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固態與半固態“雙線”并行,破局更優解?

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固態電池,如今在新能源汽車行業是一個能夠迅速吸引眼球,卻無法讓人抱有過多“幻想”的話題。原因很簡單,最近一兩年,固態電池的最新發布每年都會引發幾輪產業與資本的“狂歡”,但“懂得人都懂”,全固態電池的市場化仍面臨重重阻礙。

最近,多家動力電池頭部企業又相繼發布在固態電池領域的進展和動態。例如,《中國汽車報》記者在國軒高科2025全球科技大會上,見證了其全固態電池新品和準固態電池新品的同臺亮相,并了解到技術研發與量產推進的相關情況。

細心之人不難發現,動力電池頭部企業幾乎不約而同地選擇了固態電池與半固態電池“兩條腿走路”的發展策略。寧德時代的凝聚態半固態電池已實現量產,同時不斷攻堅固態電池工程技術難題;比亞迪在半固態電池裝車驗證的同時,持續投入固態電池研發;國軒高科在貫通全固態中試線的同時,其G垣準固態電池也已量產應用。

業內人士普遍認為,固態電池憑借更高的能量密度和安全性,堪稱動力電池技術演進的“終極答案”。然而,“終極答案”的市場化并非觸手可及,甚至還存在一定的變數。這也成為眾多頭部企業仍將半固態電池納入核心研發體系,形成固態與半固態“雙線”并進戰略布局的原因。

01

“雙線”布局成為行業共識

在動力電池技術迭代更新的關鍵期,主流企業紛紛將固態電池與半固態電池作為核心戰略方向,通過“雙線”布局加速技術突圍與市場占位,既穩扎穩打推進商業化應用,又積極探索技術邊界,推動動力電池向更高性能邁進。

寧德時代于2023年推出凝聚態電池,采用半固態過渡方案,使用聚合物凝膠電解質,單體能量密度達500Wh/kg,已在電動飛機等項目上實現小規模量產,并計劃加速車規級應用。資料顯示,寧德時代采用硫化物+鹵化物復合固態電解質技術路線,已完成全固態電池原型樣品開發,計劃2027年實現小批量生產,并在動力電池、消費電子和儲能領域同步推進應用測試。通過“半固態過渡+全固態突破”的雙軌戰略,寧德時代加速固態電池商業化進程。

在固態電池領域,比亞迪自2016年便開始布局,采用硫化物電解質+高鎳三元正極+硅基負極的技術組合,于2024年下線60Ah全固態電池中試產品。該款動力電池能量密度達400Wh/kg,支持10分鐘快充,循環壽命超1萬次,通過復合鹵化物電解質技術,低溫性能顯著提升,-30℃環境下放電效率達85%,計劃2027年啟動批量示范裝車,2030年推廣至主流車型。在半固態電池方面,比亞迪半固態電池能量密度已達390Wh/kg,兼容現有產線改造,成本可控,為后續規模化生產奠定基礎。

國軒高科2024年發布金石固態電池,目前其首條全固態試驗線全線貫通,100%線體自主開發,設計產能達0.2GWh,良品率高達90%,已開始裝車路測。材料創新上,該款產品的硫化物電解質性能提升,正負極材料克容量取得突破。同時,國軒高科還推出G垣準固態電池,電芯能量密度達300Wh/kg以上,系統能量密度超235Wh/kg,規劃建設12GWh準固態電池產線,養車總里程超過1萬公里。

億緯鋰能選擇硫化物+鹵化物復合的技術路線,固態電池規劃分兩步走:2026年實現生產工藝突破,推出高功率、高環境耐受性及高安全性的產品,用于混合動力汽車領域;2028年推出480Wh/kg的高比能產品。在半固態電池方面,億緯鋰能50Ah軟包半固態電池能量密度達330Wh/kg,循環壽命大于2000次。

孚能科技日前透露,公司半固態電池產品已形成規模化出貨,第1代半固態電池于2022年實現裝車,第2代半固態電池能量密度超過330Wh/kg,預計將于2025年量產,有望率先在低空經濟、人形機器人等領域實現商業化;同時,充分發揮軟包路線的先發優勢和SPS產線的柔性生產優勢,同步推進硫化物、氧化物/聚合物復合體系等多種材料體系的研發,當前能量密度400~500Wh/kg的固態電池研發進展順利,其中60Ah的硫化物固態電池計劃于2025年底向戰略合作伙伴小批量交付。


02

固態電池產業化道阻且長

主流企業普遍采用固態電池與半固態電池“兩條腿走路”的技術發展策略。這一行業共識印證了一個不爭的事實——固態電池大規模產業化仍面臨多重難以逾越的困難與挑戰。

寧德時代創始人、董事長曾毓群在中國電動汽車百人會論壇(2025)上直言,一些車企過度宣傳固態電池技術成熟度,有誤導公眾和投資者之嫌。他強調,固態電池從實驗室樣品到量產交付,至少需要8~10年;目前所謂的“固態電池”多數是半固態或準固態,與真正的全固態電池有本質區別。

從技術層面來看,國軒高科首席科學家朱星寶介紹稱,真正的固態電池是離子傳輸方式的根本改變,實現起來難度很大,目前共有聚合物、氧化物、硫化物、硼氫化物、薄膜固態電解質等6種技術路線,但每種技術路線的優勢和劣勢都非常明顯。雖然硫化物技術路線當下比較熱門,但總體而言行業尚未摸索出最適合固態電池量產的技術路線。同時,電極與固態電解質間的固固界面接觸不佳,致使界面阻抗高且穩定性差,嚴重影響電池的性能與壽命。負極材料適配也是一個問題,鋰金屬負極易生鋰枝晶,硅基負極體積膨脹大,碳酸鋰等能量密度又不足。

從成本層面來看,固態電池的成本居高不下。固態電解質及高容量正負極材料昂貴,鋰硫化物的價格遠超碳酸鋰,硫化物電解質中的鍺、銦,氧化物電解質中的稀土元素也都會大幅增加成本。在生產環節,固態電池對環境與純度要求嚴苛,需大量替換設備。朱星寶提出,全固態電池生產線(在原產線上)的改動比例至少在60%以上。加之良品率低,導致固態電池的單位生產成本高昂,嚴重阻礙其大規模推廣應用。

固態電池的產業化進程同樣困難重重。一方面,產業鏈發展尚不完善,從原材料供應、零部件制造到電池組裝,各環節都存在薄弱之處,影響生產效率與成本控制。另一方面,規模化量產與驗證面臨挑戰,實驗室樣品和量產產品性能差異大,電池循環壽命普遍較短,極端工況下的安全性等性能仍待深入驗證,距離實現大規模、穩定的商業化生產還有很長的路要走。


03

“未來5年將是半固態的天下”

相比固態電池,半固態電池在短期內展現出更強的商業化可行性,預計將率先突圍。用朱星寶的話來說,未來5年內將是半固態電池的天下,相關產品可以迅速落地推向市場。

據了解,半固態電池保留5%~20%的液態電解液,通過液態成分優化離子傳導路徑,可有效緩解固態電池因界面接觸不足導致的容量衰減問題,還能沿用液態電池80%以上的生產設備,僅需對注液、封裝等環節改造,例如采用高精度注液控制系統提升電解液均勻性,引入激光封裝技術增強氣密性,從而降低了技術轉換成本和難度。

成本層面,半固態電池的核心材料與液態電池重合度高,僅增加部分固態電解質,且固態電解質可通過現有電極涂覆工藝集成,減少額外產線投入,成本僅提升15%~20%。生產環節中,采用卷對卷連續生產,結合在線缺陷檢測技術保障工藝穩定性,半固態電池的良品率超90%,單GWh投資額約30億元,遠低于固態電池。

市場需求方面,半固態電池的能量密度達350~450Wh/kg,支持10分鐘快充,搭配熱管理系統可在-20℃至50℃寬溫域保持性能穩定,滿足整車續駛1000公里的需求,比液態電池性能更優,比固態電池更具市場可行性。

事實上,多家車企已實現半固態電池的量產裝車。2022年,東風E70曾配裝半固態電池實現首批小規模交付。2023年4月,嵐圖追光參數圖片)量產上市,部分車型配裝的半固態電池由孚能科技提供,電池容量82.11kWh,CLTC純電續駛里程可達580公里。同年6月,賽力斯SERES5配裝贛鋒鋰業第1代半固態電池實現首批交付。

進入2024年,蔚來汽車150kWh半固態電池包正式量產,單電芯能量密度達360Wh/kg,整包能量密度為260Wh/kg,采用固液混合電解質、超高鎳正極與硅碳復合負極材料,配套的ET7實測續駛里程超1000公里,且可以適配蔚來旗下所有車型;此外,上汽智己也于2024年起在不同車型上量產配裝半固態電池。

集邦咨詢(Trend Force)的市場研究指出,盡管半固態電池在電動汽車中的采用率起初低于預期,但預估到2027年這個數字有望超過1%。


04

半固態搶跑 全固態破局

如果說固態電池是“星辰大海”,那么半固態電池能否被視為通往夢想的“橋梁”?

動力電池行業資深人士楊光輝分析認為,很多車企和供應商把目光鎖定固態電池,與電動汽車在歐洲和北美地區發展緩慢有非常直接的關系。除去政策補貼、政府基建等外部原因,單純將電動汽車與燃油車相對比,其在安全性和續駛里程等方面存在一定的短板。即便在國內新能源汽車技術如此發達的市場環境下,上述用車痛點也依然沒有完全消除。

固態電池恰好能彌補這些缺憾。據悉,固態電池有4項優點,一是充電速度更快,在不增加電池重量的情況下,電動汽車的續駛里程可以顯著提升;二是能量密度高,這就意味著其在續駛里程上可以做得更好;三是安全性更高,固態電解質不易燃燒、不易爆破、無電解液走漏、不會在高溫下發生副反應,安全性大幅提高;四是循環壽命更長,電池是有生命的,一般用得越久電池損耗也會更嚴重,導致容量下降,而固態電池的循環壽命明顯延長。

楊光輝表示,如果要讓電動汽車未來在市場上真正憑借自身的性能優勢吸引用戶,固態電池將是一個很好的解決方案。固態電池技術的真正突破和商業化落地,有望徹底顛覆目前的電動汽車行業。可以說,固態電池是一把讓電動汽車真正走進千家萬戶的“鑰匙”。但固態電池的發展還處于早期階段,產業鏈的培養是一個長期且緩慢的過程。

正因為如此,“雙線”并行成為企業破局的更優解。以半固態電池為先鋒,快速迭代產品搶占市場份額,積累技術經驗和商業回報;以固態電池為戰略儲備,持續投入研發攻克關鍵技術,等待產業生態成熟時一舉突破。

就像朱星寶所說,固態電池能徹底顛覆現在的液態電池技術,因此被寄予厚望,各國都在押寶這個路線,中國自然不能落后。半固態電池就是“僚機”,5年后如果能替代液態電池很可能成為市場主流,而如果不能代替,也會為中國液態電池的高速發展保駕護航。他表示,鋰離子電池剛剛問世時,車輛單次充電續駛里程甚至還達不到80公里,行業經過三四十年的打磨才達到今天的水平。同樣的,業界也應該給固態電池一個成長周期,所以國軒高科是“‘兩條腿’走路,讓半固態電池在前面‘扛大旗’”。

文:郝文麗 編輯:龐國霞 版式:王琨


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