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随着全球对清洁能源和可持续发展的需求不断增加，固态电池凭借其高能量密度、高安全性、长寿命等优势，逐渐成为电动汽车和储能领域的热门技术。而电动汽车固态电池已成为全球汽车企业竞争的焦点。
锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。电解质有两种形式：液体和固体。锂离子电池目前主要采用液体有机溶剂电解质。目前，液态锂电池的综合性能，无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，在各种技术的支撑下几乎已经达到了极限，技术上想要取得新的突破也变得越来越困难。![]()
在更高的安全性和能量密度的要求下，固态电池被引入。固态电池采用具有高离子传导性和稳定性的固态电解质来替代易燃易爆的有机电解质。同时，在正负极材料方面，固态电池可以继续沿用液态锂电池材料体系，有更大的升级空间。与传统液态锂电池相比，固态电池具有能量密度高、安全性高、寿命长等优点。根据电池中液态电解质含量的不同，固态电池可分为全固态、准固态和半固态三种类型。其中，全固态电池不含任何液态电解质，准固态电池液态电解质质量百分比小于5%，半固态电池液态电解质质量百分比为低于10%。现阶段，电动汽车固态电池行业尚未就固态电池的技术路线达成共识。根据电解液的不同，市场上主流的固态电池可分为聚合物、氧化物和硫化物三种技术路径。
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聚合物是三种技术路线中最先推广商业化应用的，但尚未形成趋势。聚合物的优点是易于加工，与液体电解质现有的生产设备和工艺兼容，机械性能良好，且比较柔软，但它的缺点也是致命的。固态锂聚合物电池需要在60℃高温下正常充放电，且聚合物本身化学稳定性较差，无法应用于高压电池正极材料（如钴酸锂、高镍三元、 ETC）。另外，聚合物的热安全性不强，在高温下可能发生着火甚至燃烧。欧洲是最早推动聚合物固态电池产业化的地区，但目前，欧洲正在逐步转向投资。欧洲著名汽车厂商多次投资全球电池企业。大众、宝马、奔驰等都投资了相应的初创公司，以争取下一代全固态电池的竞争力。![]()
日本和韩国致力于硫化物路线。硫化物在三种材料体系中具有最高的电导率，并且具有较宽的电化学稳定性窗口（5V以上）。然而硫化物的热力学稳定性很差，如何保持高稳定性是一个大问题。此外，硫化物仍然无法避免锂枝晶的生成。在生产层面，由于硫化物容易与空气中的水和氧气反应生成剧毒的硫化氢气体，因此硫化物固态电池的制备工艺相对复杂。总体而言，硫化物在所有固态电池中潜力最大，众多动力电池龙头企业（丰田、本田、LG等）选择其作为主要技术路径。我国现阶段重点发展氧化物路线。氧化物具有良好的导电性和稳定性，热稳定性可达1000℃，并且具有良好的机械稳定性和电化学稳定性。然而，与硫化物相比，氧化物的电导率仍然较低，这使得氧化物固态电池的性能遇到容量和倍率性能有限等一系列问题。此外，氧化物的坚硬特性导致由氧化物制成的全固态电池将是孔隙率非常高的电池，而这些孔隙无法传导锂。因此，我国目前研发的氧化物固态电池实际上是在固液混合方向，既有氧化物的固体电解质层，又有电解质的渗透，可以填充孔隙，使其具有完整的锂传导通道。国内多家固态电池企业（Beijing Welion, Jiangsu Qingtao, Ningbo Ganfeng, and Taiwan Huineng）都选择了基于氧化物材料的固液混合技术路线。我国半固态电池已达到行业领先水平，全固态电池仍需突破。由于全固态电池的技术和工艺问题尚未完全解决，中国电池企业普遍选择“从液态到半固态再到全固态”的逐步发展路线。中国车企积极与固态电池企业合作，如蔚来汽车与卫蓝新能源合作，北汽、上汽、广汽投资清陶能源等，车企的进入为电池企业提供了资本方面的多重保障、技术和客户，并加速半固态电池的商业化。目前，中国多家电池企业的半固态电池技术已达到国际领先水平。日本较早进行全固态电池的规划和布局，目前在技术上处于全球领先地位。从全球范围来看，日本、韩国等地动力电池创新开发能力较强。2000年至2022年3月末，就全球全固态电池相关专利数量而言，韩国三星电子排名全球第四，其余前5名均为日本汽车企业，其中丰田汽车（Toyota Motor）排名第一，拥有1331项已知专利，是排名第二的专利数量的三倍。![]()
丰田自20世纪90年代起就开始研究EV固态电池，并拥有广泛的应用专利，从电池本身的结构到材料和制造工艺。2016年至2020年，丰田专利数量增长了约40%，日本成为拥有电动汽车固态电池技术专利最多的国家。半固态电池产业化前景广阔。与液体电池相比，半固体电池的材料体系变化较小，仍然使用隔膜和液体电解质。通过减少电池内部液体电解质的含量，可以在一定程度上提高电池的比能量和安全性。其制备方法大多遵循传统锂离子电池技术和设备技术。依托中国成熟的产业链和较高的新技术使用意愿，中国电动汽车固态电池产业化进程相对较快。全固态电池短期内难以实现量产。一方面，全固态电池还存在有待攻克的技术难点。例如，固态电解质的离子电导率远低于液态电解质，导致电池内阻显着增加，电池循环性能差，倍率性能差。另一方面，高昂的成本严重制约了全固态电池的商业化。此外，全固态电池产业尚不具备规模化生产的基本条件：
- 全球一流电动汽车企业均未开展全固态电池与整车匹配的测试验证。
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电动汽车固态电池市场潜力巨大固态电池在能量密度和安全性方面具有液体电池无法比拟的优势。固态电池技术的突破和产品成熟度的提升，不仅满足了市场对高性能、安全性和可持续性的需求，也使得资本市场对行业的信心不断增强。在行业乐观和多方布局下，固态电池行业有望实现快速发展。相关机构预测固态电池未来市场，2023年有望成为半固态电池元年，预计到2026年初步形成规模。公开资料显示，全球多家新能源车企均宣布将于2023年开始小批量装载半固态电池。宝马、奔驰、大众、丰田等全球领先车企均计划推出电动车2025年左右配备固态电池的车辆。Deepal、immotors、广汽艾安、Hiphi等汽车制造商普遍计划到2025年在车辆上安装半固态电池。随着半固态电池的技术发展和电动汽车需求的不断增长，半固态电池的市场渗透率预计到2026年电池占比将接近5%。电动汽车固态电池带来的新产业机遇电动汽车固态电池的发展可能会对现有产业链和整个产业体系产生一定的影响，但也给相关产业带来了新的机遇和发展空间。检测与评估：由于电动汽车固态电池的不同特性，需要开发新的检测方法和设备来评估电池的性能、安全性和稳定性。生产设备：电动汽车固态电池的生产工艺与传统液态电池不同，因此需要开发和完善相关生产设备。生产效率：电动汽车固态电池的生产过程中，与液体电池相比，存在温度、压力等差异，可能对生产效率和能耗产生影响。产业体系演进：传统电池制造业需要转型调整，以适应电动汽车固态电池的发展趋势。同时，电动汽车固态电池的应用将带动材料供应商、设备制造商、系统集成商等相关产业链的发展，形成新的产业生态系统。![]()
现阶段，中低端汽车厂商更倾向于使用传统液态电池。一方面，固态电池的成本仍然较高，限制了其在中低端汽车市场的应用。中低端汽车通常注重性价比和价格竞争力，因此对于这些汽车制造商来说，采用固态电池技术可能会增加产品成本，从而影响市场竞争力。另一方面，固态电池技术相对于传统液体电池来说相对较新，其技术可靠性和稳定性还有待验证。中低端汽车制造商更倾向于采用经过验证且相对成熟的技术来降低技术风险。高端汽车制造商将更快地采用固态电池技术。与中低端汽车相比，高端汽车市场的消费者更加注重技术创新和科技含量。固态电池技术具有能量密度高、安全、快速充电等优势，更符合高端汽车市场的高性能需求。需要指出的是，随着固态电池技术的不断发展和成本的进一步降低，也有望在中低端汽车市场得到推广。随着技术的成熟和商业规模的扩大，固态电池技术未来有望对整个汽车行业产生深远的影响。https://www.takomabattery.com/ev-solid-state-battery/
