今年上半年，固態(tài)電池領(lǐng)域捷報(bào)頻傳，從汽車制造商到電池供應(yīng)商，全球各地幾乎每月都有突破性進(jìn)展。本文將分析全球企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展和技術(shù)成熟度。

中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)全速前進(jìn)

固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)已成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的前沿領(lǐng)域，主要集中在中國(guó)、日本、韓國(guó)、美國(guó)和歐洲這五個(gè)國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)在這一領(lǐng)域的發(fā)展尤為顯著，電池制造商、初創(chuàng)企業(yè)、上游原材料供應(yīng)商以及汽車制造等領(lǐng)域的企業(yè)都積極參與并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。

電池制造商寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科等相繼公布了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的進(jìn)展和規(guī)劃。

寧德時(shí)代今年4月首次公布了全固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)展，目前技術(shù)水平達(dá)到4分，計(jì)劃到2027年提升至7-8分，屆時(shí)將開始小批量生產(chǎn)。寧德時(shí)代表示其已經(jīng)在全固態(tài)電池領(lǐng)域積累了十多年的經(jīng)驗(yàn)，組建了近千人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力于將全固態(tài)電池在市場(chǎng)上的占比提高到1%。

比亞迪旗下弗迪電池計(jì)劃從2027年開始小規(guī)模生產(chǎn)全固態(tài)電池，首批將應(yīng)用于比亞迪高端車型，預(yù)計(jì)到2030年，約4萬(wàn)輛車將采用全固態(tài)電池，到2033年將增至12萬(wàn)輛。

國(guó)軒高科在5月發(fā)布了能量密度達(dá)350 Wh/kg的全固態(tài)電池，計(jì)劃于2027年進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn)，預(yù)計(jì)到2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。億緯鋰能則在6月宣布2026年推出高功率全固態(tài)電池的規(guī)劃，并計(jì)劃在2028年推出能量密度達(dá)400 Wh/kg的高比能量產(chǎn)品。

另外，欣旺達(dá)、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、力神電池、南都電源、比克電池等電池企業(yè)也在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，特別是在能量密度提升和項(xiàng)目建設(shè)方面。

能量密度方面，欣旺達(dá)第二代樣品達(dá)500Wh/kg的能量密度。贛鋒鋰業(yè)的第一代固液混合電池有240-270Wh/kg的能量密度，第二代預(yù)計(jì)超過(guò)400Wh/kg。孚能科技實(shí)現(xiàn)了400Wh/kg電芯的產(chǎn)業(yè)化，并開發(fā)了500Wh/kg樣件。力神電池推出了402Wh/kg的半固態(tài)電池。南都電源的固態(tài)電池能量密度為350Wh/kg，具備量產(chǎn)條件。

項(xiàng)目建設(shè)方面，孚能科技打造的廣州最大半固態(tài)電池生產(chǎn)基地試投產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá)30GWh；輝能科技建成了全球首家千兆級(jí)固態(tài)鋰陶瓷電池工廠，今年內(nèi)將交付固態(tài)電池C樣產(chǎn)品；贛鋒鋰業(yè)國(guó)內(nèi)最大的固態(tài)電池生產(chǎn)基地，已經(jīng)交付超過(guò)1000臺(tái)固態(tài)電池。

初創(chuàng)企業(yè)方面，清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、太藍(lán)新能源、領(lǐng)新新能源、高能時(shí)代等，合源鋰創(chuàng)、金羽新能等，不僅在技術(shù)創(chuàng)新上取得突破，還在量產(chǎn)準(zhǔn)備和市場(chǎng)應(yīng)用上取得進(jìn)展。

清陶能源成功量產(chǎn)第一代半固態(tài)電池，并計(jì)劃于2024年推出性能更優(yōu)的第二代產(chǎn)品。衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池項(xiàng)目已經(jīng)成功并網(wǎng)，現(xiàn)正朝著2027年全固態(tài)電池量產(chǎn)的目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。領(lǐng)新新能源固態(tài)聚合物電池生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，初期年產(chǎn)能力達(dá)到0.5GWh。

在技術(shù)創(chuàng)新方面，太藍(lán)新能源發(fā)出世界車規(guī)級(jí)固態(tài)鋰金屬電池，具有120Ah容量和720Wh/kg的高能量密度。金羽新能宣布無(wú)負(fù)極鋰金屬電池能量密度＞460Wh/Kg，屹鋰新能源成功研發(fā)并制備出2Ah及5Ah的全固態(tài)電池軟包電芯，能量密度為410Wh/kg......

資本市場(chǎng)對(duì)初創(chuàng)企業(yè)的關(guān)注度也在不斷提升，2024年上半年，投資熱情高漲，特別是合源鋰創(chuàng)、瀚宇新能源等企業(yè)，融資資金規(guī)模多在數(shù)千萬(wàn)元至億元級(jí)，這不僅加速了技術(shù)研發(fā)，也為產(chǎn)能擴(kuò)大和市場(chǎng)開拓提供了強(qiáng)有力的支持。

另外，車企也是固態(tài)電池技術(shù)競(jìng)賽的重要參與者：廣汽埃安突破性地提升能量密度至400Wh/kg，計(jì)劃2026年商用化；深藍(lán)汽車推出全球首款無(wú)隔膜固態(tài)電池技術(shù)；北汽藍(lán)谷進(jìn)行固態(tài)電池驗(yàn)證試驗(yàn)；上汽集團(tuán)智己L6首發(fā)368Wh/kg固態(tài)電池，計(jì)劃2026年量產(chǎn)。

海外固態(tài)電池企業(yè)你追我趕

固態(tài)電池技術(shù)在海外市場(chǎng)同樣備受關(guān)注和重視。日本、韓國(guó)、美國(guó)，以及英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、比利時(shí)和瑞典等歐洲國(guó)家的企業(yè)正積極推動(dòng)固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

日本在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和材料突破尤為顯著。豐田憑借超過(guò)1300件固態(tài)電池專利，計(jì)劃在2027-2028年推出全固態(tài)電池技術(shù)，預(yù)計(jì)搭載該技術(shù)的車型將實(shí)現(xiàn)1000公里以上的續(xù)航能力和10分鐘快充。TDK開發(fā)的新材料實(shí)現(xiàn)了能量密度高達(dá)1000Wh/L的百倍提升。Maxell則推出了能在極端溫度下工作的全固態(tài)電池。

在產(chǎn)能擴(kuò)展和生產(chǎn)線建設(shè)方面，日產(chǎn)汽車計(jì)劃于2025年3月投入運(yùn)營(yíng)全固態(tài)電池試點(diǎn)生產(chǎn)線，而三井金屬則計(jì)劃將全固態(tài)電解質(zhì)量產(chǎn)試驗(yàn)設(shè)施的產(chǎn)能提升兩倍。

韓國(guó)企業(yè)在固態(tài)電池技術(shù)合作方面取得了顯著進(jìn)展。SK On分別與美國(guó)固態(tài)電池開發(fā)商Solid Power及德克薩斯州大學(xué)合作，共同推動(dòng)固態(tài)電池技術(shù)創(chuàng)新。Samyang則積極與本國(guó)企業(yè)聯(lián)合，致力于硫化物固態(tài)電池材料的深入研發(fā)。

在量產(chǎn)規(guī)劃方面，三星SDI和LG新能源分別計(jì)劃在2027年和2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。三星SDI的目標(biāo)是達(dá)到900Wh/L的能量密度。

美國(guó)的固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程也在快速推進(jìn)。Factorial已向奔馳交付鋰金屬固態(tài)電池B樣；Solid Power的全固態(tài)電芯設(shè)計(jì)已進(jìn)入A-2樣階段；Ensurge向消費(fèi)電子公司交付了首批固態(tài)鋰微電池，而QuantumScape的全固態(tài)電池通過(guò)了大眾公司的耐久性測(cè)試。

歐洲企業(yè)在固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域的布局同樣十分積極。Blue Solutions計(jì)劃在法國(guó)建立超級(jí)工廠，預(yù)計(jì)2030年投產(chǎn)。德國(guó)促進(jìn)可持續(xù)物理技術(shù)研究會(huì)發(fā)明了一種新工藝，可使電池能量密度超過(guò)1000Wh/kg。Northvolt則公布了鋰金屬電池的外部驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

固態(tài)電池技術(shù)難點(diǎn)逐一擊破

固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)的中、日、韓、美、歐等多國(guó)企業(yè)都在積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)化進(jìn)程。然而，要在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中脫穎而出，可能還需要時(shí)間的考驗(yàn)。現(xiàn)階段，固態(tài)電池技術(shù)雖然取得了顯著進(jìn)展，但仍面臨一些重要的挑戰(zhàn)。

固態(tài)電池電解質(zhì)在提升電導(dǎo)率和改善固-固界面接觸方面面臨巨大挑戰(zhàn)。

太藍(lán)新能源開發(fā)的全固態(tài)鋰金屬電池采用高性能氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，有效解決了固-固界面阻抗問(wèn)題。上海交通大學(xué)張希教授團(tuán)隊(duì)也在固-固界面研究方面取得了重要進(jìn)展，并通過(guò)成立屹鋰新能源推動(dòng)科技成果的商業(yè)化轉(zhuǎn)化。

此外，中科院青島能源所開發(fā)的適應(yīng)硫化物全固態(tài)電池的新疊層工藝方法，解決了電解質(zhì)與電極間的接觸問(wèn)題。中國(guó)科大全固態(tài)電池技術(shù)取得新突破，硫化物電解質(zhì)成本降92%。東京理科大學(xué)的新型燒綠石型氟氧化物材料在廣泛溫度范圍內(nèi)保持優(yōu)異電導(dǎo)率，為理想的固態(tài)鋰離子電池電解質(zhì)提供了新選擇。

鋰金屬被視為電池負(fù)極材料的最終目標(biāo)，然而它目前仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如安全性、循環(huán)穩(wěn)定性和成本效益等方面的問(wèn)題。

浙江大學(xué)涂江平、鐘宇團(tuán)隊(duì)在規(guī)?；瘧?yīng)用方面取得了突破，香港城市大學(xué)支春義教授團(tuán)隊(duì)在超穩(wěn)定固態(tài)鋰金屬電池方面也取得了顯著進(jìn)展。哈佛大學(xué)約翰?A?保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員則開發(fā)出了新型鋰金屬固態(tài)電池。

面對(duì)鋰金屬負(fù)極存在的問(wèn)題，寧德時(shí)代采用雙重策略：一方面，利用相變自填充技術(shù)強(qiáng)化電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)；另一方面，通過(guò)親鋰性界面層設(shè)計(jì)構(gòu)筑界面離子傳輸“高速公路”，從而發(fā)揮鋰金屬負(fù)極的高性能。

另外，在正極材料方面，寧德時(shí)代研發(fā)了單晶正極多層級(jí)全包覆技術(shù)，以增強(qiáng)界面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并結(jié)合多功能復(fù)合粘接劑構(gòu)建高效的極片導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。此外，寧德時(shí)代還打通了干/濕法極片制備和電芯一體化成型工藝方案，并建立了10Ah級(jí)全固態(tài)電池驗(yàn)證平臺(tái)。

在電池結(jié)構(gòu)、循環(huán)穩(wěn)定性和快速充電能力等方面，各研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在不斷取得進(jìn)展。

深藍(lán)汽車的無(wú)隔膜固態(tài)電池技術(shù)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提升了性能。Ampcera全固態(tài)電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)15分鐘內(nèi)從0充至80%的快速充電能力。美國(guó)ION Storage Systems的固態(tài)電池顯示出在125次循環(huán)后容量衰減低于5%，擁有超1000次的循環(huán)潛力。哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院開發(fā)的鋰金屬固態(tài)電池能夠進(jìn)行至少6000次的充放電循環(huán)。

在材料回收與再利用領(lǐng)域，美國(guó)24M公司的Liforever直接材料回收工藝為半固態(tài)鋰離子電池提供了高效和經(jīng)濟(jì)的解決方案，進(jìn)一步提升了固態(tài)電池的環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)性。

固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)突破遠(yuǎn)不止于此。盡管挑戰(zhàn)重重，全球的科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)正積極解決技術(shù)難題，推動(dòng)這一技術(shù)向前發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷成熟和商業(yè)化進(jìn)程的加快，固態(tài)電池有望在未來(lái)的電動(dòng)車和便攜設(shè)備中發(fā)揮重要作用，提供更可靠的能源解決方案。

小結(jié)

中國(guó)作為全球最大的新能源市場(chǎng)，已經(jīng)成為固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展的熱土。從電池制造商、初創(chuàng)企業(yè)到汽車制造商，中國(guó)企業(yè)正在以前所未有的速度全面布局固態(tài)電池領(lǐng)域。同時(shí)，日本、韓國(guó)、美國(guó)以及歐洲等國(guó)家和地區(qū)也在固態(tài)電池領(lǐng)域快速前進(jìn)。

隨著固態(tài)電池技術(shù)的關(guān)鍵難題逐步被攻克，固態(tài)電池的商業(yè)化道路將更加順暢。TrendForce集邦咨詢預(yù)測(cè)，到2028年左右全固態(tài)電池將迎來(lái)量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)期。在此期間，中國(guó)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)應(yīng)用方面的表現(xiàn)將備受期待。

來(lái)源：集邦固態(tài)電池