中國儲能網(wǎng)訊：近段時間，多家企業(yè)公布了全固態(tài)電池的技術進展或量產(chǎn)時間表，相關概念在資本市場上的熱度持續(xù)攀升。截至7月8日，Wind固態(tài)電池概念指數(shù)近60日上漲了29.59%，部分成分股漲幅超100%。
什么是固態(tài)電池，為什么會被資本市場熱捧？作為最具潛力的“下一代動力電池”，全固態(tài)電池從“技術預想”走向“產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實”到底還有多遠？
要回答這些問題，需要先從使用液態(tài)電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰電池說起。它的結(jié)構(gòu)就像一個游泳池，兩頭是正極和負極，中間是電解液，鋰離子靠它來回游動完成充放電，隔膜則是那層防水網(wǎng)。
傳統(tǒng)鋰電池在過度充電、撞擊、高溫等情況下，容易發(fā)生隔膜破損，導致內(nèi)部短路。一旦短路，電池溫度會急劇上升，可能引發(fā)燃燒甚至爆炸。另外，從材料層面來看，傳統(tǒng)鋰電池已經(jīng)接近其理論能量密度的極限（350Wh/kg），若通過增加正極載量、減薄隔膜等方法強行進一步提升能量密度，將會突破安全邊界，引發(fā)不可控風險。
相比傳統(tǒng)鋰電池，由于使用固體電解質(zhì)作為鋰離子的傳輸介質(zhì)，固態(tài)電池的熱穩(wěn)定性更好，高低溫性能的可拓展性也更強，具有能量密度高、安全性強、體積小、壽命長等優(yōu)點。
“全固態(tài)電池能量密度可以達到500Wh/kg甚至更高，充放電循環(huán)壽命超過1000次。”國軒高科股份有限公司（以下簡稱“國軒高科”）固態(tài)電池研發(fā)負責人潘瑞軍說。
正是基于這一系列優(yōu)勢，業(yè)界很早就開始了固態(tài)電池的研究。近年來，隨著新能源汽車規(guī)?？焖贁U大、新型儲能崛起以及低空經(jīng)濟“起飛”，固態(tài)電池引發(fā)了全球在材料研發(fā)、專利布局和產(chǎn)業(yè)標準等維度的新一輪競爭，并成為重構(gòu)新能源產(chǎn)業(yè)格局的關鍵技術制高點。
目前，美國、日本、韓國等傳統(tǒng)電池強國相繼出臺了固態(tài)電池支持政策，設立了遠期戰(zhàn)略目標。我國也印發(fā)了《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》等一系列文件，明確提出要加快固態(tài)電池的研發(fā)應用，建立全固態(tài)電池標準體系，加速其產(chǎn)業(yè)化進程。
固態(tài)電池的發(fā)展狀況究竟如何？廣東新型儲能國家研究院有限公司電化學儲能研究所負責人王超告訴記者，當前已產(chǎn)業(yè)化應用的固態(tài)電池均為半固態(tài)電池，即電解質(zhì)并非100%全固態(tài)，仍有約10%的液態(tài)電解質(zhì)，其能量密度、安全性等性能相較傳統(tǒng)鋰電池并未實現(xiàn)跨越式發(fā)展。而全固態(tài)電池還處于技術突破和小規(guī)模上車驗證階段，企業(yè)的量產(chǎn)時間表多集中在2027年至2030年。
據(jù)悉，國軒高科日前發(fā)布的70Ah全固態(tài)電芯能量密度達到350Wh/kg，較去年提升150%，該產(chǎn)品中試線已形成0.2GWh產(chǎn)能，良品率達到90%，正同步設計年產(chǎn)能2GWh的量產(chǎn)線。豐田、寧德時代等企業(yè)則計劃2027年推出首代全固態(tài)電池，2030年量產(chǎn)第二代產(chǎn)品。
王超表示，界面接觸、熱穩(wěn)定性及高成本等瓶頸，疊加適航認證與市場需求的不確定性，使得固態(tài)電池全面商業(yè)化進程受到制約。他判斷，全固態(tài)電池將率先在低空經(jīng)濟與高端消費電子領域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應用，到2031年，eVTOL（電動垂直起降飛行器）電池市場規(guī)?；蜻_百億元級。航空動力領域，2025年至2027年，全固態(tài)電池的應用將主要聚焦于無人機場景，市場規(guī)模預計在50億元至80億元左右；隨著載人eVTOL逐步商業(yè)化，以及能量密度提升至500Wh/kg的鋰金屬電池的出現(xiàn)，2028年至2030年，固態(tài)電池的市場規(guī)模預計將突破300億元；長期來看，市場將擴容至千億元級。
潘瑞軍也認為，全固態(tài)電池實現(xiàn)量產(chǎn)落地還需要解決三大問題。首先，硫化物電解質(zhì)材料目前還不成熟，價格昂貴，影響它的大批量生產(chǎn)，接下來，如何將硫化物電解質(zhì)的材料成本降下來是關鍵；其次，如何把電芯在低溫、低壓工況下的倍率和循環(huán)性能提上去；此外，需要找到合適的應用場景，在不考慮成本的情況下把硫化物電池的高安全、高能量密度的特點發(fā)揮出來。
綜合來看，未來5年既是全固態(tài)電池技術突破的關鍵攻堅期，也是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略整合期。王超說，作為新型儲能領域的國家級創(chuàng)新平臺，國家新型儲能創(chuàng)新中心將匯聚創(chuàng)新資源，組織跨學科協(xié)同攻關材料改性、界面工程及規(guī)模化制備技術，形成全固態(tài)電池的材料、電芯、系統(tǒng)集成試驗制備能力，打通科技成果轉(zhuǎn)化最后“一公里”，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游科創(chuàng)企業(yè)，提供中試驗證與檢測以及供電網(wǎng)環(huán)境下的實證服務。
