在全球能源轉(zhuǎn)型與科技飛速發(fā)展的浪潮中，固態(tài)電池作為極具潛力的新一代電池技術(shù)，正站在從研發(fā)走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。根據(jù) TrendForce 集邦咨詢最新研究，固態(tài)電池為具備商業(yè)化潛力的下一代電池技術(shù)，歐美等全球廠商正致力于開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，加速車用固態(tài)電池性能驗(yàn)證。目前 Factorial Energy、QuantumScape 和 SES AI 等新興企業(yè)開發(fā)半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池已進(jìn)入樣品交付和中試樣品驗(yàn)證階段，預(yù)估最快于 2026 年左右將逐步量產(chǎn)第一代產(chǎn)品。這一進(jìn)展預(yù)示著電動(dòng)汽車及相關(guān)行業(yè)即將迎來一場(chǎng)重大變革。

固態(tài)電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，其在工作原理上，與傳統(tǒng)的鋰電池并無區(qū)別。固態(tài)電池的核心是固態(tài)電解質(zhì)，相較于液態(tài)鋰電池，其安全性能更高，不存在漏液、揮發(fā)等問題，且具備不易燃、耐高溫、耐腐蝕等特性，能大幅度降低電池燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性、高低溫性能以及壽命等性能方面表現(xiàn)優(yōu)異。全固態(tài)電池的能量密度則有望達(dá)到 500Wh/kg 以上，循環(huán)使用壽命在萬次以上，要遠(yuǎn)大于三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。這種高能量密度意味著電動(dòng)汽車能夠在相同電量下行駛更遠(yuǎn)的距離，有效緩解消費(fèi)者的里程焦慮。

全球研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀

2010 年代中期法國業(yè)者 Blue Solutions 率先在歐洲將聚合物固態(tài)電池推向商業(yè)化，但主要應(yīng)用面向?yàn)殡妱?dòng)大巴和港口送貨車等商用車，在面向大眾市場(chǎng)的乘用車領(lǐng)域并未取得商業(yè)上的成功。除了 Blue Solutions，至今未有歐美廠商推出使用固態(tài)電池的量產(chǎn)車型。不過近年來，情況發(fā)生了顯著變化。在美國能源部 (DOE)、歐盟 Horizon Europe 等電池相關(guān)項(xiàng)目計(jì)劃資助下，歐美固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)進(jìn)展迅速，部分廠商已將研發(fā)成果擴(kuò)大到中試規(guī)模，并與整車廠商合作進(jìn)行裝車測(cè)試。例如，美國的 Factorial Energy 已交付樣品給 Stellantis 和 Mercedes - Benz 等客戶，執(zhí)行原型車輛道路測(cè)試。國內(nèi)方面，比亞迪、廣汽、長安等車企也紛紛公布全固態(tài)電池裝車時(shí)間表，國內(nèi)外主流車企的固態(tài)電池裝車時(shí)間集中在 2026 - 2030 年，2027 年成為全固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

技術(shù)路線與挑戰(zhàn)

目前，固態(tài)電池主要存在三大主流技術(shù)路線，分別是聚合物、氧化物和硫化物。聚合物路線與現(xiàn)有的液態(tài)電解液生產(chǎn)工藝具有較高的兼容性，在技術(shù)層面相對(duì)成熟，便于大規(guī)模制備薄膜，已成功實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。然而，其也存在明顯的缺陷。氧化物路線的研發(fā)成本和難度相對(duì)較低，國內(nèi)的衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、寧波鋒鋰、寧德時(shí)代等企業(yè)在氧化物電解質(zhì)技術(shù)研發(fā)方面處于領(lǐng)先地位。但這一技術(shù)也面臨著諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如制備難度大，生產(chǎn)成本高，硫化鋰前驅(qū)體價(jià)格昂貴，界面副反應(yīng)需解決等問題。在全球范圍內(nèi)，豐田、LG、松下、寧德時(shí)代、三星等企業(yè)都在積極開展硫化物電解質(zhì)技術(shù)的研發(fā)工作。

盡管固態(tài)電池前景廣闊，但在商業(yè)化初期仍會(huì)面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。首先是產(chǎn)能擴(kuò)充問題，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，企業(yè)需要投入大量資金用于建設(shè)新的生產(chǎn)線和工廠。其次是生產(chǎn)成本控制，目前固態(tài)電池的生產(chǎn)成本顯著高于傳統(tǒng)鋰電池，這使得其在市場(chǎng)推廣中面臨價(jià)格劣勢(shì)。最后是供應(yīng)鏈建立，固態(tài)電池所需的一些原材料和零部件供應(yīng)鏈尚不完善，需要企業(yè)與供應(yīng)商緊密合作，共同構(gòu)建穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈體系。此外，由于性能符合車用標(biāo)準(zhǔn)的全固態(tài)電池有多項(xiàng)技術(shù)瓶頸待突破，尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，含有少量液態(tài)電解質(zhì)的半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池方案，將成為歐美企業(yè)的過渡選項(xiàng)。

市場(chǎng)前景展望

固態(tài)電池未來市場(chǎng)空間主要來自于應(yīng)用場(chǎng)景拓展，目前處在風(fēng)口上的幾個(gè)賽道都是固態(tài)電池的重要應(yīng)用場(chǎng)景，比如新能源汽車、eVTOL、人形機(jī)器人、儲(chǔ)能系統(tǒng)等。在新能源汽車方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，固態(tài)電池有望逐步替代傳統(tǒng)鋰離子電池，占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)的較大份額，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展。眾多車企如廣汽集團(tuán)、長安汽車、上汽集團(tuán)、比亞迪以及現(xiàn)代汽車等都在積極布局固態(tài)電池，預(yù)計(jì)全固態(tài)電池將在 2027 年上車，2030 年后將大規(guī)模上車。eVTOL 產(chǎn)業(yè)處于起步階段，對(duì)電池性能要求高，固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)使其成為 eVTOL 的首選動(dòng)力源。預(yù)計(jì) 2026 年 eVTOL 市值空間將達(dá) 95 億元，2031 年 eVTOL 電池市場(chǎng)有望達(dá)到百億級(jí)。隨著 eVTOL 技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的擴(kuò)大，固態(tài)電池在該領(lǐng)域的應(yīng)用空間將不斷拓展。隨著人工智能和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人市場(chǎng)需求將不斷增加，固態(tài)電池作為關(guān)鍵技術(shù)之一，將為人形機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用提供有力支持，市場(chǎng)空間廣闊。寧德時(shí)代、欣旺達(dá)等企業(yè)已經(jīng)在固態(tài)電池與人形機(jī)器人的結(jié)合上取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求日益增長。固態(tài)電池以其高安全性、長壽命、高能量密度等優(yōu)勢(shì)，在儲(chǔ)能市場(chǎng)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。盡管目前面臨制造成本高、規(guī)模化生產(chǎn)能力不足等問題，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，有望在未來成為儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分。綜合來看，固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模的增長潛力巨大，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)快速增長，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2023 年中國固態(tài)電池的市場(chǎng)空間達(dá)到約 10 億元，并預(yù)計(jì)到 2024 年將達(dá)到 17 億元，到 2030 年將增至 200 億元。此外，EVTank 預(yù)測(cè)到 2030 年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到 614.1GWh，市場(chǎng)規(guī)模有望超過 2500 億元。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì)，2030 年全球固態(tài)電池出貨將超過 600GWh，出貨量滲透率達(dá)到 10%。2030 年中國固態(tài)電池市場(chǎng)空間有望超過 200 億元。

隨著歐美企業(yè)在固態(tài)電池技術(shù)驗(yàn)證方面的加速推進(jìn)，2026 年逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的目標(biāo)越來越近。盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但固態(tài)電池憑借其顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，將對(duì)全球能源格局、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)以及眾多相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，開啟一個(gè)全新的能源應(yīng)用時(shí)代。