2024年的第一個月尚未過半，海外已頻頻傳來固態(tài)電池技術(shù)“突破”的消息。

日本電池企業(yè)Maxwell開發(fā)出圓柱形全固態(tài)電池，容量達(dá)到200毫安時，比傳統(tǒng)方形電池容量高出25倍，且在耐熱性和循環(huán)壽命等方面都具有優(yōu)良表現(xiàn)，樣品最早可于本月出貨。

美國固態(tài)電池公司QuantumScape宣稱，其固態(tài)電池通過了大眾集團(tuán)的耐久性測試，可實現(xiàn)“充電循環(huán)超1000次，容量仍高于95%”，遠(yuǎn)超出“700次充電循環(huán)中允許20%最大容量損失”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（本文來源：微信公眾號 高工鋰電 ID：weixin-gg-lb）

消息放出后，QS美股股價一度漲超50%。受此影響，A股市場中的固態(tài)電池板塊也開始接連飄紅，部分概念股甚至出現(xiàn)連板。資本市場的熱烈反映，將長時間來苦于技術(shù)研發(fā)的固態(tài)電池驟然推至聚光燈下。

對于固態(tài)電池來說，高安全性和高能量密度是核心競爭力，耐久性，即循環(huán)壽命，則是其需要補(bǔ)足的短板。由此看來，隨著固態(tài)電池研發(fā)戰(zhàn)線的不斷拉長，外界對其綜合表現(xiàn)的期待、要求也越來越高。高工鋰電注意到，過去一年公開中，已有全固態(tài)電池被疊加上了4C、6C的快充能力，愈發(fā)符合電池“終極形態(tài)”這一稱號。

與此同時，作為過渡方案、為全固態(tài)電池研發(fā)爭取窗口期的半固態(tài)電池，也進(jìn)入了量產(chǎn)裝車的關(guān)鍵階段，2024年還將迎來產(chǎn)能的爬坡和市場需求的進(jìn)一步釋放。據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計，截至2023年12月，國內(nèi)半固態(tài)電池的產(chǎn)能規(guī)劃累計超過298GWh，落地產(chǎn)能接近15GWh。同期，半固態(tài)電池出貨突破GWh級別，在2024年還有望實現(xiàn)5GWh級別。

進(jìn)一步復(fù)盤發(fā)現(xiàn)，2023年（半）固態(tài)電池的發(fā)展呈現(xiàn)出三大明顯特質(zhì)。

首先，技術(shù)方案多點(diǎn)散落，攻關(guān)圍繞著固態(tài)電解質(zhì)展開。

理論上，在全固態(tài)電池中，固態(tài)電解質(zhì)將實現(xiàn)對于電解液和隔膜的完全取代。固態(tài)電解質(zhì)不易燃、耐高溫、化學(xué)活性低，能直接大幅提升電池在安全性上表現(xiàn)。

如果說高安全性是固態(tài)電池的“天賦”，那么它向上突破能量密度限制的可能性，則是固態(tài)電池在諸多新技術(shù)路徑中被認(rèn)定為“終極電池”的核心因素。

固態(tài)電解質(zhì)有更寬的電壓窗口（可達(dá)5V以上），因此能兼容更高比容量的正負(fù)極材料，如超高鎳正極、富鋰錳基正極、硅基負(fù)極和鋰金屬負(fù)極等。

據(jù)高工鋰電梳理，（半）固態(tài)電池產(chǎn)品普遍搭載高比容正負(fù)極材料使用，已公開半固態(tài)電池的單體能量密度可突破400Wh/kg，寧德時代凝聚態(tài)電池的單體能量密度為500Wh/kg，數(shù)值上已接近全固態(tài)電池的表現(xiàn)。

不過，固態(tài)電池的原生劣勢也來自于固態(tài)電解質(zhì)。固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極材料之間接觸為固-固界面，會產(chǎn)生抗阻大、穩(wěn)定性差的問題，由此進(jìn)一步引發(fā)電池電量衰減和循環(huán)壽命的縮短。

目前，業(yè)內(nèi)對這一難題的解決，主要通過改進(jìn)固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分，提高正負(fù)極材料的應(yīng)力/應(yīng)變等手段。例如，廣汽埃安對固態(tài)電解質(zhì)成分進(jìn)行特殊設(shè)計，令其可在負(fù)極表面誘導(dǎo)形成界面緩沖層，以降低界面阻抗、提升界面穩(wěn)定性。

而由于此前技術(shù)路線選擇的不同，海外側(cè)重于硫化物固態(tài)電解質(zhì)體系，國內(nèi)側(cè)重于氧化物體系，具體對應(yīng)產(chǎn)品的長短板也有所不同。硫化物材料電壓窗口低，直接影響了其與更高比容正負(fù)極材料的兼容性，有待修飾調(diào)整。

氧化物材料具備最高的電壓窗口，更適配高壓正極材料，且其制備對于環(huán)境要求不苛刻，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，利于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。不過，其剛性太強(qiáng)、較為易碎，并不利于被集成到全固態(tài)電池中。

基于此判斷，接下來對于海外固態(tài)電池產(chǎn)品，需重點(diǎn)關(guān)注其在能量密度上的突破；而對于國內(nèi)固態(tài)電池的研發(fā)來說，需要注意在硫化物或其他固態(tài)電解質(zhì)體系研發(fā)進(jìn)度上的追趕。

其次，賽道火熱，半固態(tài)電池量產(chǎn)先行。

從入局玩家來看，固態(tài)電池賽道有不少初創(chuàng)電池企業(yè)擠入，汽車主機(jī)廠的熱情則不斷升高，通過在內(nèi)部組建自研團(tuán)隊、對外還與電池廠商或初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行合作，多處“押寶”。

不過，目前國內(nèi)的頭部電池企業(yè)如寧德時代、比亞迪等，在固態(tài)電池的布局較為低調(diào)，集中在專利積累階段，并未對外公開產(chǎn)品。除了寧德時代表示將在2024年推動其500Wh/kg凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用之外，也暫未有更多明確的固態(tài)電池規(guī)劃公布。

從下游需求來看，目前，國內(nèi)已上車半固態(tài)電池集中在蔚來、東風(fēng)汽車的少數(shù)車型上，裝車隊伍有待進(jìn)一步擴(kuò)大。2024-2025年，明確公布半固態(tài)電池車型銷售計劃的也暫有上汽、廣汽等。

GGII數(shù)據(jù)顯示，2023年全年，國內(nèi)半固態(tài)電池的出貨量已達(dá)到GWh級別。其中，以初創(chuàng)電池企業(yè)衛(wèi)藍(lán)新能源為代表，其在2023年的固態(tài)電池裝車量便達(dá)到了0.8GWh。2024年，2024年，國內(nèi)搭載（半）固態(tài)電池上市銷售的新車型將超過5款，出貨量有望實現(xiàn)5GWh。

與此同時，國內(nèi)固態(tài)電池的產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)接近300GWh，2023年落地產(chǎn)能約15GWh。

不過，其所需固態(tài)電解質(zhì)的產(chǎn)能并未跟上，僅有3家企業(yè)進(jìn)行相關(guān)布局，目前暫未有產(chǎn)能落地。固態(tài)電解質(zhì)及其他關(guān)鍵材料的供應(yīng)，主要由固態(tài)電池企業(yè)的一體化產(chǎn)能，以及原正負(fù)極材料供應(yīng)商進(jìn)行小規(guī)模供應(yīng)。

最后，窗口期任務(wù)緊迫：半固態(tài)降本，全固態(tài)挑戰(zhàn)“全能”。

將固態(tài)電池與同樣在近兩年被視為“新電池”代表的大圓柱電池進(jìn)行后發(fā)現(xiàn)，雖然固態(tài)電池在國內(nèi)的產(chǎn)能規(guī)劃更多，但其出貨量的不確定性卻更大。

國內(nèi)外，大圓柱產(chǎn)能規(guī)劃同樣在300GWh級別，其中國內(nèi)為150GWh，而2024年，僅是向特斯拉供應(yīng)的大圓柱電池出貨量便有望達(dá)到30GWh；2025年隨著寧德時代、億緯鋰能的產(chǎn)品交付寶馬，大圓柱的市場空間還將進(jìn)一步打開。頭部主機(jī)廠較為確定性的需求，為大圓柱電池市場的核心驅(qū)動因素。

反觀固態(tài)電池領(lǐng)域，2023年，部分半固態(tài)電池產(chǎn)品發(fā)布并裝車“亮相”：半固態(tài)電池在近兩年較為確定的訂單集中在造車新勢力蔚來上，除了3款搭載車型之外（蔚來ET7/東風(fēng)E70/嵐圖追光），也并沒有公布意象需求的具體數(shù)字。

不難發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)能落地進(jìn)度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的情況下，國內(nèi)半固態(tài)電池供給與需求不相匹配的跡象卻已經(jīng)隱隱浮現(xiàn)。究其原因，主要是半固態(tài)電池的理論成本優(yōu)勢還未能顯現(xiàn)。

無論是采用氧化物固態(tài)電解質(zhì)體系，還是保留傳統(tǒng)電解液的使用，半固態(tài)電池與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高，生產(chǎn)工藝挑戰(zhàn)小，因此在理論上可以提前進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

不過，國內(nèi)不同固態(tài)電池企業(yè)對于其半固態(tài)電池成本的公開表述是有所差異的。清陶能源曾表示，其將于2024年上半年裝車的半固態(tài)電池，成本已接近液態(tài)鋰電池。而已經(jīng)搭載于蔚來汽車上的衛(wèi)藍(lán)半固態(tài)電池，據(jù)披露的單顆成本高達(dá)30萬元。

造成此現(xiàn)象有多重原因。

其一，其核心材料固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展處于早期，加工成本高昂。清陶能源由于具備一體化產(chǎn)能，在成本上才占有了一定優(yōu)勢。

其二，為實現(xiàn)更高能量密度，半固態(tài)電池需采用更高比容的正負(fù)極材料，材料價格更高。

綜合衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源披露的數(shù)據(jù)來看，正、負(fù)極材料與制造費(fèi)用共占據(jù)了超過7成的生產(chǎn)成本。半固態(tài)電池的降本空間，有待于材料技術(shù)的迭代和制備工藝的提高。但從投融資數(shù)據(jù)來看，資本仍集中在對于固態(tài)電池企業(yè)的多輪投資上，尚未深入到上游供應(yīng)鏈如新型材料或生產(chǎn)設(shè)備工藝等領(lǐng)域。

其三，部分半固態(tài)電池的能量密度提升還較為有限，電池包單位成本由此未能降低。以300Wh/kg的單體能量密度來看，液態(tài)電池、大圓柱電池也可以實現(xiàn)，其量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性也還更高。

其四，半固態(tài)電池的規(guī)模生產(chǎn)效應(yīng)仍未顯現(xiàn)，有待隨著市場滲透率的提升。

值得注意的是，目前對于固態(tài)電池而言，市場正在期待著綜合高能量密度、高安全性、長電池壽命的全能型選手出現(xiàn)，這要求企業(yè)進(jìn)行更為長足的規(guī)劃。

例如，近期國內(nèi)出臺車網(wǎng)互動政策文件，提出了到2025年初步建成車網(wǎng)互動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、2030年車網(wǎng)互動實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的要求，這對于新能源汽車的電池循環(huán)壽命將提出更高要求。此背景下，電池耐久性將將從有待補(bǔ)齊的木桶短板，向技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)方向轉(zhuǎn)變，繼而對量產(chǎn)也提出新的挑戰(zhàn)。

再如，已有多個固態(tài)電池產(chǎn)品集成了超充、快充的能力，如太藍(lán)新能源半固態(tài)電池可實現(xiàn)平均4C快充，豐田全固態(tài)電池產(chǎn)品可“充電10分鐘行駛1200公里”等，市場對于“終極電池”的胃口也隨之被不斷撐大。

總的來看，短期內(nèi)降低半固態(tài)電池的成本，中長期占領(lǐng)全固態(tài)電池的技術(shù)高地和量產(chǎn)應(yīng)用，對于相關(guān)研發(fā)團(tuán)隊來說，是需要兩手抓的緊迫任務(wù)，卻又可能在內(nèi)部形成互相競合的力量。

半固態(tài)電池還需要等待強(qiáng)勢車型或強(qiáng)勢主機(jī)廠的訂單，以在市場中站穩(wěn)腳跟，并倒逼全固態(tài)電池的技術(shù)開發(fā)和工業(yè)化進(jìn)展。