李斌給蔚藍新能源出了個難題——為蔚來ET7設計乙個150度的電池，讓這款轎車的續航里程可以達到1000公里，但電池的重量不能超過600公斤。 搭載蔚來ET7的100度液態電池重量達到555公斤，蔚藍新能源半固態電池重量僅增加20公斤至575公斤。 顯然，這是一種具有更高能量密度的電池。
2021年1月9日，蔚來宣布ET7將採用固態電池技術，次日李斌駁斥了2022年量產的“固態電池”，準確地說是半固態電池的傳聞。 2023年12月，李斌駕駛搭載半固態電池的蔚來ET7行駛了1044公里。 預計今年5月和6月，這款半固態電池將出現在蔚來的換電站。
2023年也被許多業內人士視為固態電池技術的第一年。 鋰電池的四種主要材料是正極、負極、電解液和隔膜。 電解液和隔膜的作用是實現鋰離子的自由穿梭。 固態電池用固態電解質代替電解質，解決電池安全問題。 同時，固態電池可以搭配能量密度更高的正負極材料，提高電池的能量密度。
圖視覺中國。
電池技術的迭代本質上是不同材料體系之間的競爭，其演化歷史是人類“馴服”不同材料，努力在能量密度、安全性、成本等維度之間尋求平衡的過程，固態電池被認為是可以平衡多種需求的“終極電池”。
在固態電池賽道上，從傳統的液態電池巨頭到初創企業，都希望複製中國企業過去在液態電池領域的成功。 21世紀初，比亞迪進入電池行業時，磷酸鐵鋰電池還不是一條成熟的技術路線，但通過技術迭代，最終帶動了整個產業鏈的發展。 固態電池被認為也為產業鏈提供了這樣的出路。
固態電池技術風口
中國固態電池領域的兩家“獨角獸”企業：青島能源完成G+輪融資，估值約260億元; 蔚藍新能源的估值約為157億元。 2023年以來，兩家“獨角獸”公司動作頻頻。
蔚藍新能源成立於2016年，擁有蔚來、吉利、華為、小公尺、路特斯等多家車企和汽車產業鏈參與者。 蔚來持有近15股股份，是第一大單一股東。
青島能源先後引進北汽、上汽、廣汽等國有汽車集團作為戰略投資股東。 2023年5月，上汽集團表示，投資不超過27億元，間接持有約1529股，成為其第二大股東。
汽車公司之所以押注固態電池技術，正是因為液態電池無法平衡安全性和能量密度。 與液態電池的兩條主流技術路線相比，磷酸鐵鋰電池比三元電池更安全，但能量密度無法與之相比。 蔚藍新能源董事長於惠根對《中國新聞周刊》表示，固態電池已經獲得了機會。
根據電解質材料的不同，固態電池有三種技術路線：氧化物、硫化物和聚合物。 其中，硫化物作為電解質材料具有更高的電導率，但製備難度更大，而我國對氧化物技術更感興趣。
正是因為中國企業選擇了更多的氧化物技術路線，液態電池和全固態電池之間才出現了“灰色地帶”，即“半固態電池”。 “根據電解液的含量，電池可分為液態、固液混合態和全固態。 當今市場上的“固態電池”是乙個比較籠統的概念，只要加入固態電解液，降低電解液含量，就算是固態電池技術的一種應用。 從液態電池到全固態電池是乙個循序漸進的過程，蔚藍新能源量產的半固態電池已經將電解液含量降低到10以下，屬於固液混合態的初始階段，但當這個比例下降到1以下時，就接近全固態電池了。 “於惠根告訴記者。
電池中的電解液向固態電解質的轉變可能會降低電池的能量密度，而能量密度的增加主要取決於正負極材料的變化。 於慧根喜歡把正負極比作兩個“怪獸”，電解液只能“馴服”低階“怪獸”，因為可用的正負極材料有限，其能量密度在300Wh kg左右，目前主流液態三元電池的能量密度為260 280Wh kg。 從液態電池到半固態電池，再到全固態電池，馴服“怪獸”的能力其實在提公升，可以使用能帶來更高能量密度的正負極材料。 “最典型的是負極材料的變化，液態電池的負極材料只能用石墨，蔚藍新能源交付給蔚來的半固態電池，在負極材料中已經摻雜了矽，最終能'馴服'鋰金屬負極的可能就是全固態電池了。 “矽陽極的理論克容量是石墨陽極的10倍。
類似的故事也發生在積極的一端。 2019年，“811電池”因多起自燃事故陷入爭議，“811電池”是正極材料中鎳鈷錳含量比為8：1：1的三元鋰電池。 於惠根告訴記者，正極材料中的鎳含量越高，能量密度越高，但由於鎳的活性更高，因此更難被“馴服”。 但半固態電池可以馴服鎳含量高達90%的正極材料。
馴服的過程也是電池變得更安全的過程，最直觀的表現就是工作溫度區的變化，當電流溫度超過55時液態電池就會停止工作，而半固態電池、全固態電池會把這個上限提高到。
用餘惠根的話來說，固態電池技術的特點是“三高”、高安全性、高溫面積、高能量密度，對應著新能源汽車的三大核心焦慮：一是安全焦慮，除非刻意破壞，否則碰撞和過度充電引起的自燃將成為過去。 二是低溫焦慮，液態電池冬季“打折”是常態，尤其是磷酸鐵鋰電池。 雖然固態電池的低溫效能沒有得到明顯提高，但它可以在高溫環境下工作，因此固態電池可以絕緣、絕緣、加熱，使其在低溫環境下不工作。 二是里程焦慮，以蔚來ET7量產的半固態電池為例，標稱續航里程超過1000公里。
雖然一些搭載液態電池的新能源汽車也可以達到1000公里的續航里程，但余惠根表示，這些汽車的代價是能耗更高。 “這也是目前很多車企不追求1000公里續航的原因，液態電池能量密度有限，增加續航里程的唯一途徑就是增加電池，這樣推高了車輛的重量，提高了能耗。 固態電池技術可以通過提高能量密度來增加車輛的續航里程，同時減輕車輛的重量。 ”
他告訴記者，車輛每減重100公斤，能耗可降低3 10，以3的下限為標準，蔚藍新能源已經為大眾計算了一輛續航里程為617公里的新能源汽車，實現同等續航里程，半固態電池， 全固態電池可安裝少於3個4度54度電池，分別降低成本3000元、5000元電池成本。
事實上，1000公里的續航里程只是半固態電池的乙個起點，理論上半固態電池的能量密度可以更高。 以磷酸鐵鋰電池為例，電池組的能量密度約為160Wh kg，三元電池組的能量密度為200-250Wh kg，蔚來ES6半固態電池組的能量密度在260 Wh kg以上。 未來，隨著新型正極和負極材料的引入，電池分組效率將進一步提高，半固態電池組的能量密度將從現有液態電池組的200 Wh kg提高到300 Wh kg。 安力動力固態電池研發總監姚萌告訴《中國新聞周刊》。
更少的電池，更多的續航里程“，這個故事聽起來很美，但前提是成本與液體電池相似。
蔚藍新能源半固態電池生產線。 受訪者提供的數字。
如何“擠桌子”？
當鋰電池原材料恢復正常時，鋰電池行業正在進行的“戰爭”無疑會給固態電池技術進入市場帶來壓力。 降低成本的強烈需求也決定了車企對電池技術路線的選擇，磷酸鐵錳鋰電池的興起就是明證。
小鵬汽車電池技術高階總監鍾亮去年公開表示，將更加關注能夠滿足低成本和快速充電效能的新型電池技術，例如磷酸錳鐵鋰電池。
國軒高新技術國際工程研究院副院長朱冠南告訴《中國新聞周刊》，對於動力電池來說，目前磷酸鐵鋰電池和三元電池的功率多為40 60 kWh和80 120 kWh。 磷酸錳鐵鋰電池可以填補兩者之間的空白，覆蓋60至80kWh的電動續航里程，成本也介於兩者之間。 “業界一直關注三元電池的成本，尤其是現在磷酸鐵鋰電池的成本已經接近BOM標準成本，而磷酸鐵錳鋰電池在控制成本的條件下可以提高電池的能量密度，接近中鎳三元電池的水平， 而對三元電池市場份額的影響更為顯著。”
磷酸鐵錳鋰材料早在二三十年前就已經出現，正是在當今降本需求旺盛的市場氛圍下，電池廠商和材料廠商加大了研發投入，可以說是當前市場環境催生的技術路線。 朱冠南說。
鍾亮曾直言不諱地表示，目前半固態電池的成本太高，是液態電池的兩倍。 顯然，成本是SLC無法大規模進入市場的主要障礙。
一位電池製造商告訴記者，他感受到了車企對半固態電池態度的微妙變化。 “一年前，電池廠商紛紛向車企傳送半固態電池樣品，對方表示出濃厚的興趣，甚至提出了更激進的產品應用路線。 然而，隨著去年下半年車企面臨較大降本壓力，車企對半固態電池逐漸由狂熱追求轉向謹慎觀望。 還有一些新的動力車公司明確推遲了在汽車上安裝半固態電池的計畫。 ”
一方面，材料的變化正在改變電池的效能，另一方面也在短期內推高電池的成本。 朱冠楠透露，國軒高科的半固態電池成本比三元電池高出5 10倍，主要是因為所用的矽負極材料尚未量產，但未來還有50多個降本空間，有望與現有石墨負極材料不相上下。
鈷是鎳的3 5倍，固態電池技術可以相容高鎳正極材料，這意味著它比三元電池正極材料使用更少的鈷，未來將具有更多的成本優勢。 於惠根表示，高鎳材料的成本必須低於中鎳材料，而目前成本較高的原因是尚未大規模生產。
大規模生產將在降低成本方面發揮重要作用。 至於拐點何時到來，姚萌坦言，業界之所以認為，當產量達到一定數量級時，可以更好的控制成本，是因為達到一定產能水平後，可以獨立扶持上游廠商，這意味著電池廠對上游企業有更多的議價空間， 而對於下游車企來說，在一定的產能支撐下，也可以更有信心地推廣新車型。“該行業的拐點不同，但主要在10GWh的水平。 ”
蔚藍新能源**，全固態電池產業化後，將現有液態三元電池成本降低10 20，青島能源的結論更加激進，預計降成本將達到40%。
降本的前提是量產，而對於固態電池技術來說，目前最重要的是“擠桌子”，不僅僅是在動力電池領域。 儲能電池顯然是乙個比動力電池更“內捲化”的市場，一些大型儲能專案的電池採購量已經低至每瓦時0個3 美元。
儲能客戶的要求是，不能高於現有的磷酸鐵鋰儲能電池，但作為開發較晚的產品，不能沒有優勢，只能在新技術應用和成本控制之間尋求平衡。 俞慧根坦言，對於半固態電池來說，現階段最重要的是擠桌子，然後把產品擠完後再迭代。 “今年，與'五大六小'發電企業的合作將陸續落地落地，應用案例的積累意味著它已經成功擠桌。 ”
姚萌認為，在市場匯入階段，需要做兩件事，一是在短期內針對細分市場進行有針對性的研發，突出固態電池技術的優勢，找到一些液態電池做不到且成本容忍度高的細分市場， 而這樣的市場可能不是動力電池市場。其次，在現有的液態電池技術體系下，一些固態電池技術可以提前投入市場，如復合隔膜技術、正負極介面優化技術等，這些技術已經可以匯入到現有的業務體系中，這些新技術的成本將提前優化。
姚萌告訴記者，電池的效能可以分為五個維度：能量密度、壽命、速率（快充效能）、成本和安全性。 然而，在半固態電池產品上市初期，很難兼顧這五個維度。
新技術誕生的初始階段成本一定比較高，動力電池對電池廠商的產能規模和成本控制能力有更高的要求，比如產能規模至少要達到1 2GWh，這對初創企業來說是困難的。 姚萌告訴記者，恩力動力是第乙個選擇進入無人機市場的，因為無人機市場的痛點可以用半固態電池的優勢來彌補，半固態電池對能量密度的要求比較高，而且因為電池體積較小，對電池成本並不比新能源汽車更敏感， 但最終目標必須是進入汽車動力電池市場。
2022年5月9日，在安徽省合肥市的一家新能源公司，員工對磷酸鐵鋰電池組進行組合雷射焊接。 圖中的新內容。
“吃螃蟹”的汽車公司
曾被雷軍問到餘惠根：“你的第乙個客戶是誰？ 在他看來，這代表了車企對固態電池技術的糾結態度，固態電池技術既不捨進也不落後。 “吃螃蟹”的車企變得尤為重要。
餘惠根坦言，蔚來採用換電模式，對成本相對不敏感。 如果採用整車銷售模式，可能很難直接反映出較高的電池成本在車價中。 “蔚藍的下乙個任務是降低半固態動力電池的成本，今年可以將它與三元電池的成本差距控制在10以內，未來，隨著產量的增加，特別是正極材料成本的降低，半固態動力電池的整體成本將與液態電池持平。 ”
如果半固態電池能夠降低到與三元電池相同的水平，那麼電池少的優勢就會顯現出來，安裝半固態電池將成為車企降低成本的選擇。 餘惠根表示，他還在等待這個拐點的到來，真正的“爆發”將在2026年到來，屆時將有四五家車企選擇蔚藍新能源的半固態電池。
據記者了解，多家車企和蔚藍新能源已經在車上推廣半固態電池，其中不乏外資車企，其中兩家預計將在明年上半年推出。
半固態電池的主要市場是中高階機型，與液態三元電池競爭。 對於動力電池市場半固態電池的“舒適區”，這是業界的共識。 朱冠南認為，600-800公里的續航里程將成為未來中高階車型的剛性需求。
青島能源設定了到2025年固態電池汽車年銷量達到10萬輛的目標。
於惠根坦言，今年的核心任務是保障蔚來的需求，現有產能將全力以赴，保證最好的品質，在此基礎上，明年我們將在此基礎上加大與兩家車企的合作。 “蔚來的需求非常明確，現有換電站超過2000個，一些車主在節假日有長途出行需求時，可能會每天租用150度的半固態電池。 ”
半固態電池產能仍處於爬坡階段。 “在現有產能有限的情況下，蔚藍新能源現在的邏輯是小步跑，交付半固態電池產品。
二、第三車出廠裝車，解決完從0到1的過程，從1到n的過程需要依靠規模來降低成本，今年公司的核心任務是擴大規模，或將確保蔚來第一衛藍將躋身今年動力電池裝機容量前十。 ”
去年年底，Enpower已將03GWh生產線，今年將建成2GWh生產線，以及一條0這條3GWh的生產線將於今年投產。 “我們預計半固態電池的產能將比預期更快，Enpower計畫在2025年左右建造一條產能為10GWh的生產線。 “姚萌告訴記者。
同時，蔚藍新能源也在打通產業鏈上下游，目前已簽約正極材料巨頭榮柏科技的陰極塗裝生產線。
剛剛過去的2023年被李國剛視為半固態電池量產元年，正式進入產業化階段，全固態電池產業化將出現在2027-2030年之間。 半固態電池方興未艾，全固態電池產業化尚未開始，但留給市場參與者的機會已經有限。
固態電池技術仍處於起步階段，但它至關重要，類似於高速行駛，在切換到另一條高速公路時必須找到正確的入口。 姚萌坦言，業界尊重“吃螃蟹”的車企。 Enpower與國內外領先的車企有著密切的聯絡和合作，幾乎所有的車企都對固態電池技術感興趣，但現階段都相當謹慎。 “車企希望電池廠商能夠更加積極主動，希望後者能夠拿出可以在短時間內在車上測試並具備一定生產能力的半固態電池，然後針對具體車型進行更深入的合作研發。 ”
他認為，車企投資布局階段已經過去，已經到了半固態電池產業化的門檻，一些初創企業可能很難獲得融資，更多的機會留給那些有技術積累，能拿出更成熟產品，但缺乏與車企的緊密合作，共同研發電池廠商。
在固態電池領域，巨頭之下有多少機會？
在2023年上海車展期間，寧德時代正式發布了凝聚態電池，稱其單體能量密度可達500Wh kg，被業界認為是半固態電池。 此前，2022年6月，寧德時代董事長曾玉群在重慶車展上透露，“除了全固態電池，半固態電池，包括大家從未聽說過的凝聚態電池，寧德時代都在搞這個。
姚萌表示，寧德時代、比亞迪等液態電池巨頭對固態電池的態度更像是“鴨子划水”，水面平靜，水下發力。 “目前，鋰電池市場需求巨大，巨頭的首要任務是擴大產能搶占市場，新技術肯定會對傳統技術的產能布局產生影響，這是巨頭的糾纏，而初創企業則沒有歷史包袱。 然而，巨頭們在固態電池方面也有非常堅實的技術儲備。 ”
中國能否繼續引領潮流？
很多受訪者喜歡提到鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池是19世紀發明的，至今仍占有40%左右的市場份額，等等，對比未來液態電池和固態電池的關係問題，即“長期共存”，誰也回答不出“長期”有多長。
固態電池不會取代所有的液態電池，而是會在考慮效能、安全性和成本後找到合適的應用場景並尋求最佳解決方案。 例如，對於續航里程為500公里的新能源汽車，現有的液態電池可以滿足。 但是，在未來有人駕駛飛機的電動化程序中，一方面要保證絕對安全，另一方面要對能量密度有很高的要求，支撐飛機的起降和飛行。 因此，航空領域的電氣化只能等待全固態電池，半固態電池無法滿足其需求。 “於惠根告訴記者。
那麼，在可預見的未來，固態電池將佔據多少市場份額呢？
去年年底，EVTark表示，到2030年，大約10個鋰電池將是固態電池，其中大部分將是半固態電池。 今年1月，當我國全固態電池產學研協同創新平台成立時，歐陽明高院士**，到2030年，全固態電池將佔1.
俞惠根表示，2030年，以儲能和電力為主的鋰電池市場總規模將達到6TWh，10的市場份額意味著600GWh的需求，市場份額將達到數千億。
姚萌表示，我國現有和計畫生產的磷酸鐵鋰電池產能佔全球產能的比例非常高，因為公司預計未來5-8年，磷酸鐵鋰電池需求仍將強勁，50多款動力電池和80多款儲能電池仍將使用磷酸鐵鋰電池。 因此，中國企業仍在對磷酸鐵鋰電池技術進行迭代，在可預見的未來，中國企業仍將佔據鋰電池市場的主導份額。 而且，在從半固態電池向全固態電池發展的路徑上，半固態電池的產能可以相當程度地與現有的液態電池產能銜接，磷酸鐵鋰生產線可以在成本可控的條件下轉換為半固態電池生產線。
顯然，能否搶占固態電池出口，不僅關係到個別企業的成功，也關係到國內電池行業的優勢能否保持。
在出口“新三”中，新能源汽車與鋰電池緊密相連，一輛新能源汽車在40左右的成本來自動力電池，我國擁有眾多自主智財權和完整的產業鏈，自然不想放棄在這一領域已經建立起來的技術迭代優勢， 時刻提防著在這條賽道上再次被“超越”的機會，顯然，固態電池技術就被視為這樣的機會。
與中國企業選擇的氧化物技術路線不同，日本企業更傾向於硫化物技術路線，希望一步到位實現全固態電池。
近年來，日本車企紛紛公布了固態電池的生產和上市時間表。 2023年4月，本田汽車宣布將投資研發半固態和固態電池等新一代電池，並於2024年春季推出投資430億日元（約合人民幣21元）的固態電池示範生產線。8億元），該技術將應用於2025年後推出的電動車型。日產汽車還將在2024年建設固態電池試製生產線，並計畫於2028年開始量產。 豐田希望到2025年推出使用固態電池的混合動力汽車。
2023年10月12日，豐田與日本石化公司出光興產宣布，將合作量產電動汽車用全固態電池，目標是2027-2028年實現全固態電池的量產和實際使用。 豐田在固態電池領域布局最長，也是全球固態電池專利申請數量最多的公司，擁有1,331項已知專利。 排在第二位的是松下，擁有445項專利。 排在第三位的是Idemitsu Kosan，有272個專案。
事實上，這樣的時間表在行業內似乎非常“激進”，甚至有中國公司直言不諱地說，難以置信。
姚萌告訴記者，豐田在硫化物固態電池領域布局很早，在一些關鍵材料和特殊工藝裝置的研發上有很大的優勢。 硫化物材料在導電性方面表現非常好，結合了高能量密度、安全性和超快充和長壽命。 十多年前，日本在硫化物固體電解質的研究上取得了重大突破，因此豐田決定走這條技術路線。 只不過，目前在動力電池的產業化方面，可能沒有預期的那麼大，也就是說，產業化還有很大的提公升空間。 “中國在上下游產業的完備性和對新技術的反應速度方面更具優勢。 在產業轉型的研發方面，中國的能力非常強，其實無論是磷酸鐵鋰電池還是三元電池，材料都不是中國發明的，中國的優勢在於產業轉型。 ”
預計到2030年，當氧化物固態電池的成本降低到每瓦時幾美分的水平時，硫化物固態電池的成本仍為2元4元瓦時，“目前還處於科研階段”。
2024年發行3.4.《中國新聞周刊》第1130期。
雜誌標題：Power Reevolution： The race to the next generation of batteries（《動力再進化：通往下一代電池的競賽》）。
記者：陳維山.