2018 年底到 2019 年至今，固態電池行業陸續出現不少積極消息，有人因此開始提出，2019年可能是固態電池的元年。

比如國內由中國科學院院士南策文團隊投資創辦的清陶能源，去年底表示啟動首條固態電池生產線，產能規模為100MWh，目前可以日產1萬顆電芯，主要應用在特種安全領域；另一家獲軟銀中國資本投資的輝能，在2013年量產小容量固態電池后，在今年啟動擴產，新廠規劃產能為1GWh；在日本，包括FDK、TDK宣布完成全固態電池的產品開發，不久前日立造船（HitachiZosen）宣布將在大坂筑港工廠生產全固態電池。

過去幾年，固態電池行業較多是募資信息，初創公司又獲得了哪些汽車廠或科技巨頭的投資，而近期這一波的信息開始聚焦在試產、量產、甚至是擴產，顯示固態電池行業正踏入另一個階段。這也是元年提法的由來。

但電池行業人士分析，預期到了2021～2022年左右固態電池才有望迎來真正的元年。

圖|清陶能源去年底表示啟動首條固態電池生產線

材料屬性不同，各有其量產挑戰固態電池是新一代的電池技術，優點在于安全性高：電池沒有漏液問題，損壞、被穿刺時不會產生爆炸或著火；高能量密度：業界認為，固態電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流與提升電池容量，使重量能量密度（Wh/kg）能提升到400Wh/kg以上；輕薄以及可撓曲性的潛力：使用電解液的傳統鋰電池，必須在陰極和陽級之間加入隔膜來防止短路，一般來說隔膜的厚度約20～30微米，固態電池不需隔膜，厚度比傳統電池輕薄許多，可讓電子產品或汽車在外觀設計或空間利用上達到更大的效益。

圖|TDKCeraCharge固態電池，使用固體陶瓷電解質代替液體電解質（來源：TDK）

固態電池幾種電解質材料包括固態聚合物、硫化物（Sulfide）、氧化物（Oxide）、薄膜（ThinFilm）等，以評估電池好壞三大要素：穩定性（體現出來包括安全性、充放電能力等）、量產性、導電性來看，薄膜的穩定性和導電性非常好，但量產難度高，使用半導體濺鍍式制程，在真空環境下運用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法等鍍膜制程方法，成本偏高，如果要做到像手機、IT應用的話，需要層層堆疊至少100片薄膜。戴森、蘋果各自收購的固態電池公司Sakti3和InfinitePowerSolutions皆以此類技術為主，但行業內傳出戴森已放棄，目前發展前景不明。

固態聚合物方面，很多特性跟液態電池相近，幾乎可以直接套用現有液態電池的制程和設備，故量產性高，但穩定性、導電性較差，整個模組做好到車子上，電池體積能量密度大約只有100～140Wh/L（瓦時/升）。加上高溫的穩定性不佳，可運作的溫度范圍為60～80攝氏度，所以需要搭配使用加熱器，將溫度提高到60度，如此就得額外增加一個熱管理機制及高壓系統，并影響體積利用率。

像博世（Bosch）收購的Seeo就是固態聚合物技術，但Bosch買下Seeo一年半后就宣告放棄，電池行業人士向DeepTech透露，先前博世求售Seeo，積極尋找買家接手，不少電池公司都收到了收購意愿詢問信。

因此，隨著近幾年來行業的變化，固態電池目前有兩大主要陣營，分別是硫化物：豐田、松下、三星、寧德時代等，其導電度非常好，能量密度較佳，但生產困難，由于硫材料非常怕水氣，水氣引起化學反應就變成硫化氫，除了危險性高之外，在制造過程需完全在干燥室中，成本較高，由于制造挑戰多，目前處于實驗室階段，該類技術領頭羊的豐田則對外表示，目標在2020年將自研多年的固態電池商業化。

另一個則是氧化物：如輝能、清陶能源、北京衛藍新能源、索尼。其優點在于穩定性佳，缺點是導電性較差，另外在生產時，氧化物電解質彎曲很容易脆裂，不過已經有一些業者克服量產問題，比如輝能通過在電解質、正負極里加入陶瓷相關技術，除克服導電性、脆裂問題，電池可彎曲，且實現了卷式生產。

大規模商業應用可能在 2021～2022 年

盡管不同電解質材料有其挑戰，如前所述，近來固態電池行業有越來越多業者釋出開發完成、進入量產的階段，不過，距離所謂的元年仍有一段差距，因為電池容量很小，商業應用很小量。像是日本 FDK 宣布完成開發固態電池，其容量大概是 140μAh（微安時），以現行歐洲電動車大多數為 80 度電來計算，是 22857Ah（安時），也就是說，一臺車需要的電池，跟FDK所做出來電池容量大小差了一億多倍。另一家TDK開發的指尖大小的全陶瓷固態電池已進入試產，容量僅為100μAh。

圖|FDK的固態電池去年底開始樣品出貨（來源：FDK）

剛獲得今年愛迪生發明獎（EdisonAwards）金牌的輝能科技創始人楊思枏，在接受DeepTech專訪時就直言：“日商的策略看起來偏向是補償被動元件上一些陶瓷電容不足的地方，不完全是要替代現行電池”。不過，這是行業發展必經的過程，大家都是先從小的東西開始做，固態電池開始有更多人進來，有不同的應用，理解、搜尋市場。他進一步指出，不論是用于 IoT 裝置，或是像日立造船的固態電池用于航空航天領域，現在的量還是很小，其實講元年不太有意義，價格必須合理，出貨量才會跨過一個量級。一個產業要能成形，至少得達到一年10億美元的產值才行，如果基于這個商業邏輯來思考，2021、2022年就有機會實現。第一個原因是用于電動車的固態電池屆時將開始出貨，首先，豐田多次公開表示，將在2020年上半年推出全固態電池，然后于2022年開始銷售搭載固態電池的全新電動車。另外，輝能也已經與國內一家國企汽車公司敲定合作，將在2021年開始出貨電動車固態電池。而在今年1月中國電動汽車百人會上，天際汽車董事長張海亮也表示，預計到2021年，天際的固態電池電芯的能量密度將達到300Wh/kg以上，電池模組（pack）達到220Wh/kg。所以，綜觀多家車廠的日程表來看，2021～2022年將會陸續見到由固態電池驅動的電動車問世。除了電動車是推動固態電池發展的主要驅動力之外，工業應用的電池需求其實也被看好，像是油田相關設備，必須在很低溫或很高溫的環境下運作，要求電池內阻不受影響，固態電池就成了一個好選擇。

圖|輝能科技創始人楊思枏（來源：Deeptech）

固態電池與三元電池的能量密度競賽

另一個固態電池有望在 2021、2022 年迎來元年的原因是，“屆時，電池能量密度可能跟三元電池出現黃金交叉”。楊思枏以豐田公開放出的固態電池發展進度表（roadmap）以及特斯拉現有的資訊來估算，豐田預計在2022年量產固態電池，其第一代架構技術電池芯為450Wh/L，目前Tesla電池芯為715Wh/L，但是，消費者要的不是單看電池芯，而是整個模組，也就是成組效率。特斯拉的電池模組成組效率只有32.5％，固態電池的成組效率基本上比三元電池來得高，豐田的技術基本上可以達到75%。因此，特斯拉是715x32.5%，大約是230～240Wh/L；Toyota為450×75%，大概330～340Wh/L，贏過了特斯拉。當然，特斯拉不會在未來幾年不思進取，液態電池要解決這個問題，就是持續提升電池芯的能量密度。但是，新的問題也隨之而來：高利用率的材料供應鏈是否成熟？目前鋰電池行業往鎳錳鈷（NMC）配比為811的高鎳三元電池邁進，供應鏈尚未非常成熟，所以更高的能量密度的正極材料、負極材料的供應、成本都是未知數。另一個問題就是安全性問題。“因此，三元電池到最后很有可能就升不上來了，發展開始平緩，固態電解質就會開始超過它。所以，2021～2022年很有可能出現一個所謂的黃金交叉”。一旦當固態電池持續超越三元電池，“當年三元系吃掉磷酸鐵鋰的概念還會再發生一次，大概那個時間點我在猜想應該在2022～ 2025 年，”楊思枏預測。

但是，他也強調，“前提是固態電池必須突破量產問題”，現在行業要走到證明固態電池能夠大批量產的階段。

打入軟銀周邊及半導體檢測機臺

在現階段的固態電池領域中，能真正做到量產的還不多，輝能主要鎖定氧化物電解質固態電池，其研發的陶瓷固態電池已經量產，并在市場上被使用，像是軟銀旗下的 SoftBank SELECTION 周邊產品品牌，就主打采用固態鋰陶瓷電池的“Power Leaf”產品，像是充電皮套、行李掛牌樣式的移動電池等，甚至半導體制程重要的檢測設備，因必須在非常低的氣壓跟高溫下運作的特殊性，也使用了輝能的固態電池。盡管如此，這些應用仍屬于很小量。

圖|軟銀PowerLeaf產品，像是充電皮套、行李掛牌樣式的移動電池，采用輝能的固態鋰陶瓷電池（來源：SoftBank）

楊思枏指出，輝能已經脫離實驗室技術到達工藝選取，并且進入到大量生產的前端階段，但他也直言，固態電池還有幾個問題需要克服，回到氧化物電解質的原始點來看。

第一，它的離子導通能力大約只有硫化物跟液態電解的1/10～1/20，想克服這個問題考驗各家電池公司的設計實力。

第二，氧化物材料的有效接觸面積小，“固態電解質最重要的瓶頸就在界面，不管是化學界面還是物理界面”，氧化物的化學界面穩定度高，但物理界面不容易形成，所以發展氧化物的業者，必須解決物理接觸面積不足的問題。

另外，硫化物本身的界面也相對復雜，如果形成一個不好的界面的話，除了會使離子導動度下降只剩百分之一、甚至是千分之一之外，原子還會遷移、穿透、然后毒化活性材料、固態電解質，造成很不好的影響。

第三，氧化物另一個挑戰是在做壓合、擠壓等集成過程中很容易斷裂，硫化物則比較容易壓成錠。

第四，有些人覺得固態電池的快充會有問題，但楊思枏認為，如果界面阻抗部分能夠被解決的話，那么區域性的極化問題反而就不存在了，以輝能的產品來說，快充已經達到12分鐘可充滿70％的電量。正因為固態電池的技術困難，光靠一家或兩三家公司無法發展成一個產業鏈，因此，楊思枏的策略是通過技術移轉的方式建立生態圈，包括技術授權，銷售核心材料、設備等給有需求的客戶，像是汽車公司、儲能服務商、工業設備商、傳統的電池公司等。由于陸續簽下車廠、工業應用合作案，輝能正在擴建新廠，預計今年底完成后，固態電池的年產能將達1.5GWh。

固態電池將會成為動力電池的下一個風口，國內外行業巨頭已經開始進行相關布局，豐田、三星、大眾、寧德時代、本田、戴森、松下、西門子……無論是汽車領域、電池領域、電子電器領域，甚至眾多專注于固態電池的初創企業，全都希望能在固態電池領域率先突破。

有報道稱，日本初創公司NGK Spark Plug計劃將采用陶瓷電解質的固態電池送上月球，以便為后續的其他探月行動提供更好的后備能源方案。

在美國2019 CES消費電子展上，輝能科技發布了其“固態”新能源車電池包設計——在相同整車容量下，該電池包將體積減少到傳統電池的50%，重量減少70%，該產品還因此獲得2019CES創新獎。

有報道稱，***輝能科技股份有限公司在2018年就已經實現固態電池包的整車廠送樣，并完成多家整車廠的安全與電性能測試，預計在2019年4月可以正式發布樣車。

而美國24M公司則在近日成功向其客戶交付了商用半固態鋰電池，其能量密度超過280Wh/kg。

華為新鮮發布的折疊屏手機MateX，雖然并未使用柔性電池，隱約中，似乎也讓人們窺見了未來固態電池的應用軌跡。3C領域的應用，可能會成為固態電池在車上應用的完美試驗場，而未來的電動汽車動力領域，也極有可能被固態電池一匡天下

大眾汽車近日宣布向QuantumScape投資約1億美元，目標在2025年前建立固態電池生產線。QuantumScape目前擁有超過200多項關于固態電池的技術專利。在本輪注資中，大眾將會派遣一位高管擔任QuantumScape董事會成員，該公司計劃在2025年研發并擁有可量產的固態電池。

大眾汽車集團研發負責人AxelHeinrich認為，固態電池技術會成為電動汽車行業的一個轉折點。通過增加在QuantumScape的股份和成立合資企業，加強和加深與創新伙伴的戰略合作，確保達成QuantumScape為大眾提供固態電池技術的承諾。

從戰略層面，隨著整車企業開始選擇電氣化路線，特別是圍繞純電動為核心的時候，就不得不考慮未來的出路。嚴格來說，固態電池方面的投入競爭還并不激烈。目前的主要動力電池提供商，都在現有的Gen3a，即從NCM523體系或NCM622體系往NCM811的方向去努力，現在確定的動力電池訂單是實實在在的。

圖/ 動力電池的化學體系發展

寶馬跟寧德時代（CATL）的采購意向并非只從2021年的iNEXT車型開始，寧德時代從2019年就會為純電動MINI及2020年量產的純電動iX3供應電芯。這個切換也表明，三星SDI在往811方向走的時候，速度并沒有后來居上的CATL快，也沒有滿足整車企業的訴求。

當整車企業花了數百億美金大力氣去做純電動汽車平臺的時候，對電芯供應商的成本和產品優化提出了更苛刻的要求。

圖/寶馬動力電池供應商在不同平臺切換

因此，電芯企業在供應現在這一代電芯，并往下一代電芯發展的時候，還是有壓力的。一個是要滿足現有車型平臺的開發需求，在電芯開發、優化、制造和采購方面聚焦，同時也需要往難度更大的研發方向走。面對產品跟不上就被切換的威脅，現實來的更重要。

如下圖所示，這一代電池（Gen4）往下一代發展過程中，整車企業的角色很重要。對現有產品的開發，整車企業的角色更多的是提出需求，在整個產品驗證方向上去做技術和產品管理。而在下一代電池開發上，特別是有關核心專利和難點上面，以下的幾個車企，大概能給我們一些思路：

1，具備開發基礎的：如豐田，自身持續在研發上投入，再和松下合作固態電池研究，從不同層面去研究和解決問題，準備Gen4a電芯的小規模量產。本田和日產的思路也差不多。

2.投資合作的：以大眾和寶馬為例，通過美國科技初創公司來做。

圖/整車企業需要把時間點提前

寶馬宣布將投資2億歐元在慕尼黑建立電芯研發中心，開始涉及電芯級別的技術驗證和開發，這個研發中心會有200名工程師，將在2019年春開幕。研發中心會對電芯不同的化學成分進行研究，驗證在極端氣候環境下這些電芯性能表現，慢充以及快充的區別、電池的尺寸以及體積等等。之前寶馬把大量的測試放在第三方TUV實驗室，而這次基本把電芯方面的差異拿回到公司內。

圖/ 寶馬電池研發中心

這種方式是除依靠大學研究、電芯供應商、材料供應商之外，可以獨立在電芯級別做設計開發和驗證的快速過程。應該是想依靠高端的研究人員，來做一些IP，徹底搞懂電芯層面的設計和過程差異，并配置一些試制電芯的能力。

寶馬還有和SolidPower在固態電池方面的前端合作。SolidPower是科羅拉多州的一家初創公司，成立于2012年，除了科羅拉多大學博爾德分校及國防高級研究計劃局的資助外，還獲得過美國空軍，美國國家科學基金會和美國導彈防御局的資金支持。針對傳統全固態電池中固體電解質和LiCoO2之間界面電阻高，接觸不良的缺陷，SolidPower公司的科學家們使用ALD(原子層沉積技術)來解決這個問題。SolidPower的電池材料采用100%的無機材料，無易燃和易揮發成分，具有優異的保質期和高溫穩定性。放在整個電池系統中看，由于消除了一些與鋰離子系統相關的安全特征的潛在消費，使得成本大降低。SolidPower目前擁有一座占地7000平方英尺的先進生產基地，具備新材料合成、小批量中試材料和電池生產，以及原型設備組裝和表征能力。

圖/寶馬對于固態電池的投入也是處在外部依賴和獨立開發兩方面同時進行

全球動力電池產業供應商資源的高度集中化趨勢日益明顯，一方面是現有項目的集中化顯著，在競爭中被掃出局的企業，可能只能轉向下一代電池研發。只有部分企業和現有的研發者投入，形成格局上的分流可能才是比較好的結果。如果全部電池企業都去擴大規模，搶占現有的訂單，某種意義上是很困難的。在國外，是通過市場的因素考慮，類似博世放棄鋰電池業務，日本的傳統鋰電池企業逐步放棄跟隨，都體現當前時刻做動力鋰電池業務的高投入和高風險的回報。這個退出過程是基于市場考慮的。而國內，短期內動力電池企業先期投入這么多，很難說退就退，而且國內的電動汽車的企業明顯比國外多，大家都有機會，使得退出期變長，資源（人員、資金）都集中于相對重復的工作。

小結：整車企業目前投資固態電池技術，并不是真正認為固態電池已經具備現實的裝車特性，相對于鋰電池各個方面的綜合特性，還有很多是新技術滿足不了的。但是作為技術演進階段，投入到這個領域獲取有限的產出也能帶來可能的知識產權收益。這方面的產出，并不會單純以專利和論文的形式體現，更多的還是公司的內部積累，特別是整車企業對于下一代電芯的理解形式，這可能是這些投資的真正價值所在。

一、固態鋰電池概述

顧名思義，固態電池含有固態電極和固態電解質，不同于現有液態形式的電池。按照國家《節能與新能源汽車技術路線圖》，到2025年，純電動汽車動力電池的能量密度目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。就目前廣泛采用的三元電池來說，現階段存在的技術瓶頸使其很難達到上述目標。

“想要達到2020年及以后的動力電池能量密度發展要求，實現能量密度大于500Wh/kg的目標，現有的液體電解質電池體系恐怕無能為力。作為下一代面向500Wh/kg的電池技術路線，固態電池體系的研發已成為剛需。新能源汽車產業中長期發展需要新的技術儲備，固態鋰電池則有望成為下一代車用動力電池主導技術路線，它不只是未來二次電池的重要發展方向，也是當前的重要任務。”中國科學院物理研究所研究員陳立泉近日表示。

全固態鋰電池，是一種使用固體電極材料和固體電解質材料，不含有任何液體的鋰電池，主要包括全固態鋰離子電池和全固態金屬鋰電池，差別在于前者負極不含金屬鋰，后者負極為金屬鋰。

在目前各種新型電池體系中，固態電池采用全新固態電解質取代當前有機電解液和隔膜，具有高安全性、高體積能量密度，同時與不同新型高比能電極體系(如鋰硫體系、金屬-空氣體系等)具有廣泛適配性，可進一步提升質量能量密度，從而有望成為下一代動力電池的終極解決方案，引起日本、美國、德國等眾多研究機構、初創公司和部分車企的廣泛關注。

二、固態鋰電池的優勢及目前存在的技術缺陷

相比于傳統的鋰離子電池，固態鋰電池具有顯著優點：

(1)高安全性能：傳統鋰離子電池采用有機液體電解液，在過度充電、內部短路等異常的情況下，電池容易發熱，造成電解液氣脹、自燃甚至爆炸，存在嚴重的安全隱患。而很多無機固態電解質材料不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，聚合物固體電解質相比于含有可燃溶劑的液態電解液，電池安全性也大幅提高。

(2)高能量密度：固態鋰電池負極可采用金屬鋰，電池能量密度有望達到300～400Wh/kg甚至更高;其電化學穩定窗口可達5V以上，可匹配高電壓電極材料，進一步提升質量能量密度;沒有液態電解質和隔膜，減輕電池重量，壓縮電池內部空間，提高體積能量密度;安全性提高，電池外殼及冷卻系統模塊得到簡化，提高系統能量密度。

(3)循環壽命長：有望避免液態電解質在充放電過程中持續形成和生長SEI膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，大大提升金屬鋰電池的循環性和使用壽命。

(4)工作溫度范圍寬：固態鋰電池針刺和高溫穩定性極好，如全部采用無機固體電解質，最高操作溫度有望達到300℃，從而避免正負極材料在高溫下與電解液反應可能導致的熱失控。

(5)生產效率提高：無需封裝液體，支持串行疊加排列和雙極機構，可減少電池組中無效空間，提高生產效率。

(6)具備柔性優勢：全固態鋰電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，相對于柔性液態電解質鋰電池，封裝更為容易、安全，未來可應用于智能穿戴和可植入式醫療設備等。

盡管全固態鋰電池在多方面表現出明顯優勢，但同時也有一些迫切需要解決的問題：

對于全固態電池的研發來說，解決上述問題的核心在于固態電解質材料發展以及界面性能的調控與優化。

三、固態鋰電池的技術路徑和研究熱點

3.1 固態電解質材料技術路徑

電解質材料的性能很大程度上決定了電池的功率密度、循環穩定性、安全性能、高低溫性能及使用壽命。常見的固態電解質可分為聚合物類電解質和無機物電解質兩大類。

聚合物固態電解質

由于聚氧乙烯(PEO)相比于其它聚合物基體具有更強的解離鋰鹽的能力,且對鋰穩定，因此目前研究熱點以PEO及其衍生物為主。

聚合物電解質潤濕電極能力差,活性材料脫嵌鋰必須通過極片傳輸到電極表面進行,使得電池工作過程中極片內活性物質的容量不能完全發揮，將電解質材料混入電極材料中或者替代粘結劑,制備成復合電極材料,填補電極顆粒間的空隙,模擬電解液潤濕過程,是提高極片中鋰離子遷移能力及電池容量發揮的一個有效方法。PEO基電解質由于結晶度高，導致室溫下導電率低，因此工作溫度通常需要維持在60～85℃，電池系統需裝配專門的熱管理系統。此外，PEO的電化學窗口狹窄，難以與高能量密度正極匹配，因此需對其改性。

目前成熟度最高的BOLLORE的PEO基電解質固態電池已經商用，于英國少量投放城市租賃車，其工作溫度要求60~80℃，正極采用LFP和LixV2O8，但目前Pack能量密度僅為100Wh/kg。

無機固體電解質

無機固態電解質主要包括氧化物和硫化物。氧化物固體電解質按照物質結構可以分為晶態和非晶態兩類，其中研究熱點是用在薄膜電池中的LiPON型電解質。

以LiPON為電解質材料制備的氧化物電池倍率性能及循環性能都比較優異，但正負極材料必須采用磁控濺射、脈沖激光沉積、化學氣相沉積等方法制成薄膜電極，同時不能像普通鋰離子電池工藝一樣加入導電材料,且電解質不能浸潤電極,使得電極的鋰離子及電子遷移能力較差，只有正負極層都做到超薄,電池電阻才能降低。因此,無機LiPON薄膜固態鋰電池的單個電池容量不高，不適合用于制備Ah級動力電池領域。

硫化物固態電解質由氧化物固態電解質衍生而來，由于硫元素的電負性比氧元素小，對鋰離子的束縛較小，有利于得到更多自由移動的鋰離子。同時，硫元素半徑大于氧元素，可形成較大的鋰離子通道從而提升導電率。目前三星、松下、日立造船+本田、Sony都在進行硫化物無機固態電解質的研發。但空氣敏感性、易氧化、高界面電阻、高成本帶來的挑戰并不容易在短期內徹底解決，因此距離硫化物電解質的全固態鋰電池最終獲得應用仍有很遠距離。

總之，無機固體電解質發揮單一離子傳導和高穩定性的優勢，用于全固態鋰離子電池中，具有熱穩定性高、不易燃燒爆炸、環境友好、循環穩定性高、抗沖擊能力強等優勢，同時有望應用在鋰硫電池、鋰空氣電池等新型鋰離子電池上，是未來電解質發展的主要方向。

3.2 界面性能的調控與優化

固體電解質存在與電極間界面阻抗大，界面相容性較差，同時充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導致界面容易分離等問題。使用鋰金屬負極也存在固相接觸阻抗大，界面反應，效率低等問題。目前解決的主要方向如下：

固態電池是最有希望率先產業化的下一代電池技術

固態電池體系革命更小。鋰硫電池、鋰空氣等體系需更換整個電池結構框架，難題更多也更大，而固態電池主要在于電解液的革新，正極與負極可繼續沿用當前體系，實現難度相對小。

鋰金屬負極兼容，通過固態電解質實現。鋰硫、鋰空氣均需采用鋰金屬負極，而鋰金屬負極更易在固態電解質平臺實現。

固態電池作為距離我們最近的下一代電池技術已成為科學界與產業界的共識，是后鋰電時代的必經之路。

三大技術路線產業化進展

固態電池的三大體系各有優勢，其中聚合物電解質屬于有機電解質，氧化物與硫化物屬于無機陶瓷電解質。

縱覽全球固態電池企業，有初創公司，也不乏國際廠商，企業之間獨踞山頭信仰不同的電解質體系，未出現技術流動或融合的態勢。歐美企業偏好氧化物與聚合物體系，而日韓企業則更多致力于解決硫化物體系的產業化難題，其中以豐田、三星等巨頭為代表。

聚合物體系工藝最成熟，率先誕生EV級別產品，其概念性與前瞻性引發后來者加速投資研發，但性能上限制約發展，與無機固態電解質復合將是未來可能的解決路徑;

氧化物體系中，薄膜類型開發重點在于容量的擴充與規模化生產，而非薄膜類型的綜合性能較好，是當前研發的重點方向;硫化物體系是最具希望應用于電動車領域的固態電池體系，但處于發展空間巨大與技術水平不成熟的兩極化局面，解決安全問題與界面問題是未來的重點。

產業化尚處早期，前景已有保障

市場化產品能量密度較低。現階段固態電池量產產品很少，產業化進程仍處于早期。唯一實現動力電池領域量產的博洛雷公司產品能量密度僅為100Wh/kg，對比傳統鋰電尚未具備競爭優勢。

高性能的實驗室產品將為產業化奠基。從海外各家企業實驗與中試產品來看，固態電池能量密度優勢已開始凸顯，明顯超過現有鋰電水平。

在我國，固態鋰電的基礎研究起步較早，在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態鋰電和快離子導體列為重點課題，此外，北京大學、中國電子科技集團天津18所等院所也立項進行了固態鋰電電解質的研究，并在此領域取得了不錯的進展。

未來，隨著產業投入逐漸加大，產品性能提升的步伐也望加速。

固態電池對鋰電產業鏈的影響

除了電解質，固態電池在其他電池部件上的選擇與傳統鋰電也有一定差異。

電極材料采用與固態電解質混合的復合電極。結構上，固態電池正負極與傳統電極的最大區別在于:為了增加極片與電解質的接觸面積，固態電池的正負極一般會與固態電解質混合。

例如在正負極顆粒間熱壓或填充固態電解質，或者在電極側引入液體，形成固-液復合體系，這都與傳統鋰電單獨混合極片漿料并在鋁/銅箔上涂布不同。

而在材料選擇上，由于固態電解質普遍更高的電化學窗口，高鎳高壓正極材料更容易搭載，未來也將持續沿用新的正極材料體系，負極材料上，多采用硅、金屬鋰等高容量負極，充分發揮固態電池的優勢。

電極與電解質之間存在緩沖層。緩沖層的加入能起到改善電極與電解質界面性能的作用。其成分可以為凝膠化合物、Al2O3等。

隔膜仍然存在，電池實現全固態后消失。現階段的大部分固態電池企業的產品仍需添加少量液態電解液以緩解電極界面問題、增加電導率，因此隔膜仍然存在與電池中以用來阻隔正負極，避免電池短路。

這種折中的解決方法同時擁有固態電池的性能優勢，在技術難度上也更加易于實現。而隨著技術推進，未來電解液用量會越來越少，當過渡到完全不含液體或液體含量足夠小時，電池將取消隔膜設計，體系已能滿足安全需求。

多采用軟包的封裝技術。除去液態電解液后，固態電池的封裝與PACK上比傳統鋰電更靈活、更輕便，因此將采用軟包封裝。

▌階段發展之路:步步為營，梯次滲透

展望未來發展趨勢，技術上步步為營，應用上梯次滲透，固態電池階段發展之路已經明晰。

結構上，現階段電池體系包含部分液態電解質以取長補短。而技術發展過程中將逐漸減少液體的使用，從半固態電池到準固態電池，最終邁向無液體的全固態電池。

應用領域上，有望率先發揮安全與柔性優勢，應用于對成本敏感度較小的微電池領域，如RFID、植入式醫療設備、無線傳感器等;技術進步后，再逐漸向高端消費電池滲透;隨著產品的成熟，最終大規模踏入電動車與儲能市場，從高端品牌往下滲透，實現下游需求的全面爆發。

大環境下，未來幾年是國際車企全面進軍新能源汽車的關鍵時期，海外龍頭紛紛把發展新能源列入既定戰略，其中不乏看好固態電池前景的龍頭車企。

豐田已投入200多人進行固態電池開發，目標在2025年前推出產品，寶馬正與固態電池公司SolidEnergy合作共同開發固態電池，大眾表示看好固態電池前景，并入股研發固態電池的創業公司QuantumScape。

此外，從今年5月起，日本政府將出資16億日元，聯合國內豐田、本田、日產、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學、三菱化學等大型汽車廠商、電池和材料廠商，共同研發固態電池。巨頭們的加碼布局與資本的加速注入，行業發展進入快車道。

此外，未來有望通過規模效應快速降本。回溯傳統鋰電成本曲線，14年時單位成本接近3元/Wh，而隨著產能迅速擴張，目前成本已降至1.2元Wh/kg左右。

固態電池作為一項顛覆性技術，技術一旦突圍成功，行業成長曲線料將獲指數級增長，工業化大批量生產將使成本問題迎刃而解，傳統鋰電的降本邏輯有望得到復制。

參考SNEresearch的動力電池出貨量預測，若固態電池能在2022年實現市場化并逐步提升滲透，到2025年固態電池在動力電池中的市場空間大約能達到60億元左右。

毋庸置疑，鋰電產業鏈是一個可以看至少10年的行業，而新技術的開發與崛起也將不斷強化行業的估值與前景。在行業看好與多方布局之下，固態電池產業有望獲得超速發展。

固態電池承載著電池安全與能量全面提升的光榮使命，未來有望成為行業的新爆發點與關鍵性技術保障，政策在逐漸褪去，市場正回歸理性，當新能源汽車回歸商品屬性時，還有技術在前方保駕護航。