新能源下一个风口，固态电池能否成为电池的终极形态？

新能源汽车发展势不可当 现有锂电池仅是中间产品

新能源汽车行业经过十年的发展已经在全球势不可挡，未来还将受到智能化地提升，发展空间巨大。目前来看全球新能源汽车主要消费地有三个地区，分别是欧洲、中国和美国，欧洲由于执行最严碳排放标准且在大幅补贴政策的推动下新能源市场发展迅猛，部分北欧国家渗透率已经达到80%，中国则在新能源新车型产品力的推动下C端市场不断放量，已经进入消费驱动增长的阶段，美国方面总统拜登上台后主推新能源，推出提案计划提供高达300亿美元的补贴，单车最高可达1.25万美元，政策通过后美国新能源汽车市场将迎来大爆发，有望接过中国、欧洲的增长棒，带动全球新能源市场继续高歌猛进。

但不可否认的是，现有液体锂离子电池缺点较多，其能量密度较低，是否真正环保还有待观察，且容易泄露，散热性也不行，由于无法有效抑制锂枝晶生长导致电池很容易爆炸，非常不安全，电池使用寿命也较短，故众多车企认为其仅是中间产品。

固态电池有电众多 有望成为电池终极形态

固态电池就是采用固态电解质的电池，1980年锂电池之父美国科学家约翰·古迪纳夫就提出了固态电池的概念，被认为是电池的终极形态，与液态电解质相比，固态电解质优点较多，首先电池安全性得到极大提高，因为固态电解质机械强度高，且不会形成漏液，不会受到锂枝晶的刺穿影响使得电池短路，极大地提高了电池的安全性，同时电压温度，可以采用锂金属负极大幅提高电池的能量密度，完美解决目前新能源汽车的里程焦虑问题，续航可超过1000公里，另外固态电池无需电液和隔膜，极大地简化了电池结构，推动电池向轻量化迈进，是锂电池的未来方向。

多种路线研究齐头并进 谁能胜出尚且存疑

固态电解质(SSE)现有四种研究路线，主要分为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质。

硫化物电解质在室温下离子电导率较高，同时具备高变形能力适用于目前的粘合剂和有机溶剂，与正负极兼容性较好。但硫化物电解质也存在较多问题，如对空气较为敏感，且本身不稳定，暴露在空气中易发生水解反应，导致电导率大幅下降，且硫化物合成过程及相应电池的组装过程均需在惰性气体中进行，导致其成本极高。

氧化物固态电解质按物质结构可分为两类：晶态电解质和玻璃态(非晶态)电解质。晶态电解质包括石榴石型、钙钛矿型等，玻璃态(非晶态)电解质包括反钙钛矿型等，石榴石型是目前研究热点。氧化物固态电解质锂离子迁移数接近于1，电化学窗口超过5V，比较稳定，热稳定性好，机械强度高。但氧化物电解质在室温下离子电导率较低，且与电极相容性较差。

聚合物固态电解质指含有聚合物材料且能够发生离子迁移的电解质，由高分子主体物、金属盐和添加剂三部分复合而成。高分子主体物含有能配位的电子基团，提供支撑和离子传递作用，通常选择介电常数高、具有极化基团的有机聚合物。金属盐则提供金属离子，一般是离散常数高且稳定性好的锂盐，加入少量添加剂改善电解质性能，可以使聚合物基体发生溶胀转变为凝胶状态，提高离子电导率。聚合物固态电解质成本低且机械性能好，但也存在着室温条件下性能较差等问题。

由于以上三种固态电解质路线均有一定缺点，因此多种电解质复合成为新的研究路线，目前主流复合固态电解质主要有层状聚合物-无机复合固态电解质、混合型聚合物-无机复合固态电解质、无机-液态复合固态电解质和框架材料-液态复合固态电解质等，复合固态电解质结合了多种固态电解质的优点，能够大幅增加固态电池的性能。

大量资本入局 固态电池已成行业新风口

固态电池的诸多优点也吸引着资本提前进入，全球主流汽车厂商都提前布局了固态电池，持续地向前沿电池领域投资，特斯拉自不必说，作为全球新能源汽车龙头，特斯拉的电池技术也明显领先，在固态电池领域不不逞多让，其子公司Maxwell的半固态电池已经可以量产，固态电池领域也拥有很多专利。

除了特斯拉，固态电池不可不提的车企就是丰田，作为全球拥有最多固态电池技术专利(超过1000项)的车企，尽管目前新能源发展遭遇困境，这仅是因为自身战略决策失误，在技术领域丰田仍是无可争议的王者。随着丰田新能源加速转型，到2030年将力争在全球市场达到550万辆电动汽车的销量，并且实现全固态电池持续的、稳定的量产。

其他车企也纷纷行动，现代、奔驰和Stellantis投资了Factoria，Factorial拥有FEST技术，已成功开发出在室温下运行的40Ah的固态电池。而大众则早在2018年就向美国固态电池公司Quantum Scape投资了1亿美元，目前投资额仍在不断增加，Quantum Scape计划在2025年推出商业化固态电池产品，目前已经完成了1100次循环测试。

宝马和福特则以1.39亿美元投资了固态电池初创企业Solid Power，该公司预计今年就推出试验产品，2024年就实现商业化，现代和三星SDI也投资了Solid Power。日产则自行研制固态电池，计划于2024年开始量产，横滨工厂已经动工，2028年推出商业固态电池车型，通用则押注了另一家知名固态电池企业SES。

征途慢慢 固态电池商业化之路道阻且长

从时间点来看，固态电池的发展仍处于起步阶段，虽然已经有很多固态电池企业实现上市，但商业计划表显示基本在2025年前后才能实现商业化，而且该时间仍是小批量产出，仅是为了匹配车企的测试，最乐观的来看固态电池大规模的量产需要等到2030年，超高的生产成本和难以解决的界面问题、化学稳定性问题等目前都难以看到解决的趋势，尽管固态电池十分美好，但我们在真正应用之前还有很长的路要走。