最近，“硅陽(yáng)極固態(tài)電池”這個(gè)詞的熱度冉冉升起,。

這是奔馳工程師宣布的,。奔馳旗下的奔馳EQG車型將搭載硅陽(yáng)極固態(tài)電池，據(jù)悉,，其能量密度將高達(dá)800Wh/L（400 Wh/kg左右）,，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)動(dòng)力電池?？紤]到EQG要2025年才推向市場(chǎng),，只能說(shuō)“聽了個(gè)寂寞”。

不過(guò),，硅陽(yáng)極看起來(lái)是替代目前鋰電池的石墨陽(yáng)極（也就是負(fù)極）的理想材料，因?yàn)椴恍枰脑飕F(xiàn)有的電池工藝和制造設(shè)備,。在解決硅的膨脹問(wèn)題后,，硅陽(yáng)極的優(yōu)勢(shì)正在體現(xiàn)。雖然奔馳的這個(gè)技術(shù)還屬于實(shí)驗(yàn)室階段,，但硅陽(yáng)極與固態(tài)電池放在一起,，讓業(yè)內(nèi)再次充滿想象。

同樣準(zhǔn)備研發(fā)硅陽(yáng)極材料的,，還有韓國(guó)浦項(xiàng)控股（POSCO Holdings）,。近日,，浦項(xiàng)控股決定對(duì)臺(tái)灣輝能科技（Prologium）進(jìn)行投資，研發(fā)新一代電池所使用的核心材料,。雙方將共同開發(fā)陰極材料,、硅陽(yáng)極材料、固態(tài)電解質(zhì)等,，并建立一個(gè)全球供應(yīng)系統(tǒng),。

成立于2006年的輝能科技，2012年就開發(fā)出了固態(tài)電池,。而且,，輝能科技還與梅賽德斯-奔馳等主要汽車制造商合作，共同開發(fā)電動(dòng)汽車所用的固態(tài)電池,。

不過(guò),，從目前來(lái)看，“看上去很美”的全固態(tài)電池的發(fā)展之路依然非常遙遠(yuǎn),，離大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用至少還有5~10年,，且充滿變數(shù)。也有很多專業(yè)人士預(yù)判,，全固態(tài)電池要10年后才具備完全商業(yè)化條件,，甚至更遠(yuǎn)。就連寧德時(shí)代,、本田等都預(yù)測(cè)全固態(tài)電池2030年左右才可能在車上應(yīng)用,。

這就很耐人尋味了,。雖然技術(shù)難度這么大,，為什么大家一窩蜂地去開發(fā)固態(tài)電池呢？何況,，滿天飛的“固態(tài)電池”量產(chǎn)消息下,，卻都是“暗度陳倉(cāng)”的固液混合的半固態(tài)電池？

究竟有多難

先簡(jiǎn)單交代下全固態(tài)電池的概念,。這里面的彎彎繞還不少,。

現(xiàn)在通常我們所謂的全固態(tài)電池，是相對(duì)于現(xiàn)在的液態(tài)電解質(zhì)鋰電池而言的,。也就是,，使用固態(tài)正負(fù)極材料和固態(tài)電解質(zhì)的電池。而目前固態(tài)電解質(zhì)的路線,，主流的有三種,，聚合物路線、氧化物路線（歐美為主）和硫化物路線（日系為主）,。

不過(guò)具體的分類上面有不同的看法,。比如,，去年寧德時(shí)代21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室前瞻技術(shù)部部長(zhǎng)郭永勝表示，“真正造固態(tài)電池以后,，按照正負(fù)極來(lái)分,，我把它分成三代?！?/p>

第一代，就是現(xiàn)在傳統(tǒng)的液態(tài)電解液換成固態(tài)電解質(zhì),，正負(fù)極和原先一模一樣不變,。第二代，改變負(fù)極,，負(fù)極不用石墨,、硅，換用金屬鋰來(lái)提升能量密度,，正極不變,。第三代，正負(fù)極都改變,，比如負(fù)極用金屬鋰,，正極換成不含鋰的高能量材料。

如果從這個(gè)角度來(lái)看,，目前業(yè)內(nèi)在發(fā)展的第一代比較多,。而文章開頭奔馳與其投資的Sila Nano合作研發(fā)的Whoop Strap 4.0硅陽(yáng)極固態(tài)電池，實(shí)際上是要換掉負(fù)極,，克服鋰金屬負(fù)極的缺陷，也算是第二代,。

其實(shí),，業(yè)內(nèi)有很多專業(yè)人士對(duì)于全固態(tài)電池不報(bào)什么希望。比如,，浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄就認(rèn)為,，固液混合的半固態(tài)電池可能是車用動(dòng)力電池的終極路線。

也有堅(jiān)決放棄固態(tài)電池路線的,?！拔覀兺耆艞壛斯虘B(tài)電池，因?yàn)檎娴臒o(wú)法落地,?！泵绹?guó)電動(dòng)汽車初創(chuàng)企業(yè)Fisker的創(chuàng)始人亨里克·菲斯克去年年底很無(wú)奈地說(shuō)道。這種技術(shù),，是“當(dāng)你覺得已經(jīng)完成了90%,，幾乎達(dá)到目標(biāo)時(shí),，然后你意識(shí)到剩下的10%比前面的90%困難得多?！?/p>

而另一家固態(tài)電池生產(chǎn)商SES（麻省固能）也放棄了全固態(tài)電池。據(jù)SES創(chuàng)始人胡啟朝介紹,，2015年前,，SES主要從事固態(tài)鋰金屬電池的研發(fā)。但是,，“很多車企和動(dòng)力電池企業(yè)逐步意識(shí)到,，這是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)，為此我們于2015年停止固態(tài)鋰金屬電池研發(fā),，進(jìn)而轉(zhuǎn)向混合鋰金屬電池研發(fā),。”

而胡啟朝所謂的“固態(tài)鋰金屬電池”,，其實(shí)就是金屬鋰做負(fù)極的固態(tài)電池,。而對(duì)于第一代固態(tài)鋰離子電池（石墨、硅做負(fù)極）,，SES認(rèn)為“目前已經(jīng)商業(yè)化,，但優(yōu)勢(shì)并不明顯，能量密度,、生產(chǎn)工藝和鋰離子電池相比沒有明顯提高,。”這從另一方面說(shuō)明了行業(yè)現(xiàn)狀,。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)SNE Research測(cè)算顯示,，2030年全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh。其中,，2025年固態(tài)電池全球市場(chǎng)有望達(dá)60億元,，我國(guó)市場(chǎng)份額有望達(dá)30億元，2030年達(dá)200億元,。但是,，如果拿現(xiàn)有的動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模來(lái)對(duì)比一下就知道，固態(tài)電池不過(guò)是杯水車薪,。

就目前固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程來(lái)看,，呈現(xiàn)兩極分化的狀態(tài)。一方面是業(yè)內(nèi)不斷爆出各大企業(yè)不斷“加注”投入研發(fā)全固態(tài)電池的消息,，一方面更多的是像SES這樣,，放棄量產(chǎn)難度非常大的全固態(tài)鋰金屬電池，轉(zhuǎn)而選擇了固液混合的半固態(tài)電池量產(chǎn)路線。

2021年11月,，SES宣布自己研發(fā)出容量高達(dá)107Ah,，重量?jī)H0.982 Kg，能量密度為417 Wh/kg（935 Wh/L）的Apollo?混合鋰金屬電池,。此外,，SES還在上海建設(shè)產(chǎn)能為1GWh的超級(jí)工廠，計(jì)劃于2023年竣工,。

對(duì)于SES來(lái)說(shuō)，其半固態(tài)電池與目前主流的液態(tài)鋰離子電池有60%左右的材料,、生產(chǎn)制造工藝等產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)枪灿玫?，且能量密度、安全性等有明顯優(yōu)勢(shì),，循環(huán)壽命也有不錯(cuò)的表現(xiàn),。雖然需要改造產(chǎn)線，量產(chǎn)以后,，能盡快收回投資成本,。

就算奔馳，也在做著半固態(tài)電池的準(zhǔn)備工作,。2021年12月,，曾有媒體報(bào)道稱，孚能科技固液混合的半固態(tài)電池（A樣）已送交給奔馳,，消息稱“此次送去德國(guó)的是能量密度達(dá)330Wh/kg的孚能半固態(tài)電池第一代產(chǎn)品,，將在不久后開始測(cè)試電池原型產(chǎn)品?！?/p>

半固態(tài)電池剛剛好

實(shí)際上不管什么電池,，能不能大規(guī)模量產(chǎn)裝車才見真章。這樣看來(lái),，全固態(tài)電池現(xiàn)在還處在“講故事”的階段,，估計(jì)得講個(gè)十年八年的。

而打著“固態(tài)電池”擦邊球的固液混合半固態(tài)電池,，2021年以來(lái)已經(jīng)頻頻亮相，不斷傳來(lái)量產(chǎn)的好消息,。而且,，現(xiàn)在大部分的企業(yè)都是從營(yíng)銷角度蹭“固態(tài)電池”熱點(diǎn)，導(dǎo)致固態(tài)電池概念滿天飛,，實(shí)際上有很多是暗度陳倉(cāng),。

從年初蔚來(lái)發(fā)布的“只聽樓梯響”的360Wh/kg半固態(tài)電池包，到衛(wèi)藍(lán)新能源,、國(guó)軒高科的固液混合電池參數(shù)曝光,，以及SES的固液混合鋰金屬電池，江西贛鋒鋰電第一代半固態(tài)電池裝車東風(fēng)E70,，都表明了半固態(tài)電池的量產(chǎn)明顯加速,。

而已經(jīng)交付50輛網(wǎng)約車的東風(fēng)E70，其使用的是贛鋒鋰電第一代能量密度在260Wh/kg左右的固液混合鋰電池,。目前,，贛鋒鋰電已建成0.3GWh混合固液鋰離子電池生產(chǎn)線并投入使用，具備批量化生產(chǎn)能力,。

此外,，贛鋒鋰電宣稱，第二代半固態(tài)電池單體能量密度將達(dá)到360Wh/kg,，2021年一季度已完成B樣開發(fā),，2023年一季度完成SOP階段。不過(guò),，原先預(yù)計(jì)2022年一季度將完成C樣開發(fā),，現(xiàn)在看來(lái)沒什么動(dòng)靜。

而另一家電池商國(guó)軒高科,，其董事長(zhǎng)李縝2021年11月公開表示,，公司為國(guó)內(nèi)某高端純電動(dòng)汽車配套的半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)了續(xù)航里程超1000公里，比其第一代車型提高了一倍,。此外,，國(guó)軒高科透露，其半固態(tài)電池預(yù)計(jì)將在2022年四季度開始小批量量產(chǎn)裝車,，在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,。

所以,，半固態(tài)電池相對(duì)于全固態(tài)電池,，時(shí)間優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)是明顯的。而且關(guān)鍵在于,，半固態(tài)可以提高安全性（安全性是相對(duì)的,，超過(guò)一定的節(jié)點(diǎn)后，更高的安全也無(wú)意義）,。從業(yè)內(nèi)研發(fā)固態(tài)電解質(zhì)的目的來(lái)說(shuō),，首先就是為了解決安全性問(wèn)題，解決安全性問(wèn)題之后,，才敢去提升,。

值得注意的是,，固態(tài)電池也存在安全隱患。將于2024年在日本橫濱建立首家全固態(tài)電池試點(diǎn)工廠的日產(chǎn)汽車,，其負(fù)責(zé)先進(jìn)電池研發(fā)的副總裁土井三浩（Kazuhiro Doi）就說(shuō),，“固態(tài)電池的能量密度是目前鋰離子電池的兩倍，因此就像一個(gè)更危險(xiǎn)的潛在炸彈,。如果發(fā)生重大事故,，固態(tài)電池可能會(huì)比現(xiàn)在的電池更具災(zāi)難性?！彼?，需要針對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行更加全面的安全驗(yàn)證。

從制造層面來(lái)說(shuō),，以衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)電池為例,，其制造工藝流程和裝備與目前鋰電池的90%以上通用。當(dāng)然,，關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié),，比如混料、注液和原位固態(tài)化等環(huán)節(jié),，操作方式和現(xiàn)在的鋰電池不一樣,，成本會(huì)增加很多。但是,，這個(gè)成本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全固態(tài)電池的,。

此外，全固態(tài)的應(yīng)用還有很多問(wèn)題,，比如低溫性能,、成本、規(guī)?；慨a(chǎn)的裝備突破等,，包括很多的技術(shù)難關(guān)需要解決，如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率較低,、固固接觸界面的阻抗上升等,。

這里解釋下“固固接觸界面的阻抗上升”,，這個(gè)問(wèn)題分為物理層面和化學(xué)層面,。物理層面，由于電池充放電循環(huán)中材料會(huì)發(fā)生體積變大或變小,，產(chǎn)生“枝晶”問(wèn)題,，而正極和電解質(zhì)的顆粒與顆粒之間、層與層之間容易產(chǎn)生縫隙,，造成接觸不良影響離子和電子的傳輸，導(dǎo)致電池阻抗增加，容易發(fā)生極化問(wèn)題,，電池的倍率性能下降,。

所以，無(wú)論從設(shè)備兼容性,、成本控制,、技術(shù)實(shí)現(xiàn)以及性能表現(xiàn)，固液混合電池都完勝量產(chǎn)還沒有影子的全固態(tài)電池,，也算是液態(tài)鋰離子電池的現(xiàn)實(shí)“平替”對(duì)象,。

其實(shí)，從常識(shí)來(lái)說(shuō),，自然界能讓能量流動(dòng)的物質(zhì),，幾乎都是液態(tài)，固態(tài)天然就沒有流動(dòng)性,。

所以,，全固態(tài)電池有可能真的是個(gè)永遠(yuǎn)到不了終點(diǎn)的概念。而固液混合的半固態(tài)電池可能才是現(xiàn)實(shí)的終極路線,。

畢竟,，續(xù)航能超過(guò)1000公里的半固態(tài)電池，無(wú)論是性能還是成本都能達(dá)到要求的話,，又何必舍近求遠(yuǎn)再去搞全固態(tài)電池呢,？