固态电池行业（固态电池行业上游材料）
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正准备“杀死”传统燃油车的固态电池
截至目前，全国新能源汽车保有量达891万辆，增速逼近20%。新能源车已是毫无疑义的大势所趋，但自燃事故频发、充电1小时排队4小时、续航坑爹等问题的发生，总是让新能源车在自我打脸。
到底什么时候才能让人毫无顾虑地买一台新能源车？这可能得看固态电池何时上市应用。
相较于目前主流的锂电池，固态电池续航里程更远、更安全、使用寿命更长，因而被许多人视为动力电池的天花板。
有不少声音就指出"一旦固态电池得以普及，就是传统燃油车淘汰之时”，但固态电池真有这么神吗？
固态电池与目前主流的车载锂电池不同之处在于，前者使用固体材料作为电解质，封存简易，化学结构稳定，热分解温度最高超过500℃，能减少锂离子电池起火风险。
同时，由于固态电池能量密度更高，使得续航能力更强，同时还能缩短充电时间，降低车辆成本。
相反，后者在反复充电时会导致锂离子反复沉积和析出，在负极表面产生锂枝晶，不断缩短电池寿命，严重时甚至穿透隔膜，引发漏液和短路，最终导致车辆自燃。
锂枝晶
在低温环境下，液态锂电池的电解液还会变得黏稠，使得锂离子迁移速率变慢，导致电池活性降低，这就解释了目前的新能源车为何出现如此“坑爹”的现象。
固态电池有多优秀，全靠液态锂电池这个同行衬托。当下，大众、宝马、丰田、日产等车企，以及宁德时代也在全力建立固态电池的技术壁垒。
而在中国这片新能源车的热土，半固态电池已开始逐渐走向汽车的商用化。犹记得一年前，蔚来发布搭载半固态电池的ET7，能量密度达到360kWh/kg，并且宣称一次充电后续航里程就能达到1000公里以上。
蔚来ET7
即使蔚来ET7上的这块电池并不是真正意义上的固态电池，但却还是令固态电池一夜爆红，锂电池概念股票却几乎全线暴跌。
与疯狂的投资热潮形成落差的是，世界上并没有任何一块全固态电池在汽车上量产应用。它还是实验室产物，车企对于固态电池的发展，也只是处在画饼阶段。
在2021年4月时，宁德时代董事长曾毓群就公开表示，“3-5年内能做到车里的，都不是全固态电池”。
早在2011年，丰田就扬言将在2015年到2020年推出固态电池，但至今依然未见踪影，最后又改口到2025年前，才能实现小规模的量产；宝马大致相当，2025年前推出应用固态电池的原型车。
为什么固态电池能把全球第一的车企丰田都难倒？主要是它在材料、制备、成本等方面，都存在着诸多高难度瓶颈。
首先是材料，固态电池的电解质一般分为氧化物、硫化物、聚合物三种，代表三种不同的技术路线，在电导率、能量密度、成本、安全性能方面各有千秋。
该选择哪种材料，目前还没有统一答案，更没有成熟的材料体系。
再者是制备工艺复杂。一是固态电解质中离子扩散速度仅为电解液的十分之一，如果提高能量密度，则要将固态颗粒纳米化，这就形成了工艺制备的难题。二是，固态电池的体系和界面有别于液态锂电池，架构和系统都需要重新设计。
最后是制造成本太高。根据较早前的公开信息显示，全固态电池的制造成本达到 1.5万美元/千瓦时（约97万人民币），而目前普通液态锂电池成本不过200-300美元/千瓦时，论成本，这两者还很难同台竞争。
但不管瓶颈再多，集众多优点于一身的固态电池已成为动力电池行业一个重要分水岭。谁能抢先一步落地，谁就能技术制高点。
作为固态电池这场“军事备赛”上，日本算得上是先锋派。除了丰田外，日产也在积极推进固态电池的落地，且计划在2024年试点生产，2028年推出搭载固态电池的首款车型。
不同于丰田目前只公布了一些零星半点消息，日产最近针对固态电池低调举办了一场发布会，直接剧透了不少技术突破的消息。
一是材料的使用。比如采用纤维状粘合剂取代传统粘合剂，使得正极活性物锂离子的移动不设障碍，进而降低电芯阻抗。
正如前文所言，固态电池材料体系尚未成熟，这意味着研发验证过程漫长且复杂。日产利用大数据和人工智能验证材料，提高材料的选择效率，研发时间从传统的5-20年减少至2-3年。
比如防止性能衰减的正极涂层材料、抑制锂枝晶形成的材料等。
二是生产制作工艺，日本通过正极活性物与固态电解质的均匀、高密度混合，结合纤维状粘合剂，进一步降低电池阻抗。他们还发明了一种设计，使得电解质和电极层重复扩张和收缩而不分离。
三是到2028年有望将电池组的成本降至75美元/千瓦时，充电时间缩短至的三分之一，在25℃下能在15分钟时间内从15%充电到80%。
简单来说，电池阻抗低，充电效率高，成本低。这短短十几个字却是车企未来几年甚至十几年不断探索固态电池发展的终极目标，也是在新能源时代立足的根基。
在全球实现碳中和这场新能源革命中，电池就像核心武器，决定着续航里程，决定着电动车使用的方便程度、安全性，决定是否能真正“革掉”燃油车的命。
而这当中，拥有更高安全性、更高能量密度、更长寿命的固态电池更是极为美好的理想形态。
据工信部公布的《中国制造2025》中对电池技术的指导意见显示，到2025年、2030年两个时间节点，动力电池单体能量密度需达到400Wh/kg、500 Wh/kg。
但从目前行业现状来看，液态锂电池的主流水平为160wh/kg，特斯拉4680电池的300kWh/kg已是行业天花板。反之，固态电池则是分分钟能达到400Wh/kg能量密度。
因此，我们也不难理解为什么全球各家大型车企都在自研或者投资固态电池，毕竟谁也不愿意在不久的将来被卡脖子。
随着技术的进步，未来的固态电池将按照“液态—半固态—准固态—全固态”的技术演化路径，液态电解质含量逐步下降，全固态电池很可能成为最终形态。
但不管是哪种电池，最关键的是要在能量、安全和成本三大方面取得趋于完美的平衡。如果其他技术路线在与固态电池的推进过程中，能更快取得三方面的平衡，也同样可以站在C位。
正如几年前的磷酸铁锂因为能量密度低被抛弃，正当大家都认定三元锂电池是主角时，比亚迪却鼓捣出了刀片电池，再次让磷酸铁锂电池回到主流视线。
比亚迪3月新能源车销量
所以说，杀死燃油车不一定是固态电池，但一定是适合市场发展，兼具低成本与高能量的电池。
业内专家称固态电池5年内不可能商用，其难点究竟在哪里？
难点在于其生产工艺复杂，所以量产商业化时间还要更长。近日，蔚来在其发布会上公布了一则消息，旗下首辆轿车蔚来ET7将采用固态电池，其董事长还表示，这款固态电池一定是最先进，最接近量产的电池。受该消息的影响，液态电池的材料厂商股价迎来了暴跌，其中电解液龙头企业恩捷股份出现不小的跌幅，还有多家电解液，隔膜类的材料厂商出现跌停。业内人士表示，由于固态电池使用的是固态电解质，不用电解液，也不需要隔膜，所以这次固态电池首次在蔚来汽车上实现量产，对这些液态电池材料厂商是一个不小的影响。
但有专家解释，无论如何固态电池都不太可能在这么短的时间内实现量产商用，目前来看，固态电池就连演示都很困难，未来十年的固态电池技术都会面临不小的挑战，其实有很多电池厂商和车企都在进行固态电池的研发，其中研究比较深入的丰田汽车，至今依旧表示，短期内，无法实现固态电池的量产化。包括国内电池行业龙头宁德时代也表示，至少到2030年，宁德时代才能推出其第一款固态电池，目前相关的工艺依然面临困难。
有业内人士解释，目前蔚来汽车推出的固态电池主要还是固液混合的电池模式，就是一半固态，一半液态的模式，但这种电池技术知识一个过渡的方案，这种电池在使用过程中，会同时使用固态和液态两种电解质，但关于这种固液态混合的比例和安全性，行业依然有争议，目前这种技术方案还没有成为主流的方案。按照蔚来的介绍，这种电池使用固液两种电解质，既可以保证电芯的安全性，同时又可以保证能量密度足够高。
从目前新能源市场来看，主流还是磷酸铁锂和三元锂这两种电池类型，这种电池的成本低，但能量密度却不高，而且安全性还有问题，新能源汽车的自燃问题，经常引起热议。其实主要是电池的电解液燃点太低了，很容易的燃烧起来。而固态电池使用了固态的电解质，安全性要高很多，但专家也表示，一旦能量密度过高，任何电池都会有燃烧风险，这是电池行业不得不面对的问题。未来如果想要解决这个问题，电池厂商和汽车厂商必须在电池安全性上做更多的工作。
蔚来发布固态电池，固态电池与普通电池相比较，优势在哪？
蔚来NIO Day第四年，朋友圈被众多媒体朋友抢发，汽车人参考认为有两个信息是值得深挖的，一是150kWh的固态电池，二是Innovusion的激光雷达。
本文对发布会提到的固态电池三大核心技术，众多的专业词汇，进行深度的拆分和解读。
1. 纳米级包覆超高镍正极
我们需要把这个词拆开来看，“超高镍”指的是正极材料，提高镍的含量，能提高正极材料的克容量，从而提高单体能量密度，这是行业主流路线，“超高”汽车人参考认为至少是三元811，甚至是9系。
需要指出的是，蔚来在100kWh电池包采用的是较安全的镍55（Ni55）高电压单晶材料，结构配合CTP。而“超高镍”，蔚来汽车又选择了另外一条路。
“纳米级包覆”指的是工艺，超高镍带动结构不稳定，往往需要在材料表面包覆抗蚀层，防止释氧，但包覆太厚又会影响锂离子从正极材料的脱嵌，因此采用的是纳米级的包覆，即把包覆做薄。
2. 无机预锂化硅碳负极
也需要把这个词拆开来看，“硅碳负极”指的是负极材料，石墨负极有较高的稳定性，但石墨的能量密度比较低（理论克容量约372mAh/g）；硅基材料具有很高的能量密度（理论克容量4200mAh/g），在负极加入硅后，能够让负极材料的理论克容量提升约10倍。
但加入硅后，需要解决两种材料在充放电过程中体积膨胀不同，硅的体积膨胀为320%，而碳仅为12%，膨胀不同，结构就会坍塌。
硅碳负极也是当前行业的主流路线，大多数电池企业的负极材料都早已经开始掺硅，并在逐渐提高硅的含量。
而宽度在10纳米左右、长度无限制的一维的硅纳米线是当前一种新的思路。
另外需要指出的是，负极采用硅碳体系，单体能量密度会有一个天花板，大概在300Wh/kg的水平，而要继续实现能量密度的突破，采用金属负极是其中一种可能，也就是锂金属电池，能量密度可以做到500-600Wh/kg的水平。
显然，蔚来汽车目前也并没有采用这种路线。
“预锂化”指的是工艺，在电池化成时，额外寻找一个锂源，让负极形成的SEI膜不消耗正极脱嵌的锂离子（约有10%～35%的首次不可逆锂损失），最终提高电池的容量，常见的预锂化方式是在负极（金属Li粉和Li箔）或者正极补锂。
预锂化业界也开发了很多年，但是锂很活跃，需要解决安全和高成本的问题。
而蔚来汽车“无机预锂化”，汽车人参考认为应该指的是将无机粉末添加到熔融锂中形成混合物的方式。
3. 原位固化固液电解质
这个词比较绕口，核心在“固液电解质”，所谓原位固化，就是逐步把当前的液态电解质转换为固体，而不是一步到位全固态的方法。
也就是蔚来汽车的固态电池，本质上是同时含有固态电解质和液态电解质的锂电池。
按照2022年底量产计划，再结合国内相关企业研发进展，汽车人参考认为，蔚来半固态电池，具体应该是一端电极是全固态，另一端电极是液态，固态电解质接近或超过一半质量比/体积比。
而行业里面说的固态电池，真正意义上指的是全固态电解质锂电池。
目前有氧化物、硫化物、聚合物（有机物）三种技术路线：
聚合物容易加工，最容易利用现有设备通过改造实现量产，但缺点是离子电导率最低，电化学稳定性不好，容易短路，能量密度有局限。
氧化物的导电率高于聚合物，但机械性能坚硬，与正极活性材料固-固接触不好，目前国内企业卫蓝、清陶、辉能都是走的这条路线。
硫化物接触性好，离子电导率超过液态电解液，未来最可能的技术路线（日系居多），但是需要解决产品成本高和空气稳定性差的问题。
全固态电池的定位，就是全方位取代当前的液态锂离子电池。但是各个材料都有局限性，还在开发之中，距离真正的应用，需要跨越“技术”和“量产”两座大山。
小结
蔚来汽车的“固态电池”，包括了正极高镍、负极硅碳、电解质半固态三个关键点，分别在材料和工艺两个层面进行了技术创新。
本质上没有颠覆性技术，更多的是，沿着行业公认主流技术路线的推进和落地，并不是真正意义上的固态电池。
在大家都在唱赞歌的时候，需要有媒体从中立的角度，去看待技术的本身，回到本文题目，要不要给蔚来固态电池泼一盆冷水，似乎也并不重要了。
固态电池，提振新能源行业的一味良药
根据中汽协公布最新产销数据，今年首月新能源汽车下滑较为严重，产销分别为4.0万辆和4.4万辆，同比分别下滑55.4%和54.4%，这是自2019年7月份补贴退坡后，我国新能源汽车销量连续第7个月同比下滑。
尽管近期销量表现不佳，但对于未来新能源汽车市场的走向，很多人还是看好的。在特斯拉股价一路上涨的带动下，无论是供应商宁德时代，还是整车企业，与新能源汽车相关的股票基本都经历了一波涨停。
同时在接下来的一年中，将有不少车企的新能源产品陆续进入市场。但不得不提的是，目前新能源汽车的发展进入了一个瓶颈期，产品差异化优势并不明显，趋于同质化。很多企业想尽量缩短这一瓶颈期，于是他们瞄准了固态电池。
重金落子固态电
近日，戴姆勒牵手加拿大魁北克水电公司，共同开发固态电池技术，加速固态电池量产应用。戴姆勒表示，电池是电动汽车的关键零部件，固态电池将是下一个关键技术，在近年有可能看到乘用车固态电池原型产品。
同时，魁北克水电公司在1月31日曾宣布，公司将帮助约翰·古迪纳夫和玛丽亚·海伦娜·布拉加的创新型固体玻璃电解质获得专利许可，并在此基础上，通过戴姆勒公司的帮助开发固态电池技术，一旦该固态电池达到量产状态，将在戴姆勒旗下电动汽车上使用。
丰田也掩饰不住要加大马力进军电动化市场的决心，近日宣布与松下合作成立新公司，开发和生产方形锂离子电池、固态电池以及研发“下一代”电池，新公司命名为泰星能源解决方案有限公司，成立时间拟定于2020年4月1日。
其实，戴姆勒和丰田并不算最早入局固态电池的车企，在2018年，现代宣布投资位于马萨诸塞州的Ionic Materials公司，进行固态电池研发工作，并计划将于2025年实现固态电池量产。同样是在2018年，大众投资1亿美元与QuantumScape公司建立一个新的合资公司,计划在2025年前建立固态电池生产线，并表示两家公司将共同努力,在固态电池领域发力,最终计划是实现固态电池的产业化生产。
此外，宝马除了自建电芯研发中心,研发固态电池技术外，还于Solid Power在固态电池方面达成深度合作,有望于2026年实现固态电池量产。知难而退的戴森在放弃造车之后并没有放弃对固态电池的研究，戴森曾在声明中表示将继续将专注于制造固态电池这一艰巨任务。除了国外车企，上汽、长城、比亚迪等国内车企也在默默研发，车企纷纷入局固态电池，难道是锂离子电池不够“香”吗？
锂离子电池的终结者
科学界普遍认为，锂离子电池已经达到了极限，而采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质的固态锂电池技术则被一致看成是锂离子电池的替代品。
几年前，新能源汽车作为乘用车市场的闯入者，有着很明显的一个短板——续航里程短。而续航里程又是消费者选购时最在意的一项产品参数，得“长续航”者得天下，于是车企纷纷提高续航。于是几年的时间续航里程很快从最初的160公里，提高到现在的超500公里。
无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，车企对于动力电池的宣传主要为两方面，一方面是电池容量，另一方面是能量密度。在能量密度方面，据《中国制造2025》中明确的动力电池发展规划：到2020年，中国动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg；到2025年，单体能量密度达到400Wh/kg。
但从目前来看，无论是国内动力电池独角兽宁德时代还是全球动力电池佼佼者松下，目前能量产装车的最高能量密度电芯大约在260～280Wh/kg，主流车型采用的量产电池水平都在180～220Wh/kg左右，距离规划中提到的300Wh/kg还有一定的距离。此外，在综合到安全等各类指标后，行业专家预测锂离子电池的单体能量密度极限为300Wh/kg。
固态电池则不同，目前有些公司研发的双电解液半固态电池就已经达到了350Wh/kg单体能量密度；中科院多个研究所也已经研发出300Wh/kg的动力电池，并与合作单位推进产业化；SF Motors旗下部门TeraWatt Technology在2019年8月份宣布推出4.5Ah固态电池设计原型,该电池的能量密度达432Wh/kg，这种能量密度可以直接达到规划中2025年的目标。搭载固态动力电池的新能源汽车的续航也将突破新的高度，可能超过800公里，甚至是达到1000公里。
提振新能源行业
除了在能量密度上超越锂离子电池，固态电池还有很多其他优秀品质，如安全性。据不完全统计,至今与动力电池相关的电动汽车自燃事故至少有40余起，仅在2019年国内发生自燃事件就涉及蔚来、特斯拉、比亚迪、吉利、北汽、江淮、云度等品牌。
锂离子电池如果过充或遭到撞击，很有可能损坏隔膜，进而导致发生短路，引起火灾。而固态电解质具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势，此外，作为动力电池还能省掉电池包外壳、冷却等系统，节约空间、减轻重量、减少内阻力，提高循环寿命。
尽管有着不少优点，但是固态电池的规模化生产到应用并不是没有面临困难，固态电池在固态电解质的导电率、内阻界面阻抗及相容性上存在着问题，导致短时间内尚不能量产应用于市场；生产成本昂贵，仅生产满足智能手机需要固态电池成本就需要约为1.5万美元。鉴于此，很多企业持观望态度，特斯拉CEO马斯克便是代表，“固态电池有一定前景，但是距离技术成熟还需要时间，目前也不足以改变特斯拉的战略。”
确实如此，目前固态电池还仅限于实验室阶段，距离要实现量产还需要相当长一段时间。但股市却早早对固态电池敏感起来，赣锋锂业最近一个月上涨33.10%，上榜深股通3次，外资累计净买入6.19亿；近两个月上涨101.04%，上榜深股通3次，外资累计净买入6.19亿，可谓是十分活跃。
今年1月由于春节假期较往年提前，当月有效销售时间减少，导致新能源销量下滑。在接下来的几个月中，受疫情影响，车市复苏仍需一段时间，新能源汽车行业将受到很大程度的打击。而此时不断传来与固态电池相关的消息，对于新能源汽车行业来说确实是一剂有提振疗效的良药。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
固态电池行业的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于固态电池行业上游材料、固态电池行业的信息别忘了在本站进行查找喔。
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