文章来源：绿芯频道 ECC
前段时间我正好参加了知乎的2024洞见对谈，有幸现场聆听了李泓老师的演讲，和固态电池行业前辈大面对面学习和交流了一下。非常感谢知乎给到的这次机会。
说起固态电池，真的很热闹。蔚来李斌在节目播出之前，正好做了一个电动车一口气1000km的直播挑战，全网很火；丰田说2027年固态电池量产；最近大众旗下的PowerCo又测试了QuantumScape的样件，据说成绩很好。固态电池的未来，真的马上就要到来了么？
1、什么是固态电池？
什么是固态电池，我们为什么需要固态电池？
电池里就是正极、负极、隔膜、电解液。电解液在这里起到连接正负极，让带电锂离子通过的作用，但是它也有问题。一来是它占了很多重量；二来它一点就着，配合正极材料的含氧化合物，让热失控反应更加剧烈；三是锂枝晶在液态电解液里生长太容易了，可能会刺破隔膜，导致短路，这是安全问题；为了控制锂离子的堆叠，负极必须要用石墨，其实石墨就像柜子一样，是个容器，但固态电池负极直接用锂金属，省了这个容器，是不是能领密度又能上升一大截？
所以一句话，现在电池能量密度不高，安全性不强，归根结底好像都是这个液态的电解质不太行？磷铁相比三元材料，似乎安全一些，但是能量密度又下来了。搞得好像能量密度和安全，是鱼和熊掌，不可兼得一样。
那固态电池把这里的电解质从液体，变成了固体。一下子就把上面三个问题解决了？是的，理论上是这样的。李泓老师在演讲里，已经讲的很清楚了——”相比于液态锂离子电池，固态电池的最大优势，就是能同时兼顾高的能量密度，和高安全性。
理论上完美的固态电池，电解质直接用正极，取消了隔膜，负极直接用锂金属，能量密度大幅度提升；整个电芯被穿刺甚至剪破之后，都安静得像一个美男子，安全性方面简直不要不要的。能量密度又高，安全性友好，曾经不可调和的矛盾，现在完美兼得？
简直是完美的电池？！所以这就是推动固态电池开发，最重要的推动力。当然还有很多别的好处，高温性能、耐高电压的特性，可以内部串联布局更灵活，等等等等。所以说到这里你也看出来了，如果它真这么好，为啥永远是5-8年后量产。简直和核聚变一样，永远还有五十年？
2、那为啥还没量产？
李老师也提到了，虽然从技术和从预期的性能上来看，全固态电池，的确是公认的下一代技术。但从实验室出来，到钻进你的车底，一块电池有太多的路要走。商业化电池行业的本质——不追求某个单项性能的最强，但是不能有绝对的短板，也就是各项复杂的性能要均衡。全固态电池要实现商业化，有这么几个非常大的挑战。
首先，固态电解质，不具有始终浸润正负级颗粒表面的润湿性和流动性。说人话就是，你家插座有的时候会”接触不良“，那是因为插座插座的两头，它都是固体。要是把插座扔到水里泡着，你猜它会不会”接触不良“？
这就是固态电池最大的问题——「固固界面」问题。这在车上震啊震，时间长了会不会接触不良？在低温情况下，不同材料热胀冷缩幅度不同，会不会接触不良？充放电的循环次数多了，界面化学反应发生不均匀，会不会导致接触不良？固态电解质不具有压缩性，现在的做法是很粗暴地，给模组加一个很大的压力。给你压压紧，别“接触不良”。但这是指标不治本的问题。肚子大了应该要去减肥，不是把裤腰带拉拉紧。
这"接触不良”四个字说得轻松，其实就是电池内阻增大了。内阻一大，别的不考虑，就说在同样的电流下内阻发热量快速提升，那充放电的性能就下降了，而且能放到电池外面的可用能量，也少了，因为能量都被消耗在内阻上了啊。一来二去结果就是，固态电池循环寿命短，耐久性能不好，低温性能差，在蜘蛛图上面有明显的短板，无法被量产。
所以如果我们注意看，这次直播用的电池，它并不是全固态电池。全固态的电芯能量密度可以做到500Wh/kg左右，是三元锂电池的大概两倍；但是蔚来的这块140度电，只是比100度电，多了40%。
3、那行业最近的解决思路是什么？
其实蔚来李斌在三年前的NIO Day上已经明牌了——
- 正极方面，上超高镍正极
- 负极方面，碳硅负极，还要加上掺硅补锂
- 主角电解质嘛，用上一种叫“原位固化”的方案，变成了一种“固液混合”方案
总结起来说就是，光靠把现在电池的电解质原位固化，是不够的。还要通过掺硅补锂，高镍正极这样的方式。这个我们之前都说过，具体的内容我们就不展开讲了。
除了蔚来的供应商，依托于中科院物理所的北京卫蓝，还有昆山清淘、赣锋锂业、辉能科技，都是目前国内固态电池的代表性企业。这应该叫殊途同归，还是说技术所限吧，大家都不约而同在推动从液态到半固态，再到全固态的路径。逐步减少容易燃烧的液态电解质的含量，在高安全性和高容量之间，慢慢地蹭。但这大概也是技术发展的，必由之路吧。
而且大家对第一阶段电芯的能量密度的预估，也都差不多，都在360Wh/kg左右。清陶宣布在 24 年将会在智己上搭载的，是368 瓦时每公斤的半固态动力电池，是不是很巧？
李泓老师在演讲的时候是这么预计，五年左右的时间可以形成一个初步的产业链，在 2030 年实现大规模量产，十年后逐渐的形成竞争优势，逐步替代液态锂离子电池技术。我国具备全球 60% 以上锂离子电池的产能，80%以上的上游原材料产能，巨大的供应链体量和巨大的市场，总能形成巨大的优势，很有可能先跑出来。
诶，说到这里，你可能会想到最近的这条新闻，说“quantumscape”给大众集团准备的固态电池，经过大众旗下的PowerCo测试，经过1,000多次循，容量保持率在 95% 以上。人家岂不是已经远远跑在了前面？ 也不至于啊，首先这个很多具体的细节还没有披露。另外这还是实验室的循环寿命测试，远没有到装车的地步，实际上车会有更多新的挑战。要挑战终极的全固态方案，就是这样的。
完全的固态方案，谁也不知道正确答案。想摸着石头过河？不好意思，河里没有石头。这就造成了，传统的液态电池巨头在全固态的赛道上，没有技术压倒性优势。让我们上面提到的，体量相对比较小的公司，甚至更多更小的公司，可能都有机会。
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作者：绿芯频道 ECC
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