从凝聚态到全固态，锂电池的发展路径已定？

新能源汽车和储能赛道的发展正在狂飙。

4月28日 中共中央政治局召开会议，分析研究当前经济形势和经济工作。新闻稿中提到，会议指出要巩固和扩大新能源汽车发展优势，加快推进充电桩、储能等设施建设和配套电网改造。

来自顶层的关注和支持力度可见一斑。

动力电池是新能源汽车和储能赛道快速发展关键中的关键。前段时间，我写了两篇文章分别分析了氟离子电池和钠离子电池的发展情况。这两种电池都是当前最前沿的科技创新范畴，通过研发电池内的新零部件和构成组合（尤其是正极材料），使得动力电池的成本进一步下降，性能参数提升。

虽然钠离子电池已经出现在了量产车型中，但这两者的发展进程还非常漫长，尤其是相对已经非常成熟的锂离子电池来说。

本文中，我们再次把眼光放到锂离子电池上，看看在这个细分领域有什么新的发酵点。

锂电池的几大技术发展方向

当前的主流锂离子动力电池一般需要由正、负极材料、电解液、隔膜和集流体装配而成。其中正极占总成本比重最大。

为了降低成本和提高性能，钠离子和氟离子电池的研发者主要把心思花在正（负）极材料的改善上，其中最典型的变化就是以相对更加便宜的钠离子或者氟离子来代替相对更稀有、更昂贵的锂离子作为动力电池的最重要原材料。

但钠离子和氟离子电池自身也有明显的短板。比如，已经被使用在量产车型上的钠离子电池在能量密度和循环使用寿命上相对磷酸铁锂电池都还存在较明显的差距。

而氟离子当前还处于“纸上谈兵”的阶段，研发者依然挣扎于找到各构件的最佳组合和最有效方案。比如当前比较同行的方法是将铋与氟离子在正极直接反应，然后在负极用铅溶解于电解液与氟离子产生反应。这种组合会使得正极发生膨胀、结晶析出等问题，最终导致电池寿命下降，无法量产。

有问题就一定有人试图解答。面对上述难题，很多企业和研发人员希望改进现有的非常成熟的锂电池来提高性能参数，而不是另起炉灶。

固态电池就是在这个大背景下逐步发展起来的。

那么到底什么是固态电池呢？

简化地说就是将当前锂离子电池中液态电解质改进成固态电解质，并完善其它配套构建的一种锂离子固态电池。

那么为什么要改变液态电解液呢？

液态电解液是当前锂离子电池在安全性和能量密度上限方面出现短板的最核心因素。改变它就意味可以充分利用原有产业体系基础上，做到电池性能的突飞猛进。

当然其中的技术参数和各种诸如“电化学窗口”、“耐热极限”之类的专业研究肯定非常复杂，本文就不做学术上的解析了。各位只需知道一个概念：固态电池理论上比液态电池储电量更高、安全性更高。

从发展路径上，固态电池可以从两个维度进行分类，从而有助于我们细看每个类型的前景。

（1）电解质是固态电池的核心革新领域，所以我们可以由不同电解质材料进行分类。综合市面上的研报，当前的固态电池技术路径可以分为聚合物、氧化物、硫化物三类。

当前，国内头部企业多选择研发门槛相对较低的氧化物固液混合技术路线；而日韩企业（丰田和LG等）大多选择研发难度更高但性能提升潜力更大的硫化物固态电解质技术路线。

在这三个路径中，固态电池的电化学性能、加工难度和经济性等等都不同，导致各自的优缺点都不一。目前很难确认哪种路径能够占据主流成为最后的赢家，又或者三种是否都将长期共存。

（2）因为固态电池主要革的是电解液的“命”，所以自然可以按照电解质被取代程度的不同（在总质量中的占比）进行分类。如此，市面上固体电池的技术路径可以是半固态、准固态、全固态三种类型。

从研发、量产难度以成本上讲，全固态>准固态>半固态。所以固态电池的新产品出现路径一定也是和所有创新产品一样是由易到难进行的。

最近，宁德时代发布了号称创新前沿电池技术的凝聚态电池，宣传的单体能量密度最高可达500Wh/kg。

据宁德时代披露，该电池的电解液完全不同于普通液态锂离子电池的电解液呈完全100%的液态状态，而是一种半固态化的胶质状态——就是一种半固态电池。该技术能够帮助这款电池相对液态电解质锂电池大幅降低热失控风险，以及大幅提高能量密度。

许多人可能要问，既然全固态电池那么好，企业是否有必要量产过度阶段的半固态电池？

撇开全固态电池技术难度很高，短期内量产难度很大这个基本事实。半固态电池确实还有值得被量产的理由：半固态电池的循环性能及倍率性能优于全固态电池；半固态电池可以改善固态电池导电率低的问题；半固态电池目前的成本相较全固态电池更低，虽然两者都比电解液锂电池要高。

尾声

固态电池研发上，当前世界的趋势是日本和韩国独步领先，中国紧随其后。一句话总结就是日韩全力押宝，中国企业要看后劲。

日本是锂电池的诞生地（由索尼首次实用），虽然后来的产业化发展并不杰出，但在新技术研发上的“匠心”一直很足，对固态电池也是如此。

据日媒援引Patent Result的数据，从2000年至2022年3月为止全球已公开的固态电池专利件数中，第一名是握有1331件专利的丰田汽车，第二名的松下控股则有445件，第三名的出光兴产则有272件。日本企业独占前三名，十强中有六家是日本企业，其余则皆韩国企业。（三星电子排第四、LG化学排第六）

丰田、日产和本田都公布了要在2020年代前中期开始量产搭载全固态电池的新能源汽车的计划。不管是三元锂还是磷酸铁锂，在当前主流的锂电池销售和研发上，日本厂商逐渐式微。这个大背景几乎让日本 “all in” 固态电池。

然而，最近也有日本知名学者指出，全固态电池还有很多技术难题尚未攻克，真正的纯电动车实用化可能要在2030年后。

此外，液态锂电池的技术进步也在继续当中。特别是凭借物理结构、装配工艺以及磷酸铁锂电极技术的不断优化，传统锂电池的竞争力在短期内依然会保持领先——不管对哪种新技术来说都是如此。

隔壁老邢认为，像日本这样在全固态电池上长袖善舞可能并不是最优的选择。我们更应该四面出击，不放过任何一个细分行业的发展，在钠离子、氟离子、全固态电池以及任何有潜力的赛道里“高筑墙、广积粮”，等待出击的时机。

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