電池→全固態電池的路線發展。

液態鋰離子電池目前已經很成熟了，那就先說說半固態電池。提到半固態電池，則不得不提一下蔚來。

早在2020 NIO Day上，蔚來便正式發布了續航超1000km、采用固液混合電解質的150kWh電池包。按照計劃，由衛藍新能源提供電芯單體的半固態電池包將于2022年第四季度開始裝車交付。然而，時至今日，這一彼時曾引發業界對其電芯供應商和具體技術細節猜測的電池包，依然“只聞其聲”。

來源：蔚來

“150度電池包的研發和驗證比預計時間要長，預計的（今年）7月底還要再稍等。”在7月20日的Power Day 2023上，蔚來汽車總裁秦力洪再次推遲了這一電池包的上車時間。當然，這不是蔚來第一次做出推遲的決定。

不過在蔚來旋轉跳躍的時候，有一家車企將半固態電池裝上了車，那就是嵐圖汽車旗下的嵐圖追光。

來源：嵐圖汽車

但是翻開嵐圖追光官網的配置表，小編發現這所謂的半固態電池好像看起來怪怪的。嵐圖追光一共有三個配置，前兩款車型CLTC續航里程為580km，使用的半固態電池，電量為82.11kWh，能量密度為170Wh/kg；另一款車型CLTC續航為730km，搭載的是嵐圖自研的云母電池（即常規三元鋰液態電解質電池），電量為108.73kWh，能量密度為212Wh/kg。

來源：嵐圖汽車

不是說好了搞半固態電池是提高電池能量密度，增加電車續航的嘛！到底是半固態電池不行，還是嵐圖的半固態電池不行，還是說半固態電池背后的孚能科技不行？要知道，在蔚來的PPT里，半固態電池可是有150kWh的電量以及1000km+的續航呢！

難道半固態電池兩大顯著特點-高安全性+高能量密度，孚能科技只要了安全性？不是說小孩子才做選擇，成年人全都要的嘛！

再來說說全固態電池的發展，為什么不說準固態電池呢？這個新名字也不知道哪個神仙起的，自欺欺人，不就是液態電解質更少了點嘛，不還是半固態電池嘛！

要說全固態電池最活躍的一份子，豐田汽車當仁不讓。

在7月4日的時候，據英國《金融時報》報道，豐田公司表示，已經開發出一種新的全固態電池技術，可以將電動汽車電池的重量、尺寸和成本降低50%，電池可在大約10分鐘內快速充電，續航里程1200公里。

來源：豐田中國

豐田公司的消息一出，國內互聯網上各種神仙一片哀嚎，各種威脅論，中國在電動車領域布局這么多年，這是要被日本彎道超車了嗎？

神仙講鬼話，嘩眾取寵暫且不管。豐田公司其實從2008年就開始牽頭研發固態電池，前前后后簽署合作伙伴有七八家，截至2022年專利累積到1300多項，相當于排名2-5名（松下、出光興產、三星、村田）之和。事實上，專利個數排名前10的，全是日韓企業。

而后面豐田公司在固態電池的量產上接連跳票。2017年豐田汽車曾表示將在東京奧運會上展示固態電池技術，但因技術挑戰，被迫推遲到2025年量產；時至2021年又表示量產計劃推遲至2027年。最近的口風是，2025年前豐田的全固態電池將實現小規模量產，首先搭載在混動車型上；預計將在2027年開始為電動汽車生產固態電池，在2027年至2028年逐步實現固態電池的規模化生產，到2030年前豐田全固態電池要實現持續、穩定生產。

其實對于2030年這個年份，小編一直認為這只是一種托詞，不必太在意。豐田也好，日產也好，當然我國企業也好，2030只是個希冀而已，它只是表明有些企業在巨額投入之后，不甘心破罐子破摔，已經將全固態電池視作技術儲備，判定暫時很難兌現商業價值。反正2030之后還有2035，還有2040。

小編認為，2030年壓根就談不上全固態電池的量產，充其量也就是在一些特定區域的示范應用或者小批量應用。SNE research在報告中，就2030年全固態電池的量產問題，也是用到了“即使”兩個字，說明對于這個時間節點，SNE research也不是很看好。

經歷了一番無業績的無腦炒作以后，目前很多投資者已經開始看空全固態電池。大眾汽車和比爾·蓋茨個人聯合投資的初創公司Quantum Scape在2020年上市，上市前已經驗證了單層電池在常溫加壓下，1C速率循環充放1000次，還能保持初始電量的90%。當時開的“支票”，也是2025年投產（與大眾汽車合資）。當時Quantum Scape股價高達132美元，后來急速下滑，最低時跌到不足6美元，公司開始裁員。二級市場的投資者似乎對固態電池和該公司的前景喪失了大部分信心。

更有甚者，美國電動車生產商Fisker，已經宣布放棄固態電池研發計劃，而2018年的時候，該公司是對該技術最積極的公司之一。該公司創始人表示：“固態電池是一種這樣的技術，當你覺得你已經完成了90%，幾乎達到目標時，然后你意識到剩下的10%比前面的90%困難得多。”

然后再說成本問題

目前鋰離子電池的電解液價格在全球的平均水平為9美元/kg，而全固態電池中最有前途的硫化物固體電解質的主要原料Li2S為1500-2000美元/kg，是鋰離子電池電解液的200倍以上，且遠高于全固態電池可商業化的50美元/kg的閾值，產業鏈的相關企業都在努力將降低成本作為最優先課題。

不久前，中國科學技術大學馬騁教授課題組開發了一種氧氯化物固態電解質Li1.75ZrCl4.75O0.5，很好的滿足了離子電導率、可變形性和成本競爭力這三個條件。Li1.75ZrCl4.75O0.5在室溫下表現出高達2.42mS/cm的離子電導率，超過了大多數鹵化物固態電解質，即便和硫化物固態電解質相比也并不遜色。與此同時，該材料還具有良好的可變形性，在300 MPa冷壓之后的相對密度高達94.2%，超過了目前常見的以良好可變形性著稱的Li10GeP2S12、Li6PS5Cl、Li2ZrCl6、Li3InCl6等固態電解質。除此之外，由于作為原料的LiCl、LiOH·H2O、ZrCl4價格低廉，Li1.75ZrCl4.75O0.5的原材料成本僅$11.60/kg。而如果使用更為廉價的ZrOCl2·8H2O、LiCl、ZrCl4合成，Li1.75ZrCl4.75O0.5的原材料成本還可以進一步降低。

來源：Nature Communications

該成果6月27日以《A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries》為題發表在國際學術期刊《Nature Communications》上。

來源：Nature Communications

似乎是作為豐田公司上述消息的“助攻”，在科研領域，日本東京工業大學等機構參與團隊7月23日在《Science》雜志上發表論文表示，團隊研發出一種高導電性的固態電解質“鋰超離子導體”，用這種新型電解質使全固態鋰電池特性有了顯著提升。團隊以固態導體鋰鍺磷硫化物為基礎，嘗試最大限度發揮其離子導電性能。他們對鋰鍺磷硫化物進行了“高熵化”設計改進，開發出在室溫下離子電導率達32mS/cm的新材料。在零下50攝氏度至零上55攝氏度的溫度范圍內，新材料離子電導率為原鋰鍺磷硫化物導體的2.3至3.8倍。此外，研究團隊改良了制造工藝，負極采用鋰金屬代替傳統的石墨，使得正極容量按單位電極面積計算較當前提高1.8倍。試制的全固態電池每平方厘米電極的電池容量超過20mA，這也是全球目前公布的最高水平。

來源：Science

不過，中國科學技術大學的研究也好，日本東京工業大學的研究也好，對于全固態電池而言，這僅是固態電解質成本的降低，正負極材料依然占據了電池成本的六七成，且目前這些成果仍然還在實驗室階段。

所以對于豐田公司所謂的成本減半，小編覺得就目前而言，簡直是癡人說夢（后來，英國《金融時報》發布文章沒幾天就被英國政府勒令刪除，理由是涉嫌虛假宣傳）。即使固態電池完全不需要電解液和隔膜，固態電解質成本為零，電池總成本也降不了一半。而且除了材料成本，電池包上車成本還包括生產工藝、整體生產效率、產品良率等構成，蔚來辛辛苦苦PPT了三年的150度半固態電池包遲遲不上車也是因為成本原因。蔚來總裁秦力洪聲稱，150度半固態電池包的成本很高，相當于一輛ET5的整車價格（注：約30萬元）。

全固態電池不是必選項

盡管全固態電池的商業化面臨重重困難，但業界依然看好這一具備更高能量密度、更高安全性、更長循環壽命和更好低溫性能等性能優勢的新生事物。

不過全固態電池到底是不是必選項呢？

一方面，全固態電池更安全這個說法根本靠不住，因為它更容易產生“鋰枝晶”，導致內短路。根據美國能源部國家實驗室研究結果表明，短路的全固態電池具有比傳統鋰離子電池高得多的溫度，而且這還是利用氧化物固態電解質的研究結果，硫化物固體電解質具有極高的反應活性、強腐蝕性、空氣不穩定性等特點，安全性更有待考量。  

另外一方面，其高能量密度的認知也有待商榷，真正對全固態電池能量密度起作用的是硅負極或者鋰金屬負極。相反，因為固態電解質電導率太低，Quantum Scape不得不摻入氧化物和凝膠電解質，這其實就是半固態。并且，當前發展迅速的高壓快充，正在降低能量密度的重要性。

綜合考量，如今全固態電池這個曾被萬眾期待的終極電池技術，已經難再撐得起燃油車“終結者”、鋰電“圣杯”的名號，看起來越來越像《三體》中“智子鎖死”后的一場夢。

參考資料：

1、澎湃新聞，《SNEresearch：即使全固態電池到2030年量產，市場滲透率也只有4%》

2、能源學人，《馬騁團隊Nat. Commun.：新型固態電解質的電導率、可變形性和性價比“三駕馬車”拉動全固態電池實用化》

3、財聯社，《容量更大、充電速度倍增、成本驟降，學界頻放利好 固態電池商業化迎來“春天”？》

4、金臺資訊，《固態電池，“道阻且長” “替補”能否成“主力”？》

5、Hu LV, et al，《A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries》

6、汽車公社，《“智子鎖死”固態電池？》

（中國粉體網編輯整理/長安）

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