中國鋰電池正極材料出貨量（萬噸） / 圖表來源：高工產業研究院

固體電池入局

值此高速發展之際，固態電池進入了人們的視野。早在2018年9月，大眾汽車就向斯坦福大學開發固態電池的子公司Quantum Scape投資了1億美元，甚至還計劃在今年建立一個工業規模生產固態電池的試驗工廠，今年6月16日，大眾再度向該公司注資2億美元。

豐田在向電動汽車的過渡中比較滯后，為了加快這一進程，豐田也在去年宣布與松下結盟，為自家的電動汽車提供電池，同時一起合作開發下一代固態鋰離子電池。19年的東京車展前夕，豐田宣布將在東京奧運會期間推出一款搭載固態電池的電動汽車，以展示全新的電池技術，并表示2025年左右可以實現固態電池汽車的量產。但隨著東京奧運會的延期，這一技術的公布尚不知確切日期。除此之外，寶馬在2017年起就宣布與Solid Power公司合作開發固態電池，計劃在2026年實現量產。

固態電池 vs 鋰離子電池

電池除了容量以外，還有一個很重要的參數——能量密度。索尼在1991年首度商用的鋰離子電池的能量密度為190 Wh/L，是當時鉛酸電池40Wh/L的四倍以上。

鋰離子電池被人詬病的兩大缺陷就是安全與續航。鋰離子電池雖然近年間在電極材料的選擇上不斷推陳出新，但始終無法擺脫液態電解質帶來的易燃性問題。如果要兼顧安全性的話，有很難在能量密度上找到最優解。

而固態電源可選用金屬鋰作為電極，能量密度可達液態鋰電池的2倍以上。更高的能量密度意味著單位體積內可以存儲更多的能量，從而為電池組的物理尺寸給到了更靈活的選項。

比亞迪

比亞迪在今年3月末正式推出了刀片電池，這也是鋰電池的一種，但不同于三元鋰電池，而是選用了磷酸鐵鋰電池。比亞迪指出，電動汽車行業過于追求能量密度，而忽視了安全問題，因此比亞迪退而選用了能量密度較三元鋰電池低的磷酸鐵鋰刀片電池。

刀片電池 / 比亞迪

比亞迪以首款搭載刀片電池的車型漢EV提供了該電池的性能指標，其續航里程可達605公里，33分鐘內可以將電量充至80%，在循環充放電3000個周期下可行駛120萬公里。而安全性方面，在針刺試驗（通過鋼針刺穿電池試圖觸發電池短路）下，比亞迪的刀片電池的表面溫度仍處于30℃到60℃。比亞迪稱該電池具備超級強度、超級續航、超級低溫、超級壽命和超級功率的超級性能。

特斯拉

特斯拉仍在采用自研的鋰電池，不僅近期向LG化學增加了訂單，據了解還會在今年的電池日上公布新的“百萬英里”級電池。然而 特斯拉的Jeff Dahn團隊在《自然能源》雜志上發表聲明稱固態電池雖然采用了金屬鋁作為電極，卻仍未完全解決鋰枝晶的生成問題。鋰枝晶可謂是電池失火的禍根所在，這些形成的突起可以突破單個電池的絕緣層，造成短路和起火。

而后公布了他們開發出了全新的鋰離子軟包電池，其性能也將超越固態電池。這是一款無陽極的鋰金屬軟包電池，其雙鹽LiDFOB/LiBF4液態電解質在90個充放電周期后仍保留80%的電池容量，也能進一步避免鋰枝晶的生成。

LiDFOB和LiDFOB/LiBF4液態電解質在固定充放電周期后電池容量的對比

三星

三星也開始著手固態電池的研發，今年3月9日，三星先進技術研究院（SAIT）與三星日本研究院（SRJ）向《自然能源》展示了在高性能持久的全固態電池上的研究。全固態電池不僅支持更高的能量密度，并選用了更安全的固態電解質。

但三星也深知固態電池中使用鋰金屬作為陽極容易觸發鋰枝晶的生成，從而降低電池壽命和安全性。為了克服這一阻礙，三星的研究人員首次提出使用銀碳（Ag-C）混合層作為陽極。研發團隊發現，放入軟包電池中的Ag-C層不僅支持更大的容量，更長的周期壽命，也進一步提升了整體安全度。5μm的Ag-C層不僅顯著降低了陽極厚度，同樣將能量密度提升至900Wh/L。這使得電池體積可以做到比傳統鋰離子電池小50%。據開發團隊稱，該電池同樣做到了較高的庫倫效率，在一次充電后，電動汽車的行駛里程將達到800公里，并支持1000次以上的充電壽命。

固定充放電周期后的電池容量與庫倫效率

由上圖可以看出，哪怕在1000個充電循環之后，電池容量依然保持在80%以上，而庫倫效率的平均值在99.8%以上。

寧德時代

作為全球動力電池的龍頭企業，寧德時代在19年占據了國內超50%的份額，全球超27%的份額。盡管寧德時代對固態電池的研發已經進行多年，但目前可知的情報依然很少。目前情報僅透露出寧德時代研發方向為聚合物和硫化物的固態電池，其電池單體容量為325mAh，能量密度為300Wh/kg，在300周充電循環以上，容量保持率為82%。

同時據報道稱，寧德時代的一位電池開發負責人表示，CALT全固態電池雖然仍在開發中，也已制作出樣品，但商品化可能要在2030年之后。

固態電池現有的阻力

顯而易見，目前各大動力電池廠商在固態電池上的進展都尚在研發階段。不僅是固態電解質，還有電極材料，這些都是研發團隊仍在探究的問題。甚至是走固態還是全固態的方案，各家的取舍也不盡相同。

面對制作工藝和生產設備的大改，還有對安全性的考量，在確定方案后的進一步投產也需要一定時間。因此，固態電池還有好一段距離才能迎頭趕上，鋰離子電池在未來5年內仍將占據主導地位。盡管如此，諸多廠商的研發并未停歇，從燃料電池轉為鋰電池的過程中，落后的汽車OEM已經嘗到了不少苦果，若是不能在下一次電池變革時趕上潮流，勢必差距會被進一步拉大。

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