正逢其时，中国锂电产业“应战”全固态电池

（文/李沛 编辑/徐喆）“2030左右全固态电池产业化突破的可能性极大，我们要敲响警钟，我们要全力以赴，我们要只争朝夕，要有这个紧迫感”。

在日前举行的中国全固态电池产学研协同创新平台（CASIP）成立仪式上，中国科学院院士、清华大学欧阳明高教授针对全固态电池领域国际间产业竞争，发出了这样的呼吁。

在我国锂电产业已经建立起堪称统治性地位的当下，欧阳院士的呼吁绝非危言耸听，宁德时代、弗迪电池、中创新航、孚能科技、蜂巢能源、亿纬锂能、清陶能源、卫蓝新能源等一众头部企业齐齐到场，也显示出本土产业界对这一挑战的重视。

固态与半固态，岂止“一字之差”

全固态电池，被公认为解决锂离子电池本质安全性的必由之路，且其能量密度具有较当前电池材料体系2-3倍乃至更高的提升潜力，然而多年来。全固态电池固-固界面的离子输送动力学难题仍未得到根本性解决，因此国内外不少固态电池领域初创企业退而求其次，通过添加一部分液态电解质来改善界面性能，进而根据液态电解质含量划分了所谓的半固态电池、准固态电池。

不久前，某家新势力车企已经通过一次历时14个小时的超长直播，向外界展示了其150kWh电池包的千公里续航能力，据报道采用的正是卫蓝新能源开发的半固态电池技术，另据观察者网公司频道了解，清陶能源的半固态电池同样有望在今年装车亮相。

尽管有知情人士向观察者网透露，150kWh半固态电池包目前成本高达25万元，对应单位成本达到了1.6元/WH，使其尚无可能大规模部署，但上述进度横向对比仍然称得上遥遥领先。

不过在固态电池领域，全球产业化格局则有着相当大的不同，固态与半固态电池技术体系，绝非“一字之差”。

对于半固态电池而言，传统材料体系与涂布、注液、化成等关键工艺工装有相当大的继承性，然而全固态电池与现有锂电材料、结构和制造工艺工装之间的差异则相对更高，从零到一建立技术体系与供应网络、商业生态，难度之大可想而知。

正因如此，对中国是否需要在当下大力发展全固态电池，舆论场上此前存在着不同的观点。在前述活动中，欧阳明高院士对这个议题进行了发人深思的分析。

欧阳院士坦言，考虑到成本与成熟度差异，“就算是全固态电池搞出来，就算是2030年产业化，要想替代液态锂离子电池50%市场份额至少需要二十到三十年”，然而从产业话语权的角度看，全固态电池的影响力不容忽视，特别是其作为动力电池装车量产后，“对于汽车技术而言1%是很重要的市场份额，市占份额不需要替代到50%，替代1%就已经具有突破性意义”，而除了产业话语权，固态电池所代表的全新技术体系，也将为中国锂电产业打破低水平价格内卷、在价值链上进一步攀登创造条件。

同样不能不提及的是，由于中韩等锂电强国现有产业配套优势难以渗透到这一细分领域，美日欧等发达经济体已不约而同将全固态电池目为锂电“弯道超车”的理想突破口，在竞争者加码投入的情况下，中国锂电产业除了“应战”别无选择。

日本产业化“赢在起点”？

在竞逐全固态电池产业化“圣杯”的竞赛中，日本是一个最常被提及的参照对象，从专利数据看，目前日本在全固态电池领域专利布局优势明显，丰田、松下、出光兴产分列全球前三大专利持有人，且相互之间还有着长期而密切的商业合作，如丰田公司的车用镍氢电池、锂电池，就主要来自于其与松下合资组建的Primearth、Prime Planet公司，而其固态电池技术早在2013年就已与出光兴产开始联合研发。

凭借着这样的地位，当去年10月丰田高调宣布推进2027年前后全固态电池量产，才会在全球锂电产业界引发巨大震动与关注。

不过就此断言日本在全固态电池产业化上已“赢在起点”，却也言之过早。

正如欧阳明高院士所言，全固态电池产业化面临从基础研究到商业应用的一系列艰巨挑战，对从原料到基材生产、电芯/电池包装配、电池生产应用到电池回收的全生命周期产业链都会造成颠覆性变革，产学研之间的协同至关重要，而目前美日欧三方在生态培育上却依然处于各有短板的状态。

基础研究上堪称巨人的日本企业，却在推进全固态电池量产上给人绵软无力的感觉，根据丰田与出光兴产方面联合披露的信息，其硫化物路线全固态电池的小型试产线，也仅仅是在2021年11月才建成运行，量产工艺的贯通和稳定还有待时日。

相比之下，美国两大全固态电池初创企业Solid Power和QuantumScape，在产业化上反而更具能见度，以至于弗劳恩霍夫协会编写的报告《固态电池路线图2035+》中点评全固态电池领域各主要国家布局，直言虽然日本被视为固体电解质材料研发的全球领导者，但韩国、美国和中国在产业化能力方面被评估为与其并驾齐驱，而在全固态电池的试生产方面，美国被认为领先于中日韩。（For pilot production of solid-state batteries, the USA is seen as leading ahead of Japan, South Korea and China.）

不过有必要强调的是，美国企业在“产”上的活跃，离不开欧洲车企在“用”上的积极扶持，QuantumScape与Solid Power均标榜其与欧洲大型车企的合作关系，除了近期被爆炒的QuantumScape样品向大众送测，Solid Power则拟向宝马集团授予其全固态电池设计和制造技术许可。

除了德国车企对导入测试的积极态度，欧洲本土全固态电池初创企业也有着相当特色，如SOLiTHOR是从IMEC分拆成立的固态电池新秀，在生产工艺创新上颇具特色，而Basquevolt、ITEN等欧洲创企，在产品应用场景上也有不少可供借鉴的探索。

谁在起跑线上领先半步？答案恐怕并非毫无争议。

重新审视“杀手应用”

如上文所述，全固态电池所代表的不仅仅是电解液的替换，而是从材料体系到电池结构、制造工艺的全面变革，对锂电产业有望带来重大影响。

例如当下锂电技术路线普遍以三元和磷酸铁锂两分，这样的技术范式之所以成型也与液态电解质的制约密不可分，有固态电池厂商人士就曾指出：“如果没有这个限制（液态电解质）了，我们完全可以放飞自我，我们无论是正极还是负极材料有更多的选择……这里头不停地在电解液上做加法，今天加这个添加剂，明天加那个添加剂。正极材料、负极材料表面做处理，要考虑界面的稳定性，做了大量的加法的工作。但是真正的固态电池体系里面我们其实可以开始做减法的工作了，这里头最直接的一点，为什么现在正极材料只能选三元和铁锂，因为我们的电化学窗口只有这个，你超过4.2V结构不稳定了，但是超过4.2V的电压材料有没有？有的是，这是不是未来固态电池未来的优势呢？这个答案一定是肯定的。”

同样应该深度思考的是，全固态电池在应用场景上，是否也会是或者只能是对现有锂离子电池的替代？

真空管与晶体管之间的交替历史，或许会给我们提供有益的借鉴。

上世纪四十年代末贝尔实验室发明晶体管之后，曾将这一颠覆性技术授权给RCA等当时的真空管市场巨头，然而已经建立起电子元件市场统治地位的巨头们，虽然同样重视晶体管技术潜力，并对此投入大量研发资源，然而其应用思路却是在现有系统产品中替代真空管，而早期晶体管恰恰在性能表现上落后于真空管，迟迟无法打入台式收音机、落地电视机、早期数字计算机等“主流”市场。

然而在RCA等企业对标应用需求埋头迭代研发的时候，来自日本的索尼公司却推出了世界上第一台电池供电的袖珍晶体管收音机，一举在主流市场之外找到了“杀手应用”，新的产品形态上，晶体管低功耗、紧凑耐用等优点被充分发挥，而其音质处理的短板在青少年消费人群中则并未受到挑剔。

直到晶体管产品成熟度最终时期得以“登堂入室”，一直认为自己在正确方向前进的真空管巨头们才如梦初醒，但调整航向应对晶体管商业生态的挤压却为时已晚。

由此观之，在对全固态电池的讨论中，其“杀手应用”也理应得到重新审视，除了乘用车动力电池这一场景之外，消费类、小动力、固储乃至中大型商用车，或许也能够找到全固态锂电池早期应用的蓝海，从可预见的成本与性能组合看，航空器的纯电与混动浪潮中，全固态电池更是十分贴合需求的选项之一。

总体而言，在渐近式创新的半固态技术路线之外，中国锂电产业的确需要防范激进式创新的全固态技术路线带来颠覆性风险，而在这一领域，虽然既有供应链的优势被大幅削弱，但中国锂电产学研用共同体过往二十多年积累的理念、习惯等默会知识，同样有望帮助其在国际竞争中“赢在终点”。