据能源圈了解到，储能创造价值，市场牵引发展。历经2023年来行业疯狂“内卷”和价格血拼，我国储能产业逐渐从“卷价格”、“卷产能”，开始走向“卷技术”、“卷价值”的新型竞争轨道。低端劣质产能的市场出清加速，头部与二三线企业的行业分化加剧，电力市场改革推动的储能市场化盈利机制亦正在形成，云计算、AI人工智能等新一代信息技术的深度应用，对储能产业未来的发展形态和运营模式也在发生深刻改变。“回归价值、进化升级”，我国储能产业将走上一条“以价值为本”的健康、可持续良性发展的轨道。华夏基石产业服务集团、黑铁基金及炎黄基石全球储能产业发展研究院推出《回归本质、进化升级——中国储能产业发展白皮书（2024）》，欢迎业内专家、业界朋友提出宝贵意见和建议，共同助力中国储能产业发展！

破解固态电池的迷思：全固态尚属遥远理想；半固态商业化仍需攻克性能与成本难题

进入2024年以来，固态电池频频引发市场关注。一是日本大型电池企业Maxell开发出具备传统方形电池容量25倍的圆柱形全固态电池；另一则是大众集团旗下子公司Power Co完成对Quantum Scape固态电池的耐力测试，结果表明其可实现50万公里超长寿命，充放电1000次仍保持95%容量，证明了其超长寿命和几乎不衰减的续航能力。日前，固态电池领域再度传来重磅消息，辉能科技宣布全球首条固态电池生产线已正式投产，其固态电池采用锂陶瓷电池技术，充电12分钟，可实现续航1000公里。同时，国内亦连续有多家电池企业对外公开发布了其最新固态电池产品，似乎掀起了一轮固态电池研发的“新竞赛”。

从国内外相关企业发布和披露的固态电池研发应用进展情况看，业内判断，整体而言整个产业正朝着“2027年左右上车、2030年实现规模化量产”的目标，规划全固态电池的商业化进程。但据相关专业人士分析，“量产并不等于真正实现商用”，“目前一些企业所披露的全固态量产和上车计划，示范意义大于应用意义”。实际上，真正的固态电池尚有多项重大技术难题，产品成熟还需经历一段较长时期持续的研发；目前国内大多数企业宣布的固态电池新品，也仅是在固态电解质中添加部分电解液的半固态电池，要能达到预期的性能和价格水平，亦还存在若干的问题需要解决。固态、半固态电池下一步的发展走向，仍是充满许多挑战和不确定性。

一、全固态电池是全球公认的下一代电池，相比传统锂电池具有无可比拟的优越性能

固态电池即是使用固态电解质的电池。液态锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材组成；固态电池则是将电解液、隔膜替换成固态电解质，在正负极极片之间直接取消隔膜。

固态电池的发展路径大致可以分为半固态（5-10wt%）、准固态（0-5wt%）、全固态（0wt%）等阶段；其中半固态、准固态使用的电解质均为混合固液电解质。目前在全球范围内，全固态电池主要还处于研发和试制阶段。

欧阳明高院士讲，全固态电池具有技术颠覆的性能潜力。这个颠覆性，主要是从性能上与目前液体锂电池对比。理论上固态电池在离子电导率、能量密度、耐高压、耐高温、循环寿命等各项指标均优于液态电池，兼顾了传统液态锂电池无法兼顾的高能量密度和高安全特性。其主要的优势有：

（1）高安全性：高安全性是固态电池的首要优势。

传统液态电池在安全性上存在两大问题：第一是在大电流下工作负极出现锂析出沉积有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致内部短路；第二是液态电池采用有机电解液，当电池在温度过高或内部短路等异常情况下，存在自燃甚至爆炸的危险。

固态电池采用固态电解质，固态电解质具有不易燃、耐高温、化学活性低等特性，且能够有效抑制锂枝晶生长。从液态到固态，硫化物固态电解质的热稳定性可以保持到300C，相比液态电解质增加了200C的安全空间。因此，固态电池能够大幅提升电池的安全性。

（2）高能量密度：传统液态电池的能量密度已经接近350Wh/kg的理论极限。固态电解质本身不能提升能量密度，但由于固态电池的电化学窗口宽，能够承受更高的电压（5V 以上），材料可选择的范围更广。如高电压正极（如磷酸锰铁锂等）、富锂锰基、硅负极、锂金属负极等材料，使得能量密度达到 500Wh/kg 甚至更高。

此外，固态电池使用固态电解质不需要用硬壳进行包装，可以像燃料电池进行串叠，从单体和模组两个方面都可以提升能量密度。

（3）高功率特性。液态锂离子电池的离子传导属于运载模式，要通过溶剂化再到脱溶剂化，但是离子在固态电解液中是跳跃模式，它传递速率更高，这就使得电池充电的速度可以大幅度提高。目前的液体锂电池充电速度如果太快就会析锂，实现全固态电池后可以从根本上解决这个问题。

（4）宽温区运行：目前的电动车在冬季续航里程下滑明显，主要原因在于液态电解质在冬季流动性下降。固态电池可以在更广泛的温度范围内（-30℃至 100℃）稳定工作，尤其是在低温环境下，其性能表现更为优异，成为解决电动车冬季续航里程的利器。

液态锂电池的最佳工作温度区间为20℃~30℃。一是温度升高会损坏电池，电池循环寿命和容量都会逐渐降低，且存在过热安全性风险。根据试验，在常温25℃的环境下，如果温度升高6~10℃，会因为高温增加电池的浮充电电流而导致电池的寿命减少一半。AhmadA. Pesaran 研究表明，当电池工作温度超过40℃后，每增加10℃，电池的循环寿命就会减半。同时高温下使用或充电器控制失效，可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应，产生大量的热，可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。此外，液态电池隔膜的耐热极限约为160度，超过此温度后聚合物会转化为流动态，导致正负极直接短路；

二是低温下锂电池可用容量会有不同程度的衰减，充放电功率受限。低温下如果对功率不加以限制，会引起电池内部锂离子的析出，从而引发电池容量不可逆的衰减，并且会给电池的使用埋下安全隐患。具体参考程度为：25℃时电池可用容量为100%，0℃时可用容量为85%，-10℃时可用容量为70%。

（5）体积小：传统液态电池需要使用隔膜和电解液，二者占据了电池中近40%的体积和25%的质量。固态电池使用固态电解质取代液态电池的隔膜和电解液，正负极之间的距离可以缩短到只有几到十几个微米，从而大幅降低电池的厚度。

固态电解质的安全性，可以减少系统热管理系统需求，因此可以可简化固态电池的封装、冷却系统，在有限空间进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂电池石墨负极提升70%以上，电池PACK的成组效率也得到大幅提升。因此，同样的电量，固态电池的体积将变得更小。

以上一些特性固态锂电池可以同时满足，而液态锂电池往往提升了一方面性能，就可能会影响其他性能。如提高了比能量但会使充电速率降下来了，也可能使电池寿命缩短；充电倍率性能提升但会影响到循环寿命。而固态电池充电倍率提升，电池寿命反而会有增长。

二、全球固态电池研发进展积极，整体朝着“2027年左右上车、2030年实现规模化量产”的目标

全固态电池是全球公认的下一代电池，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略。全球企业都在积极布局固态电池，全固态电池成为下一代电池技术竞争的关键制高点。

表1：全球固态电池发展战略

图片来源：欧阳明高院士报告《中国动力电池发展历程、技术进展与前景展望》

从全球固态电池产业布局来看，中国参与的企业最多，包括传统电池企业、初创电池企业、整车企业等；其次是日本，技术实力最强；美国以一些初创企业为主；欧洲主要是车企和美国的初创企业合作；韩国企业不多，但实力也强。

图1：全球固态电池产业布局

图片来源：欧阳明高院士报告《中国动力电池发展历程、技术进展与前景展望》

日本基本上是举国家之力推动全固态电池商业化，组建了“官-产-学”联盟。《日本蓄电池产业战略》明确提出，“占领新一代电池市场（全固态电池）”。丰田、本田、日产既做全固态电池研发，又搞整车生产，在电池与整车性能匹配结合方面比较有优势。其中丰田做的最早也最深的；日产、本田也先后发布了其试生产和产品上线的时间节点。

韩国三大电池厂研发实力强劲。目前在全固态电池方面，三星SDI、LGES、SK ON三家电池企业都取得了实质性的进展。尤其是三星的全固态电池研发，中国目前还有很多机构和企业在复现它们做出的全固态电池。

美国以创业企业为主导。美国汽车厂没介入固态电池研发，也基本还没什么电池厂，因此美国创业企业基本都与欧洲车企合作，开展全固态电池的研发。如Solid Power和宝马合作，Quantum Scape和大众合作。

主要国家全固态电池产业化时间，基本都在2027-2030年。

图2：全球全固态电池产业化路线图

图片来源：欧阳明高院士报告《中国动力电池发展历程、技术进展与前景展望》

日本宣布于2026年开始量产用于工业设备的全固态电池；车用大容量、高能量密度全固态电池进度领先。2024年6月，TDK（东京电气化学工业株式会社）宣布第二代氧化物全固态电池“CeraCharge”可实现750Wh/L体积能量密度，将应用小型消费电子产品，样品将于2025年开始问世。

日产高镍+硫化物+锂金属全固态电池计划2028年量产装车。日目标1000Wh/L，2024年8月中试线设备进行安装，2025年3月将开始运营，2026年进行车辆测试，2028年在新款EV车型中搭载应用。

丰田联合松下、出光兴产开发全固态电池，计划2027年开始为丰田提供固态电池。2029年推出可用于无人机、工厂机器人的全固态电池。出光兴产与丰田主要是合作开发硫化物固态电解质，预计2027-2028年配备全固态电池。

Maxell已开发出圆柱型硫化物全固态电池。容量达到200mAh，2024年1月可开启样品预定。2024年5月，Maxell官宣已经将全固态电池工作温度上限提升到150℃。

此外，还有三井金属今年将硫化物固态电解质量产试验设施进行第二次产能扩建两倍；GS汤浅株式会社已开发出含氮硫化物固态电解质，目前和本田合作新建电池工厂，预计2027年投产；村田制作所在物联网设备和可穿戴设备领域，应用氧化物全固态电池；日本电气硝子全固态钠离子电池样品陆续出货。

韩国全固态电池基本都将在2027-2030年实现量产。三星SDI已于去年下半年开始小规模生产、验证固态电池，并表示目前已经向客户交付首批产品，计划在2027年实现量产；SK On目标在2028年实现固态电池的商业化；LG新能源则预计2030年实现全固态电池量产。

美国初创企业与欧洲车企合作的全固态电池亦有较快进展。Solid Power和宝马合作，2022年完成试生产线建设，2023年11月向宝马交付了第一批A样，正式进入装车试验阶段，计划2026年启动批量生产。Quantum Scape和大众合作，计划2024年底试产小批量B样，2025年底开始批量生产。2024年9月，梅赛德斯—奔驰与美国初创电池公司Factorial Energy宣布，将共同开发一款名为“Solstice”的新型固态电池，2030年前实现量产。

三、中国固态电池研发出现新一轮“竞赛”，亦有赶上全球进展之势

从相关媒体发布的消息看，今年以来，我国固态电池领域，不仅动力电池企业相继发布全固态电池新品，电池材料技术方面也频频传出新突破。

4月12日，宁德时代首次公布了全固态电池的研发进展，并计划在2027年实现小批量量产。

5月17日，国轩高科首次发布采用全固态电池技术的金石电池，电芯能量密度达350Wh/kg，据称已建成半固态电池产能2GWh，已实现车规级全固态电池制备及基础性能验证，预计2027年将进行小批量上车试验。

5月24日，上汽集团宣布其全固态电池将于2026年实现量产，2027年实现装车量交付。

8月28日，中创新航发布“无界”全固态电池，电池能量密度达430Wh/kg，容量为50Ah，计划于2027年装车。

8月28日，鹏辉能源发布20Ah和2000mAh两款软包全固态电池，能量密度为280Wh/kg，预计2025年启动中试研发并小规模生产，2026年将正式建立产线并批量生产。

9月1日，卫蓝新能源宣布“硫化物（全固态）电池今年就会有销售额。

9月9日，南都电源在投资者在互动平台回复提问表示，公司固态电池产品能量密度可达350Wh/kg，循环寿命2000次，已通过热箱、短路等国际安全测试。

亿纬锂能也于今年6月公布了固态电池新进展，选择硫化物和卤化物固态电解质的技术路线，预计2026年推出全固态电池，先落地于混合动力汽车。

欣旺达近期宣布其第一代半固态电池已完成开发，第二代半固态电池样品正在进行中试试验，第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证，预计2025年完成产品开发。

在2024世界动力电池大会上，全球动力电池龙头企业宁德时代和比亚迪也透露了其在全固态电池领域的最新进展。宁德时代董事长曾毓群表示，宁德时代在全固态电池研发方面已有7~8年的时间，如果以1到9分为固态电池的技术和制造成熟度打分，那么宁德时代现在可以得4分，处于行业领先地位。

比亚迪全固态电池“上车”进度则更加明确。比亚迪锂电池公司CTO孙华军表示，比亚迪硫化物全固态电池将于2027年起在中高端电动汽车领域实现小批量量产，将于2030年至2032年间逐步拓展至主流电动汽车市场。

据公开数据显示，2024年1-7月，全国固态电池新增产能已超78.2GWh。

表2：2024年固态电池产业化项目进展

此前，我国已有多家企业布局固态电池研发应用。2023年国内半固态电池装车量突破GWh级别，正式开启产业化进程。根据高工锂电数据显示，截至2023年12月，国内半固态电池的产能规划累计已接近300GWh，落地产能约15GWh，出货量突破GWh级别。

其中，以初创电池企业卫蓝新能源为代表，作为中国科学院物理研究所固态电池技术唯一的产业化平台，其半固态电池装车量已达0.8GWh，主要搭载在蔚来汽车。据预计，2024年国内搭载（半）固态电池上市的新车型将超过5款，出货量有望迈向5GWh级别。

清陶能源亦是国内固态电池创业企业的佼佼者，采用以氧化物无机材料为基础的固液混合技术，已搭载上汽智己 L6 超级智能轿车。上汽集团与清陶能源携手推进固态电池研发，2026年有望实现量产及样车测试，2027年拟实现智己新车装车。

宁德时代全固态电池技术路线主要依赖于凝聚态和硫化物双重材料体系，目标是实现500Wh/kg的能量密度，目前正在全固态电池领域持续投入，并预计在2027年实现小批量生产。

此外，孚能科技、力神电池、正力新能、辉能科技、赣锋锂电、欣界能源、东驰科技、恩力动力、中科深蓝汇泽、领新新能源、中科固能、瑞逍科技、山东金启航、蔚来、上汽、广汽等一大批电池和车企，都已公开宣布其固态半固态电池研发进展及产能规划与布局。大部分企业都宣布将在2027年左右进行小批量生产全固态电池，2030年将成为产业化主要时期。

表3：主要固态电池企业产业化进程

在关键材料方面，部分企业已经成功研发出固态电解质，有些处于中试、送样客户阶段，有些已实现小批量供货。整体来看，目前固态电解质的产业规模尚小，但具备一定的规模化基础。包括当升科技、容百科技、贝特瑞、翔丰华等，主要在固态电池的正负极材料领域与电池企业合作开发；三祥新材、上海洗霸、东方锆业等在固态电解质领域发力:。

近期，有3家企业和机构宣布在固态电池材料研发上又取得新突破。锂矿龙头企业天齐锂业宣布已完成下一代固态电池关键原材料——硫化锂产业化相关支持工作，并已与十多家下游客户进行了样品测试；巴斯夫杉杉电池材料推出全固态电池正极活性材料，并于近期在长沙基地完成了中试规模生产。中科院青岛生物能源与过程研究所研发出用于全固态锂硫电池的新型硫化锂正极材料，能量密度超过600Wh/kg，且成本更低，受到关注。

表4：国内部分固态电池材料产能布局情况

国内固态电池已开始应用于工商业储能。据公开信息，近期并网投运的固态电池储能项目，包括浙江龙泉100MW/200MWh磷酸铁锂储能示范项目、中电建新疆巴里坤156MW/624MWh储能项目。今年7月，嘉兴市悉科1237产业园466kWh固态电池储能项目竣工，由长三角储能科技产业集团提供电池及系统集成产品；乔治费歇尔金属成型科技（昆山）有限公司4.5MW/8.94MWh储能项目近日开工，采用昆山本地企业清陶（昆山）能源的280型半固态磷酸铁锂电池。

国内固态电池装车试验亦实现快速发展。有公开数据统计显示，今年6月，我国半固态电池装车量达532.9MWh，环比增长了10%，而1-6月的总装车量已经突破了2100MWh。今年4月，上汽发布最新车型——智己L6，声称搭载业内首个准900V超快充固态电池，实现超1000公里的CLTC续航里程，并表示这是“超快充固态电池首次量产上车”。目前来看，除上汽外，蔚来、广汽、东风等车企均已发布了半固态电池方案并部分实现装车。

企业专利申请节奏明显有所加快。据不完全统计，仅今年2月份，获专利授权的有且不仅有以下企业：

表5：中国企业近期获固态电池相关专利

但专利不等于量产，这两者之间的转化存在很大的不确定性。国家知识产权局之前公布过一组数据：“截至2023年5月，全球固态电池关键技术专利申请量为20798项，其中中国有7640项，占比达36.7%；近5年，我国固态电池全球专利申请量年均增长20.8%，增速位列全球第一。”

但总体看，我国在全固态电池研发领域与国外相比已有较明显的差距。目前日韩两国在专利数量上均处于领先地位。根据2000年至2022年3月公开的专利数，日本企业占据前三位，包括丰田（1331件）、松下控股（445件）、出光兴产（272件），前10位中有6家是日本企业，4家是韩国企业。日本企业还对专利技术进行全球化保护。与丰田1300多项专利相比，中国还没有一家公司的专利数量达到100项。

有专家指出，全固态电池属于颠覆性技术，一旦一个国家率先实现商用化，可能对其他国家带来颠覆性风险，并重塑国家竞争优势和产业链。

图3：我国于国外全固态电池专利差距

图片来源：欧阳明高院士报告《中国动力电池发展历程、技术进展与前景展望》

四、全球固态电池研发尚面临多项科学技术难题，其产业化发展和应用尚需较长时间努力

固态电池在电解质材料、固固界面、电极和电芯制造等多个层面还存在很多的技术难题。

作为中国全固态电池产学研协同创新平台理事长，欧阳明高院士指出，目前全固态电池尚面临许多巨大挑战。首先是科学技术挑战，需要从关键材料、界面、复合电极、单体电池不同层面进行解决。

在材料层次，硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差，批量生产很难，基础硫化锂成本很高；此外在负极材料方面，硅碳负极的体积膨胀问题还没得到很好解决，而锂金属负极现在还不成熟。

在界面层面，电极材料与固态电解质的界面相容性，以及界面的副反应，固-固界面机械接触和体积变化等，寻找新的材料作为过渡层，都需要材料的创新。

在电极层面，高面载复合电极应变条件下的电荷输运缓慢，还有机械失效等问题。

在电芯片层面，因硫化物电解质的空气稳定性差，只能在手套箱里面做，导致环境控制成本高，需5000个大气压压制，制作效率也比较低。

全固态电池完全成熟尚需经历从当前到2040年三个阶段的攻关。

对全固态电池技术的发展进程和发展趋势，欧阳明高院士在今年8月31日举办的2024泰达汽车论坛演讲中指出，高比能全固态电池与低成本、长寿命锂离子电池对中国动力电池产业同等重要。从技术研发节点上看，全固态电池从固态电解质、高容量复合负极和正极三大主材的创新上，还需经历从当前到2040年大约三个阶段的技术攻关，尚能达到理想的境地：

第一步，现在到2030年，重点攻关固态电解质。到2025年，以200Wh/kg和400Wh/L为目标，确立主体电解质（三大路线选一），打通全固态电池技术链，三元和石墨正负极材料不变；到2030年，以300Wh/kg和600Wh/L为目标，特种商用车应用为主要场景，应用三元和硅碳正负极，优化固态电解质体系（主体电解质+补充电解质），实现在电池层面大于4C的倍率性能和5000的循环寿命，可望在2030年实现固态电池的大规模量产。

第二步，到2035年，重点攻关高容量复合负极。2030年，以400Wh/kg和800Wh/L为目标，高性能乘用车为主要应用，进一步发展高比容量硅碳负极，实现电池层面大于3C的倍率性和1500次的循环寿命；到2035年，以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，进一步发展锂金属负极。

第三步，到2040年，重点攻关高容量复合正极。2035年，以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，进一步发展高电压高比容量富锂正极；到2040年，以700Wh/kg为目标，发展锂硫和锂空气电池。

欧阳明高院士进一步指出，“电池技术不是一天就能被颠覆的，问题解决需要循序渐进。从燃料电池研发历程经验来看，固态电池技术研发需要一步一步来，一次解决一个问题，不要正极也变、负极也变、电解质也变。”他进一步举例说明，可以先把固态电池的安全性提升至与300Wh/kg磷酸铁锂电池相媲美的水平，再解决固态电池在不同温度环境下性能的稳定性问题，在此基础上探索将负极材料切换为硅碳路线的可行性。

按照欧阳明高院士这三个阶段材料创新的预判，结合国内和日韩美欧企业目前在固态、半固态电池研发应用领域的技术进展，预计到2030年可以基本解决固态电解质的相关问题，包括“固-固界面”等问题，固态电池可进入实际的商业化应用，这也与业内大多数人士判断的“2027年左右进入装车试用、2030年左右量产”相符。而要获得300Wh/kg以上、达到500-700Wh/kg左右能量密度的理想目标，恐还需要再10年、在高容量正负极材料创新上的努力。因此，对固态电池创新研发的进展预期，仍需持谨慎乐观和科学扎实的态度。

固体电解质技术路线不确定，也会增加企业研发和试错成本，将在一定程度上影响其产业化的进程。

固态电解质是固态电池的核心组成部分，也是固态电池中变化最大的环节。固态电解质在固态电池中起到锂离子传输等作用，是固态电池中的核心部件，其性能也在很大程度上决定了固态电池的各项性能参数，如电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命等。

固态电解质根据材料类型不同，大致可以分为聚合物、氧化物、硫化物三类，其性能各有优劣。目前全球固态电池企业都在不同的电解质体系上进行技术研发，日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线，致力于全固态电池的开发，产业化进程相对缓慢；而国内企业多数选择氧化物技术路线，研发的产品多为半固态电池。

其中，氧化物固态电池使用的是氧化物材料作为电解质，虽然具有良好的机械性能和化学稳定性，但氧化物由于其离子导电率相对偏低，且由于其机械强度高，形变能力和柔软性能差，电解质片易脆裂，固-固界面接触损耗大，限制了其应用，现在都逐渐转向固液混合。

聚合物电解质具有质量轻、弹性好、机械加工性能优良的特点，且其工艺与现有锂电池接近，易于大规模量产。然而，聚合物电解质电化学窗口比较窄，电导率更低，且存在锂枝晶穿透造成短路的风险，热稳定性有限。跟氧化物类似，现在也转向固液混合。

硫化物离子导率最高，材料比较软，其固-固静压时可以有比较好的结合。但硫化物电解质空气稳定性、化学稳定性都很差，对水汽敏感，容易与水反应生成有毒的H2S气体，且与空气中的氧气、水蒸气发生不可逆的化学反应，导致离子电导率降低和结构破坏。因此，硫化物固态电解质的开发难度较大，对生产环境要求严苛，生产工艺难度大，且生产成本过高，目前还有很多问题需要解决。

除了上述三种主要类型的固态电池外，还有结合型固态电池，如复合固态电解质，它是由硫化物/氧化物和聚合物电解质复合得到的电解质。这种复合电解质综合了无机和有机固态电解质的优点，兼具高锂离子导电率和电化学稳定性。此外，还有氯化物固态电解质，它同时具备硫化物的高离子电导率、可变形性以及氧化物对高电压正极材料的稳定性，但在大规模商业化方面尚不具备可行性。

根据上述情况，有业内人士指出，全固态电池的发展，也面临和曾经动力电池选择三元还是磷酸铁锂同样的难题：什么配方最为合适，什么材料体系最可能突破，能否将安全性、能量密度、循环次数、成本等进行最佳程度匹配？怎样才能降低原材料价格控制成本？制造工艺何时能做到最成熟状态？这些都需要产业链协同创新，通过实践试错，才能找到一条比较适合全固态电池发展的道路；而这其中对固态电池企业来讲，选择哪种路线才是将来的主流路线，将可能承担相当大的技术风险。企业一旦选择错了路线，未来很可能会被市场无情淘汰。

全固态电池的研发目前最多达到实验室验证阶段，离进入批量生产距离尚属遥远。

宁德时代曾毓群接受媒体采访时认为，“如果用数字1到9，表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟，可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右，包括我们（宁德时代）。”换句话说，业内最先进的水平也仅做到了生产器件样品来进行实验验证的阶段。甚至“这些器件的使用还有很多边界条件，如要在6000个大气压下，才实现较高的低温性能等，这意味着这些器件还无法投入市场应用。”并只指出宁德时代在全固态电池的研发已有七八年，对比全球发展情况应该是“领先一大步”或者说是“ second to none（首屈一指）”。

比亚迪电池CTO孙华军也指出，比亚迪公司硫化物固态电池的研发，目前实际的状态还是从早期的实验室到工程化的转化过程。首先硫化物电池制造的干电极技术，未来大规模量产还是有问题；其次是固态电池做大之后，界面中间位置的膨胀不只是厚度方向，在其他几个方向的力怎么约束？这样的问题都会暴露出来。

因此，从宁德时代和比亚迪介绍的情况看，目前市面上宣称固态电池已量产的信息，大多是企业的一种宣传手段。

五、全固态电池短期难以产业化，半固态电池作为过渡被寄予厚望，但其商业化应用仍面临诸多难题

欧阳明高院士在今年1月21日举行的“中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会”主题报告中指出，目前全球固态电池的发展主要呈现两大特征：

第一是国外是以全固态电池为主，日韩美欧企业基本都在研发全固态电池，这也是全球固态电池发展的总体态势；

第二是全固态中又以硫化物电解质为主，以丰田、日产、本田、LG、三星SDI为代表的日韩企业在硫化物技术路线布局较多，国内主要是宁德时代与比亚迪选择了该路线。

我国企业目前开发的固态电池，实际大多都是“固液混合”的半固态电池；固态电池能够量产到实现商业化应用，仍有一段较长的路要走。

固态电解质三大技术路线，其中硫化物固态电池被称为发展潜力最大的固态电池。但由于硫化物电解质制备艰难，短时期难以实现规模化生产，因此我国企业目前大都选择较容易实现产业化的氧化物和聚合物的路线。该两条路线目前在实践中目前也只能通过在固态电解质中掺杂一定电解液方式，以解决固-固界面相容性等问题，因此实际都是固液混合的半固态电池。

据报道，今年4月上汽发布最新车型智己L6，声称搭载业内首个准900V超快充固态电池。但据相关业内人士分析，智己L6所搭载的电池，并非真正意义上的全固态电池。该电池在电解质中加入了10%的浸润液，且正负极材料与液态锂电池正负极材料相似，实为半固态电池。

近年来在业界小有名气的“才神道”，采取实体拆解、或综合多方信息解析研判的方式，对目前各家已发布的固态电池进行了逐个剖析，得出的结论，是大多数都属于固液混合的半固态电池，而非真正意义上使用全固态电解质的“固态电池”。很多企业发布的固态电池产品，包括能量密度、循环次数、快充性能、安全性等的介绍，宣传成分很大。

高工锂电也指出，当前能够实现装车的均为半固态电池，即以固液混合电解质替代传统液态电解液。不少车企，乃至电池企业宣称的“固态电池”也均为“半固态电池”。

与欧阳明高院士讲解固态电池制备原理和当前面临的重大关键技术难题相同，业界都十分清楚全固态电池的产业化落地，尚需较长时间的技术攻关，且存在不确定性。因此，目前可以肯定全球还没有一家企业能将其全固态电池产品投入大规模的生产制备。当前即便不少企业已发布全固态电池量产时间表，但从实验室到工厂，其商业化进程仍然面临着许多挑战。

高工锂电同时指出，全固态电池“量产并不等于商用”，目前所披露的全固态量产和上车计划，示范意义大于应用意义。真正意义上的商业应用，意味着产品能够大规模、低成本生产，这是消费端普及应用的基本条件。从这一条件来说，电池厂商和车企于2027-2028年量产和装车，离真正意义上的商业化应用仍有距离。2027年的量产和上车是一个目标和风向，并不等于真正的推向市场。欧阳明高院士此前表示，即便全固态电池实现技术突破，实现2030年产业化，要替代液态锂电池50%市场份额，至少需要20-30年。从研发到量产，从量产到商用，固态电池每一个产业进程都具有不确定性。

理论上半固态电池兼顾了液态和固态电池的部分优势，是向全固态电池过渡中比较好的一种产品。

半固态电池包含部分固态电解质，固态电解质具有耐高温、不可燃等特性，因此电池自燃风险降低；半固态电池相较传统液态电池，由于减小了电解液与电极发生副反应可采用更高比容量的正负极材料，因此获得更高的能量密度。目前各家开发的所谓固态电池，其能量密度都达到300-400Wh/kg，360Wh/Kg最为普遍，应用场景以新能源车辆、低空飞行器、数码产品、储能等领域为主。此外，半固态电池具有内串结构的单体电池电压可达到多个电芯串联的电压水平，减少包装结构的使用，可提高成组效率；半固态电池还具有循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动等优点。

半固态电池因为同时存在液态电解质与固态电解质，要求隔膜的孔径更大和强度更高，凝胶聚合物电解质膜（GPE）是用于半固态电池的隔膜，凝胶态是聚合物类隔膜在吸收液体电解质时形成的具有稳定结构的电解质，此时电解液在三维结构中充满，提供锂离子的迁移通道，不仅解决了液态电解质易燃易爆的安全问题，也提高了固态电池的离子电导率。

从目前国内多家企业半固态电池技术研发进展和实验与试验应用情况看，半固态电池是锂电池目前向全固态电池过渡过程中比较好的一种产品。因为技术相对成熟，并且更加接近液态锂离子电池，可兼容传统锂电池生产工艺，生产设备基本上可以与锂电兼容；只需新增加一条专产半固态隔膜的生产线，生产设备与液态电池隔膜的设备兼容。因此，目前在国内半固态电池的产业化进程比较快。

目前我国企业半固态电池多数都基本选择氧化物技术路线。

在半固态电池的电解质材料应用方面，聚合物电解质发展最为迅速，技术较成熟，最早推进商业化应用，已实现小规模量产，但存在电导率低等缺点，性能上限较低，到目前也并未大面积铺开。氧化物电解质各方面的性能表现较为均衡，目前进展较快。硫化物电解质的电导率较高，性能表现最优异，最适用于电动车，商业化潜力大，但研究难度也大，如何保持较高稳定性有待解决。

但由于氧化物电解质非常坚硬、孔隙率高，容易导致电离子传输通道不畅，以目前的技术需要加入电解液，因此，目前国内研发的氧化物固态电池主要为固液混合方向。卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电、辉能科技等国内多家固态电池公司都是选择以氧化物材料为基础的固液混合技术路线。已公开的半固态电池的单体能量密度可突破400Wh/kg。宁德时代2023 年 4 月发布的凝聚态电池，能量密度最高可达 500Wh/kg，正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准和测试，同时还将推出凝聚态电池的车规级应用版本。2022 年后国内部分车企开始搭载半固态电池，如蔚来发布的 ES6、东风发布的 E70、岚图发布的追风等车型，大部分是搭载以氧化物为电解质的半固态电池。

半固态电池的商业化应用及产业化落地，市场仍存在疑虑，其产业化能走多远？

有分析认为，半固态电池作为固态电池的过渡性产品，目前的技术水平所支撑的产品综合性能甚至难以优于液态锂电池；而且最致命的是其成本远高于液态电池，而技术水平又难以接近固态电池。以上两个方面都难以有突出优势，因此有人提出质疑：半固态电池处境尴尬，即使产业化有所加速，但其能走多远，终究是掌握在固态电池的发展与液态电池革新的夹缝之中的。

持这种怀疑观点的人士提出，半固态电池设计初衷是为了平滑产品迭代，逐步优化性能指标。然而现实情况是，半固态电池在性能、成本和技术的成熟度上，目前均还未能达到预期，甚至在某些方面还不如液态锂电池未来的发展。其中电解液含量的控制是关键问题之一：

一是现有技术水平难以将电解液控制在5%以内，这是半固态电池的基本技术要求。半固态电池的初步设计，是通过增加少量液态电解液，在固态电解质与正负极之间起到浸润作用，避免固态电解质与正极活性材料这两个固体材料，在充放电时因体积变化导致接触不良，引起电导率下降，即解决“固-固”界面接触问题。半固态电池整体电解液含量需要控制在5%以内，才能保证电池安全性能的提升；但在目前的技术水平下，如果仅使用5%的电解液含量，实际对于半固态电解质的界面问题改善极为有限，电池的循环寿命与倍率性能依旧有很大问题。

第二是目前的半固态电池产品性能远未达到预期。由于技术水平原因，目前市场上半固态电池的电解液含量多在10%～15%的水平。而这与目前市场量产的高镍正极和硅碳负极液态锂离子电池的性能相差也不大，半固态电池在整体性能上并没有表现出太大的优势。有分析指出，目前市场量产的高镍硅碳液态锂电池电解液含量，与半固态电池基本持平（含液量在10-15%之间）。也就是说，半固态电池除了引入了部分固态电解质外，与传统液态电池的结构相比，基本没有太大变化。因此有人怀疑，个别企业所宣传的固态电池（半固态电池）新品，实际上很可能并不是真正意义的固态电池，只是在电极中使用了部分固态电解质的传统锂电池。这可能只是企业的一种宣传手段。

同时，液态锂离子电池的性能在近两年越来越强。包括高镍三元、添加锰的正极材料（磷酸锰铁锂），以及添加硅的负极材料的应用，都在逐步改善和提升液态锂电池在能量密度、倍率性和循环寿命、宽温性等方面的性能。固态电池的相关难点又迟迟不能突破，因此有业界人士提出，半固态电池目前实际处于被夹在中间的尴尬处境：向上无法做到与固态电池相同的安全性与能量密度；向下又无法兼顾液态电池的成本，能量密度还要被液态电池频频挑战。

第三是电池制造成本太高，远达不到商业应用的需要。据相关分析，目前多数企业生产的半固态电池其度电成本甚至达到了液态三元电池的2倍之多。据星空财研信息，根据卫蓝新能源为蔚来供货的360Wh/kg电芯信息，其度电成本约为1800元/kWh，而截至2024年7月三元电池度电成本仅为710元/kWh。根据上述信息，估算目前半固态电池的材料成本约为1.5～2.5元/Wh，远高于磷酸铁锂与三元电池。

另据起点研究院（SPIR）调研统计，全固态硫化物电解质目前售价在30-100万元/吨，而液态电解液售价仅为3-4万元/吨，而且市面上固态电解质厂家大多只是在公斤级或百公斤级生产，没有规模供应能力，导致对应的半固态及全固态电池成本居高不下。据此测算，目前半固体聚合物电池成本为4.5元/Wh左右，半固体硫化物电池成本则为3.6元/Wh左右，与三元液态锂电池成本的0.6元/Wh不可同日而语。

第四是半固态电池目前由于工艺技术上尚不成熟，且在生产制造上相比现有液体电池更为复杂，其产品的良品率还不高，也大大影响了半固态电池的生产制造成本，从性能到价格与现有液态电池相比并不具有很明显的优势。有分析认为，半固态电池本质仍是液态电池，类似隔膜涂覆。相比液态电池勃姆石涂覆，半固态电池在短期经济性、工艺良率不占优，性能有优有劣；远期优势也还不够明显。半固态电池当前受制于良品率等因素成本较高，长期和勃姆石涂覆的液态电池在成本上也可能处于同一水平。

欧阳明高院士也指出，固液混合的半固态电池其电化学原理与液态锂离子电池还是相同的，不属于颠覆性技术，只是提升安全性的技术之一。半固态电池正在试装车，但是良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命这些问题还需要解决。就是大规模生产，我们还需要提高良品率、降低电池成本，而且充电倍率一般会有所下降，循环寿命也会很难跟液态的进行比较，这些问题都需要逐步解决。

据起点研究院的分析，综合来看目前市场上出现的半固态电池的性能优势并不明显，能量密度比理论值偏低一些、成本性能优势并不大；如果能量密度和液态三元锂电池持平，成本又居高不下，会影响市场的接受度。全固态电池则在核心材料和工艺技术亟需重大突破才可能实现规模化量产，目前全球各国都在进行技术攻关和研发，谁能占领高地尚未可知。不管是半固体电池还是全固态电池，在产业化和商业化路径上都有问题需要解决。

全球全固态电池技术如果获得颠覆性的突破，亦有可能对半固态电池产业化发展带来比较大的冲击。

根据上述情况，国内半固态电池的商业化应用因过高的成本和产品价格受到很大的束缚，需要通过持续的技术进步，在改善和提升产品性能同时，在材料端持续研发优化实现技术降本。此外通过市场的规模化应用实现规模化降本。但现实是，现有企业已建成的半固态电池还处在产能爬坡阶段，而当在市场占有一席之地之后，才能形成产业降成本的基础。

有业界人士认为，半固态电池只是固态电池发展的过渡产品，其是否能等到规模化降本的阶段，还得看固态电池的研发进展给其留出的生存空间。欧阳明高院士在今年年初举行的“中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会”的报告中也提出， “从全行业看，我们既要发展这种渐近性的半固态技术路线，但是我们又要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险”。以固液混合为主的路线要搞，但是全部依赖它是有风险的。

六、半固态电池并非颠覆性技术，未来恐受日韩美欧全固态电池“弯道超车”的威胁

全球固态电池仍处于研发阶段，以电解质材料为核心的多种技术路线尚未统一。近年来，固态电池已经成为全球范围内研究的焦点，但是固态电池的诸多关键技术路线尚处于探索阶段，技术路径呈多元化发展趋势。

鉴于中国在液态锂电池产业链和供应链方面的绝对优势，欧美日韩扭转航向抢先布局固态电池领域，意图换道超车。在全球动力电池竞争格局上，中、日、韩三国一直处于“混战”状态。不过，随着全球新能源汽车产业链的不断变化，中国企业在液态锂电池为主的全球动力电池市场中已有“ 独占鳌头” 之势。为扭转在动力电池领域的“陪跑者” 角色，欧美日韩都在加大固态动力电池的布局力度，均已制定了国家战略，加大政府和民间的投入，并且组建跨行业的产业联盟，意在新一代动力电池领域抢占制高点。

在国家层面，2020年欧洲支持了“2030电池创新路线图”；美国制定了“美国锂电池2021—2030国家发展蓝图”；日本制定了第三期“电动汽车创新电池开发” 项目，特别是还支持了以丰田为核心牵头单位的针对电动汽车的全固态电池的研发项目；韩国也发布了“2030二次电池产业发展战略”。

在企业层面，目前全球范围内致力于固态电池技术研发和应用的车企、动力电池公司有几十余家，其中包括丰田、大众、宝马、福特等一系列全球巨头级车企都曾纷纷发表关于加快固态电池商用化的推进速度。丰田的固态电池生产计划已获得日本政府批准，并计划于2026年开始正式生产。丰田有望成为首批推出固态电池驱动乘用车的汽车制造商之一。美国固态电池公司Ampcera日前宣布，旗下全固态电池（ASSB）技术可实现15分钟内以4C的峰值速率，将电池SOC从0%充到80%。该公司还透露，这款电池采用高容量NMC阴极和硅基阳极，并选用了硫化物固态电解质，使其能量密度达到400 Wh/kg。目前实验室300次4C倍率充电后会出现5%的电量衰减。Ampcera宣称，未来量产必然达到1000次循环的使用寿命。

已经和大众集团签订了战略合作的QS公司，早在2021年便发布全球首款车规级锂金属电池A样品的SES公司，其已与本田、现代、通用达成合作关系；全美固态电池“三驾马车之一”的量子景观公司（QuantumScape），日前更宣布了其固态电池成功通过德国大众严苛的50万公里耐久性测试，电池循环寿命在1000多次，容量仍可保持在95%以上。

锂电产业的全球竞争，已到了“只争朝夕”的境地。有分析指出，对于市场而言，30年的时间锂离子电池的能量密度以每年8%的速度艰难前进。能改变市场格局的技术，一定是艰难又漫长的。因此，从全球固态电池技术研发与应用的态势上看，留给目前国内大多数企业竞相推进的半固态电池应用时间和空间实际也已不多。需要相关企业抓紧在半固态电池技术的工程化应用和工艺制造等环节解决其产业化发展的问题，尽快通过技术降本实现商业化应用来推进产业化的发展；同时在全固态电池的技术研发上持续加力，努力避免被技术和市场迭代淘汰的风险。

尤其是处于TOP10排名靠后的电池企业和其他二线电池企业，自身的研发和资本实力不够强，同时还要应对现有产品市场的价格竞争，维系自己的生产经营和可持续发展，因此在选择突破性技术与产品方向上，更需对行业有一个清醒、冷静的判断，竭力避免技术路线错误和战略阶段选择失误，使自己未来陷入产品迭代时的困境。