2024年以来，固态电池频繁出现在大众视野里。
7月29日，在上汽集团召开的2024年第一次临时股东大会上，上汽集团新任总裁贾健旭透露，全固态电池已经开启了500天投产计划，进入投产倒计时。此前，上汽集团宣布，基于聚合物-无机物复合电解质技术路线的上汽全固态电池，将于2026年实现量产。
中科院之声于近日在其微博官宣，中国科学技术大学开发出一种用于全固态电池的新型硫化物固态电解质，该材料在具有硫化物固态电解质固有优势的同时，相较其他硫化物固态电解质，成本更加低廉、更适合商业化。
5月下旬更有一则消息称，中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发，宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。并且有多位知情人士表示，这一史无前例的项目是由政府相关部委牵头，旨在鼓励企业研究全固态电池技术。
各家企业也纷纷缩短了固态电池量产的预期时间。不同于此前提及的2030年量产全固态电池，近来宁德时代、欣旺达、清陶能源、卫蓝新能源等多个企业都把量产及上车时间定在了更近的2027年。
固态电池到底有什么魔力？它真的会颠覆现有的电池格局和技术吗？
多种技术路线并存
与传统的液态锂电池相比，全固态电池有更可靠、更安全、能量密度更高等优势，正在成为新能源领域的必争之地。随着下游行业对电池能量密度和安全性的需求拉动，全固态电池作为一种新质生产力，正在进入发展的快车道。
目前公认的固态电池技术路线有三种，主要是电解质的区别，分为聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质。由于这三种技术路线各有其优缺点，业内并没有确认哪种技术路线占上风，因此企业均有布局。
具体来看，聚合物固态电解质成熟度较高，加工性好且成本低，很多生产环节可以与现在的电解液设备共用，所以转型难度最低。“现在小规模生产的主要就是这种。但是聚合物固态电解质的缺点也很明显，它的导电率和稳定性都不算优秀，大概率只是用来过渡。欧洲企业此前多聚焦于这条技术路线。”中科固能新能源科技有限公司董事长吴凡告诉《华夏时报》记者。
氧化物固态电解质现在研究的比较多，虽然电导率较高，但规模化制造困难。
硫化物固态电解质的导电率高，加工性好，但也存在着遇水会产生有毒气体，生产制备工艺复杂且成本高等缺点。宁德时代近期表态称，更看好硫化物路线的全固态电池。
不过根据欣旺达动力提供的数据，硫化物全固态电池的成本预计为当前液态锂电池的数倍，且未来3—5年有多少降本空间还很不明朗。
吴凡也赞同上述说法。他表示，目前，硫化物固态电池材料的市场价格非常高，批量化制备对技术、工艺、设备、产业线都是极大考验。“固态电解质材料实现更低成本的量产，是全固态电池产业全面起飞前必须啃下的硬骨头。”
“目前，全固态电池的技术路径并没有实现全球统一，而固液混合的电化学原理与液态锂离子电池是相同的，不属于颠覆性技术，是提升安全性的技术之一。半固态电池正在试装车，但是良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命这些问题还需要解决，且充电倍率一般会有所下降，循环寿命也很难跟液态电池相比，这些都是现阶段需要解决的问题。”中国科学院院士欧阳明高在中国汽车动力电池产业创新联盟2024年度大会上指出。
各国加紧量产步伐
作为一种未来可能颠覆新能源市场格局的前瞻技术路线，各国都在加紧固态电池的量产步伐。
日韩方面，以传统电池巨头为代表，根据各公司公告及官网披露的信息，松下、村田、LG新能源、三星等企业均以硫化物全固态电池研发为主，目前村田已实现小批量生产，LG新能源计划于2026年实现半固态商业化。
欧美方面，以新兴固态电池公司为主，代表企业有QuantumScape和Solid Power，两者通过与欧美老牌汽车巨头合作，推进固态电池产业化进程。根据QuantumScape公司官网，其在2023年已试产了部分固态电池，并计划在2025年实现量产。根据宝马和Solid Power公司公告，Solid Power将与宝马共建固态电池中试线，并于2023年10月向宝马交付电动汽车固态电池A样。
中国则是传统电池企业和固态电池新势力共同发力。根据各公司公告、官网及微信公众号信息，宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、赣锋锂业等公司已推出固态电池相关专利技术，并逐步完成量产与装车。其中，赣锋锂业进展最快，2021年已装载东风E70电动车，2023年已具备2GWh固态电池产能。另外，以清陶能源、辉能科技、卫蓝新能源为代表的新兴固态电池公司，在规划中的产能可达到235GWh。2024年4月，上汽旗下的智己汽车发布智己L6，搭载了与清陶能源共同研发的第一代固态电池。另外，高乐股份、红豆股份等跨界布局的电池厂商也有固态电池产能布局。
欧阳明高表示，从已披露的信息可以看出，日本和欧美在全固态电池方面加大了研发力度，意图改变目前在液态锂电池方面落后于中国的局面。
产业化还需时日
有专家表示，目前我国固态电池技术处于产品导入前的萌芽阶段，“固态电池安全性会逐步提高，目前认知还不全面，能否达到本质安全还需要从正极、负极等多个路径进行充分验证。”中科院物理研究所研究员李泓坦言，全固态电池成本过高、制作条件严苛、商品化属性不足，也制约着当下固态电池快速发展。
“全固态电池的研发并没有想象中那么美好。从产品到商品，再到具备成本优势，将会是一个漫长的过程。”吴凡谈道。
成本高昂是首要原因。中国科技大学研究员马骋从经济学角度解释了问题的根源：商业上可行的固态电池电解质的生产成本必须低于每公斤50美元，但硫化物电解质的价格通常超过每公斤195美元。
马骋表示:“尽管世界各地的研究人员都在努力通过各种方法降低成本，但长期的探索表明，实现这一目标是相当困难的。”
不过，马骋团队近期公开发表了一项技术成果：一种用于全固态电池的新型硫化物固态电解质，其原材料成本每公斤仅14.42美元，不到其它硫化物固态电解质原材料成本的8%。
“我们正在努力攻克硫化物固态电解质的成本问题，氧硫化磷锂作为一种新材料，在性能上有望实现进一步提升。”马骋表示。
其次，固态电池亦存在安全方面的挑战。
吴凡谈道，固态电解质虽然具有高机械强度，但仍然难以完全抑制锂枝晶的生长和实现锂金属的均匀沉积。锂金属可能在负极表面形成枝晶，甚至在固态电解质内部成核，导致电池短路，从而引发安全风险。“如果固态电池在事故中被刺破，其泄漏物会与氧气发生反应，产生有毒气体，进一步造成驾乘人员死亡。”
与此同时，固态电解质的热稳定性也并非绝对。一项研究发现，不同类型固态电解质的热稳定性有所差别，不能一概而论。例如，聚合物固态电解质的热分解温度超过200摄氏度，氧化物固态电解质超过1000摄氏度，硫化物固态电解质超过400摄氏度。在氧化物中，1400摄氏度以上烧结的磷酸锗铝锂遇到锂会发生热失控反应，而锂镧钛氧、固态陶瓷电解质就没有热失控现象。可见，不是所有的固态电解质都具有稳定性，即便是经过高温烧结的氧化物电解质的粉体依然不能保证绝对的安全，而是与其本身的化学反应活性有关。
新技术的发展总是伴随着争议。根据各家企业公布的时间表，未来几年，将是固态电池攻坚的关键阶段，谁最先破题，让全固态电池走出实验室实现真正的量产应用，谁就有机会引领市场需求，在电动汽车时代占据更大主动权。