每經(jing)記(ji)者｜張寶蓮    每經(jing)編輯｜馬子卿(qing)    

得固態者(zhe)得未來，驅使車企(qi)和(he)電(dian)池廠商加碼固態電(dian)池技術(shu)競賽。

今年4月，國家工(gong)信部(bu)發布史上最(zui)嚴動力電池“安全令”，“不起火、不爆炸”等(deng)強制性要求將固態(tai)電池產業(ye)化(hua)從行業(ye)動能(neng)上升到安全底(di)線。

截至目前，多(duo)家整車(che)企業、電(dian)池(chi)廠(chang)商(shang)、初創公司、材料廠(chang)商(shang)宣布了在(zai)固(gu)態電(dian)池(chi)領域的技術突破。多(duo)家企業定于(yu)2025年(nian)啟(qi)動樣車(che)開(kai)發(fa)、上車(che)驗證，并將在(zai)2027年(nian)啟(qi)動小批量生產，在(zai)2030年(nian)左右(you)開(kai)啟(qi)商(shang)業化進程。

5月17日，國軒高科(ke)（SZ002074，股價(jia)23.10元，市值416.5億元）在(zai)(zai)2025全(quan)球(qiu)科(ke)技大會上(shang)宣布，公司在(zai)(zai)準固(gu)態電(dian)池和全(quan)固(gu)態電(dian)池研發進展上(shang)取得突(tu)破。在(zai)(zai)產業化路線上(shang)，國軒高科(ke)采取了全(quan)固(gu)態與準固(gu)態雙路線并行的策略(lve)。

全固(gu)態電池概念車(che) 圖片來源：每經記者(zhe) 張寶(bao)蓮攝

“三元（電池(chi)）來臨(lin)的(de)時(shi)候，我們有(you)技(ji)(ji)(ji)術但沒(mei)有(you)大膽地推出，因為國軒(xuan)一直想把(ba)(ba)電池(chi)做得安全(quan)，我們錯過(guo)了那個機(ji)會。當半固態和全(quan)固態技(ji)(ji)(ji)術來臨(lin)的(de)時(shi)候，董事(shi)長重新(xin)評估(gu)了技(ji)(ji)(ji)術路線，不論哪種，都可以把(ba)(ba)三元的(de)短處補(bu)上，可以兼容長續(xu)航、高安全(quan)。這種情況(kuang)下，董事(shi)長前幾年大力地布局，兩條路線都要走。”5月17日，國軒(xuan)高科首席科學(xue)家朱星寶在(zai)(zai)接(jie)受(shou)包括《每日經(jing)濟新(xin)聞》在(zai)(zai)內的(de)媒(mei)體采訪時(shi)表(biao)示。

“兩條路線都要走”

通(tong)常而言，磷酸鐵鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)能(neng)量密(mi)度在100～160Wh/kg（每千克電(dian)(dian)池(chi)(chi)所能(neng)存儲的(de)(de)能(neng)量）之間(jian)，三元(yuan)鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)在150～350Wh/kg之間(jian)，固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)(chi)則在400～900Wh/kg之間(jian)。能(neng)量密(mi)度上(shang)限決定了電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)續航里程，當電(dian)(dian)池(chi)(chi)性能(neng)達到物(wu)理上(shang)的(de)(de)天花板時，往固(gu)態、半固(gu)態發展則是必然(ran)趨勢，而這樣(yang)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)應用范圍更廣，不僅可(ke)(ke)以應用在車(che)上(shang)，還可(ke)(ke)應用在eVTOL（電(dian)(dian)動垂直(zhi)起降飛行器）、人(ren)形機器人(ren)、儲能(neng)等新領域。

目前(qian)，固(gu)態(tai)電池技術主要分為半(ban)固(gu)態(tai)和全固(gu)態(tai)兩種路線。半(ban)固(gu)態(tai)電池以氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)電解質為主，量產能(neng)力(li)較強，但(dan)能(neng)量密度(du)提(ti)升空間有限；全固(gu)態(tai)電池則以硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)電解質為代(dai)表，性能(neng)優越，但(dan)工藝復雜且成(cheng)本高昂。例如豐(feng)田、寧(ning)德時代(dai)、比亞迪等(deng)選擇(ze)走硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)路線，衛藍新能(neng)源、清陶能(neng)源等(deng)走氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)、鹵化(hua)(hua)(hua)物(wu)等(deng)路線。

需要指出(chu)，固態電(dian)池相較(jiao)于(yu)傳統液態電(dian)池，具有更(geng)高的(de)能量(liang)密(mi)度和安(an)全性能等顯(xian)著優(you)勢，從工藝優(you)化和持續降本等方面不斷(duan)推動其(qi)商(shang)業化落地，這個過(guo)程和進(jin)展值得市場(chang)持續關注和期(qi)待。

從行業(ye)整體來看，固態(tai)電(dian)(dian)池(chi)的產業(ye)化進(jin)程受到三(san)(san)大瓶頸制約：一(yi)是(shi)固態(tai)電(dian)(dian)解(jie)質的離子電(dian)(dian)導率低，導致電(dian)(dian)池(chi)性能受限(xian)；二(er)是(shi)固固界面接(jie)觸穩(wen)定性差，影響電(dian)(dian)池(chi)壽命；三(san)(san)是(shi)材料成本高昂。

在(zai)提(ti)高離子導電率、固(gu)固(gu)界面(mian)穩定(ding)性上，業內企業在(zai)馬(ma)不停蹄地向前推進，爭取再快人一(yi)步。

據朱(zhu)星寶判斷(duan)，在接下(xia)(xia)來(lai)的五年(nian)內，半(ban)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)將(jiang)迅速崛起并占據市場主導地位。相(xiang)較(jiao)之下(xia)(xia)，全固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)尚處于成長初期(qi)，需(xu)要(yao)給予其(qi)一定的時間(jian)(jian)和(he)空間(jian)(jian)來(lai)發(fa)展。當下(xia)(xia)對全固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)抱(bao)有過高期(qi)待并不現實，鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)(chi)發(fa)展了三四十年(nian)才達到如今的水平(ping)，而全固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)才剛剛起步，不應過早(zao)對其(qi)提出(chu)過高要(yao)求。

“國軒高科(ke)之所以同時布(bu)局半固(gu)態和全固(gu)態兩(liang)(liang)條技術(shu)路(lu)(lu)線，正是出于這樣(yang)的考量(liang)。半固(gu)態電池在(zai)短期內能夠快(kuai)速推向(xiang)市場(chang)，而(er)全固(gu)態電池則(ze)作為長期戰略儲備，擁有廣闊的成長空間。通過這次的技術(shu)拉練，我們驗證了團隊(dui)在(zai)兩(liang)(liang)條路(lu)(lu)線上的實(shi)力(li)與韌(ren)性。”朱星(xing)寶說。

半固態電池先行

據(ju)了解，G垣準固態電(dian)(dian)池(chi)能量(liang)密(mi)度在(zai)(zai)300Wh/kg以(yi)上(shang)，電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)體積能量(liang)密(mi)度在(zai)(zai)720Wh/L（瓦時每升(sheng)）以(yi)上(shang)，電(dian)(dian)芯(xin)壽命達到10年(nian)50萬公里。4～6C的(de)(de)充放(fang)電(dian)(dian)倍率(lv)，可(ke)為(wei)D級及以(yi)上(shang)純電(dian)(dian)動汽車提供(gong)1000公里以(yi)上(shang)長(chang)續航能力(li)。該電(dian)(dian)池(chi)通過了3毫米針(zhen)刺測試，針(zhen)刺過后電(dian)(dian)池(chi)在(zai)(zai)再生狀態下繼(ji)續安全(quan)放(fang)電(dian)(dian)，放(fang)出容量(liang)為(wei)此前(qian)的(de)(de)96.8%。

國軒(xuan)高科G垣準(zhun)固態(tai)電池 圖(tu)片來源(yuan)：每經(jing)記者(zhe) 張寶蓮 攝

據(ju)朱星寶(bao)介紹，這(zhe)款高鎳、高硅、高比能電(dian)(dian)池攻克了多項電(dian)(dian)池關鍵技術。其(qi)一，對固態電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)的創新(xin)。傳(chuan)統液態電(dian)(dian)池通過浸(jin)潤電(dian)(dian)解(jie)(jie)液實現(xian)對離(li)(li)子的傳(chuan)導，但隔膜本身不具備離(li)(li)子導電(dian)(dian)能力。而(er)國軒采(cai)用閉孔固態電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)，擁有較高的離(li)(li)子傳(chuan)導能力，離(li)(li)子遷移(yi)數幾近于100%理論上限，而(er)液態電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)僅(jin)有0.3～0.4。

其二，針對硅(gui)(gui)基負極體(ti)積(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)問題，提出了體(ti)積(ji)(ji)自適(shi)應方案。傳統(tong)而言，硅(gui)(gui)基材料體(ti)積(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)可達到(dao)300%，易造成大(da)量的界面(mian)分裂。國軒可以(yi)實現(xian)界面(mian)原子級咬合，讓硅(gui)(gui)基負極材料限(xian)制膨(peng)脹(zhang)在(zai)25%以(yi)內，并在(zai)硅(gui)(gui)表面(mian)采(cai)用一整(zheng)套(tao)SEI（固態電解質界面(mian)膜）原位修復技術(shu)避免SEI膜增厚。

其三，三元材料中的(de)(de)高鎳影響了電(dian)(dian)池安(an)全系數(shu)，易造成電(dian)(dian)池熱失控(kong)等問題。國(guo)軒高科針對(dui)這(zhe)一核(he)心問題——通過摻(chan)入(ru)穩定粒子穩定氧晶(jing)格、利用固態電(dian)(dian)解質中的(de)(de)自由(you)基捕獲氧氣以及隔離(li)氧化氣體(ti)與還(huan)原氣體(ti)三步法，確(que)保三元體(ti)系的(de)(de)安(an)全性。

據記(ji)(ji)者了解，材料成(cheng)本的高昂(ang)會使得相(xiang)關產品(pin)率先應用于中高端新(xin)能(neng)源車型上。朱(zhu)星寶向《每日經(jing)濟新(xin)聞》記(ji)(ji)者表(biao)示，G垣半固(gu)態(tai)電池(chi)用于單車的成(cheng)本目前(qian)不(bu)便透(tou)露，但是可以明(ming)確價格(ge)不(bu)會太高。

全固態大規模推廣在2030年之后

需要指出，固態(tai)電池(chi)相較于傳統液態(tai)電池(chi)，具有更高(gao)的能量密度和(he)安全性，但其(qi)產業化仍處于探索階段。

據悉，國(guo)(guo)軒此次發布的(de)為(wei)金石全(quan)固(gu)(gu)態(tai)電池(chi)(chi)，屬于(yu)硫化物路線，能量(liang)(liang)密度為(wei)350Wh/kg，單體電芯(xin)容(rong)量(liang)(liang)為(wei)70Ah，較去年提升150%。據國(guo)(guo)軒高科(ke)全(quan)固(gu)(gu)態(tai)電池(chi)(chi)研(yan)發負責人潘瑞軍(jun)介紹，國(guo)(guo)軒高科(ke)在(zai)全(quan)固(gu)(gu)態(tai)電池(chi)(chi)的(de)關鍵材(cai)料(liao)、制(zhi)造工藝設備等方面取得(de)突破性的(de)進展。

在材料(liao)創(chuang)新(xin)方面，國軒(xuan)高(gao)科硫(liu)化物電(dian)解質(zhi)的(de)離子(zi)電(dian)導率達(da)(da)到16mS/cm（毫(hao)西(xi)門子(zi)每厘米），較2024年(nian)提升60%，通(tong)過(guo)最新(xin)的(de)微納化加(jia)工(gong)技術，將電(dian)解質(zhi)粒徑降低至100nm；正(zheng)負(fu)極(ji)(ji)(ji)材料(liao)的(de)克容(rong)量也實現較大突(tu)破，目前(qian)高(gao)鎳單晶(jing)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)容(rong)量可達(da)(da)240mAh/g（電(dian)極(ji)(ji)(ji)材料(liao)的(de)比容(rong)量），三維介孔硅負(fu)極(ji)(ji)(ji)容(rong)量可達(da)(da)1800mAh/g。

此外，國軒高科首條全固態電池中試線正式打通，設計產能達0.2GWh（吉瓦時），線體100%自主開發率，實現核心設備100%國產化率，并申請了(le)30余項相關發明專利；通(tong)過高精密涂布、高質量(liang)轉印、高安全(quan)封邊(bian)、高效率壓(ya)實(shi)等技(ji)術(shu)，實(shi)現了(le)全(quan)固態電芯高達90%的良品率。

潘瑞軍表示：“去年發布(bu)的(de)(de)金石電池為手工樣件(jian)，目前(qian)國(guo)內(nei)外(wai)公司展示的(de)(de)全固(gu)態電池也多是實驗室級手工樣件(jian)，所以今(jin)年我們特地強調，這是國(guo)軒第(di)一(yi)條全固(gu)態電池中試線。0.2GWh在液態電池行業不(bu)足為奇，但對全固(gu)態電池來說，它已經是一(yi)條很大的(de)(de)產線，代(dai)表的(de)(de)是一(yi)個質的(de)(de)飛躍。”

“全固態(tai)電池(chi)到(dao)2030年(nian)大(da)約是60～100個吉瓦時的產(chan)(chan)能(neng)(neng)，對（電池(chi)）行業而言（產(chan)(chan)能(neng)(neng)）只(zhi)占(zhan)3%。它并未(wei)大(da)規模推廣，雖然(ran)價格可能(neng)(neng)較高，但是當(dang)舊產(chan)(chan)能(neng)(neng)淘(tao)汰(tai)之后(hou)情況(kuang)可能(neng)(neng)有(you)所改善。舊體系被(bei)淘(tao)汰(tai)后(hou)，其價格仍然(ran)會降(jiang)低，最終(zhong)將(jiang)接(jie)近甚至低于(yu)現有(you)鋰離子電池(chi)的價格。”潘(pan)瑞軍對《每(mei)日經濟新聞(wen)》記者表示。

封(feng)面圖片(pian)來源：每(mei)經記者(zhe) 張寶蓮 攝(she)