半固态电池，可能就是电动车的终点

最近，“硅阳极固态电池”一词在冉冉越来越流行。

这是奔驰工程师宣布的。梅赛德斯-奔驰EQG将配备硅阳极固态电池。据悉，其能量密度将高达800 Wh/L(约400 Wh/kg)，远超传统动力电池。考虑到EQG要到2025年才会推向市场，只能说是“孤独”了。

但硅阳极似乎是替代目前锂电池石墨阳极(即负极)的理想材料，因为不需要改造现有的电池技术和制造设备。解决了硅膨胀问题后，硅阳极的优势正在体现。虽然奔驰的技术还在实验室阶段，但是硅阳极和固态电池放在一起，又让业界充满了想象。

同样准备开发硅阳极材料的还有南韩的POSCO控股公司。最近，浦项制铁控股决定在Prologium省投资开发新一代电池的核心材料。双方将共同开发正极材料、硅负极材料和固体电解质，建立全球供应体系。

成立于2006年的汇能科技在2012年开发了固态电池。而且汇能科技还与奔驰等各大汽车厂商合作，共同研发电动车用固态电池。

但从目前来看，“看起来很美”的全固态电池的发展之路还很遥远，距离量产应用至少还有5到10年，充满变数。也有很多专业人士预测，全固态电池要到10年后，甚至更远才能完全商用。甚至当代Amperex科技有限公司和本田公司都预测，2030年左右全固态电池将用于汽车。

这很耐人寻味。虽然技术难度这么大，为什么大家都抢着研发固态电池？更何况在满天飞的“固态电池”量产新闻下，都是“黑暗”的固液混合半固态电池？

有多难？

我简单解释一下全固态电池的概念。这里有相当多的曲折。

目前我们通常所说的全固态电池是相对于现在的液体电解质锂电池而言的。即使用固体阳极和阴极材料以及固体电解质的电池。目前固体电解质的主流路线有三种，聚合物路线、氧化物路线(主要在欧美)、硫化物路线(主要在日本)。

但在具体分类上有不同的看法。比如，当代安培科技有限21C创新实验室前瞻技术部主任郭永生去年就说过，“固态电池真正做出来以后，我按照正负极分了三代。”

到了第一代，传统的液体电解质被固体电解质取代，正负极和以前一模一样。第二代换了负极，负极不使用石墨和硅，而是使用金属锂提高能量密度，正极不变。到了第三代，正负极都换了，比如负极换成了锂，正极换成了无锂高能材料。

如果从这个角度来看，目前行业内部开发的第一代比较多。文章开头，奔驰与奔驰投资的Sila Nano合作研发的Whoop Strap 4.0硅阳极固态电池，其实就是为了替代负极，克服锂金属负极的缺陷，也被认为是第二代。

其实业内有很多专业人士对全固态电池不抱希望。例如，浙江丰利新能源总经理许认为……固液混合半固态电池可能是车用动力电池的终极路线。

也有坚决放弃固态电池路线的。“我们完全放弃了固态电池，因为我们真的无法着陆。”美国电动汽车初创公司菲斯克(Fisker)的创始人亨里克·菲斯克(Henrik Fiske)去年底无奈地说。这个技术就是“当你觉得自己已经完成了90%，差不多达到目标的时候，然后你才意识到剩下的10%比之前的90%要难很多。”

另一家固态电池制造商SES(马萨诸塞州固体能源公司)也放弃了全固态电池。据SES创始人胡启超介绍，2015年之前，SES主要从事固体锂金属电池的研发。但是，“很多车企和动力电池企业已经逐渐意识到这是一个遥远的梦想。为此，我们在2015年停止了固体锂金属电池的研发，之后转向混合锂金属电池的研发。”

胡启超所谓的“固体锂金属电池”，其实就是以金属锂为负极的固体电池。对于第一代固态锂离子电池(石墨和硅作为负极)，SES认为“目前已经商业化，但优势并不明显，能量密度和生产工艺也没有比锂离子电池有明显提升。”这从另一方面解释了行业现状。

根据市场研究机构SNE研究，2030年全球对固态电池的需求预计将接近500千兆瓦时。其中，2025年全球固态电池市场预计将达到60亿元，2030年中国市场份额预计将达到30亿元和200亿元。但是，如果对比一下动力电池现有的市场规模，就知道固态电池只是沧海一粟。

就固态电池的商业化进程而言，是两极分化的。一方面，各大公司不断“加码”全固态电池研发的消息在业内不断冒出。另一方面，更多的公司像SES一样，放弃了非常难以量产的全固态锂金属电池，转而选择固液混合的半固态电池生产路线。

2021年11月，SES宣布开发出一种容量为107Ah、重量仅为0.982 Kg、能量密度为417 Wh/kg(935 Wh/L)的Apollo混合锂金属电池。此外，SES还在上海建设产能为1GWh的超级工厂，计划于2023年完工。

对于SES来说，其半固态电池和目前主流的液态锂离子电池之间共享了约60%的材料、制造工艺等产业链，在能量密度、安全性、循环寿命等方面优势明显。虽然生产线需要改造，但是量产后可以尽快收回投资成本。

就连奔驰也在准备半固体电池。2021年12月，有媒体报道，福能科技的固液混合物半固态电池(样品A)已被送往奔驰。消息称“此次将能量密度为330Wh/kg的富能半固态电池第一代产品发往德国，不久将测试电池原型产品。”

半固态电池刚刚好。

其实不管什么样的电池，能不能量产，能不能装，只能看了。这样看来，全固态电池还处于“讲故事”阶段，估计还能坚持十年八年。

打着“固态电池”擦边球的固液混合半固态电池从2021年开始频频出现，量产的好消息不断传来。而且现在大部分企业都是从营销角度着眼于“固态电池”，导致固态电池概念满天飞。其实很多都是黑暗。

从年初蔚来发布的360Wh/kg半固态电池组，到固液混合的参数曝光……卫兰新能源和郭萱高科的tteries，SES的固液混合锂金属电池，江西赣锋锂电池第一代半固态电池装入东风E70，可见半固态电池的量产速度明显加快。

已向网络交付50辆的东风E70采用第一代固液混合锂电池，能量密度约为260Wh/kg。目前，赣锋锂电池已建成0.3GWh混合固液锂离子电池生产线并投入使用，具备量产能力。

此外，赣锋锂电池宣称第二代半固态电池能量密度将达到360Wh/kg，2021年一季度已经完成B型开发，2023年一季度完成SOP阶段。但原本预计C型的研制会在2022年第一季度完成，现在看来没有任何动静。

另一家电池制造商郭萱高科，其董事长李震在2021年11月公开表示，该公司在中国实现了支持高端纯电动汽车的半固态电池续航里程超过1000公里，是其第一代车型的两倍。此外，郭萱高科透露，其半固态电池有望于2022年第四季度开始量产装车，2023年实现产业化。

因此，与全固态电池相比，半固态电池在时间和成本上具有明显的优势。而且重点是半固态可以提高安全性(安全性是相对的，超过某个节点后再高的安全性也没有意义)。行业内发展固体电解质的目的是先解决安全问题，然后才敢改进。

值得注意的是，固态电池也存在安全隐患。日产负责高级电池研发的副总裁Kazuhiro Doi将于2024年在日本横滨设立首个全固态电池试点工厂。“固态电池的能量密度是目前锂离子电池的两倍，所以它就像一个更危险的潜在炸弹。如果发生重大事故，固态电池可能比现在的电池更具灾难性。”因此，固态电池需要更全面的安全验证。

从制造层面看，以卫兰新能源的半固态电池为例，其制造工艺和设备与目前90%以上的锂电池通用。当然，关键的工艺环节，比如混合、注液、原位固态，和现在的锂电池不太一样，成本会增加很多。不过这个成本远低于全固态电池。

此外，全固态的应用还有很多问题，比如低温性能、成本、量产的设备突破等。，包括固体电解质离子电导率低、固-固接触界面阻抗上升等诸多待解决的技术难点。

这里解释一下“固-固接触界面阻抗上升”，分为物理和化学两个层面。物理上，该材料在电池充放电循环过程中体积会变大或变小，产生“枝晶”问题，而正极和电解液的颗粒与层之间容易出现间隙，导致接触不良，影响离子和电子的传输，导致电池阻抗增大，容易极化，电池倍率性能下降。

因此，无论从设备兼容性、成本控制、技术实现、性能等方面来看，固液混合电池都优于全固态电池，量产没有阴影，也可视为液态锂离子电池的现实“替代”对象。

其实从常识来说，自然界中能让能量流动的物质几乎都是液体，固体自然界是没有流动性的。

所以全固态电池可能真的是一个永远不会走到尽头的概念。固液混合的半固态电池可能是现实的终极路线。

毕竟，如果半固态电池的电池寿命超过1000千米……在性能和成本上都能满足要求，何必再进一步搞全固态电池？最近，“硅阳极固态电池”一词在冉冉越来越流行。

这是奔驰工程师宣布的。梅赛德斯-奔驰EQG将配备硅阳极固态电池。据悉，其能量密度将高达800 Wh/L(约400 Wh/kg)，远超传统动力电池。考虑到EQG要到2025年才会推向市场，只能说是“孤独”了。

但硅阳极似乎是替代目前锂电池石墨阳极(即负极)的理想材料，因为不需要改造现有的电池技术和制造设备。解决了硅膨胀问题后，硅阳极的优势正在体现。虽然奔驰的技术还在实验室阶段，但是硅阳极和固态电池放在一起，又让业界充满了想象。

同样准备开发硅阳极材料的还有南韩的POSCO控股公司。最近，浦项制铁控股决定在Prologium省投资开发新一代电池的核心材料。双方将共同开发正极材料、硅负极材料和固体电解质，建立全球供应体系。

成立于2006年的汇能科技在2012年开发了固态电池。而且汇能科技还与奔驰等各大汽车厂商合作，共同研发电动车用固态电池。

但从目前来看，“看起来很美”的全固态电池的发展之路还很遥远，距离量产应用至少还有5到10年，充满变数。也有很多专业人士预测，全固态电池要到10年后，甚至更远才能完全商用。甚至当代Amperex科技有限公司和本田公司都预测，2030年左右全固态电池将用于汽车。

这很耐人寻味。虽然技术难度这么大，为什么大家都抢着研发固态电池？更何况在满天飞的“固态电池”量产新闻下，都是“黑暗”的固液混合半固态电池？

有多难？

我简单解释一下全固态电池的概念。这里有相当多的曲折。

目前我们通常所说的全固态电池是相对于现在的液体电解质锂电池而言的。即使用固体阳极和阴极材料以及固体电解质的电池。目前固体电解质的主流路线有三种，聚合物路线、氧化物路线(主要在欧美)、硫化物路线(主要在日本)。

但在具体分类上有不同的看法。比如，当代安培科技有限21C创新实验室前瞻技术部主任郭永生去年就说过，“固态电池真正做出来以后，我按照正负极分了三代。”

到了第一代，传统的液体电解质被固体电解质取代，正负极和以前一模一样。第二代换了负极，负极不使用石墨和硅，而是使用金属锂提高能量密度，正极不变。到了第三代，正负极都换了，比如负极换成了锂，正极换成了无锂高能材料。

如果从这个角度来看，目前行业内部开发的第一代比较多。文章开头，奔驰与奔驰投资的Sila Nano合作研发的Whoop Strap 4.0硅阳极固态电池，其实就是为了替代负极，克服锂金属负极的缺陷，也被认为是第二代。

其实业内有很多专业人士对f不抱希望……全固态电池。如浙江丰利新能源总经理许认为，固液混合的半固态电池可能是车用动力电池的终极路线。

也有坚决放弃固态电池路线的。“我们完全放弃了固态电池，因为我们真的无法着陆。”美国电动汽车初创公司菲斯克(Fisker)的创始人亨里克·菲斯克(Henrik Fiske)去年底无奈地说。这个技术就是“当你觉得自己已经完成了90%，差不多达到目标的时候，然后你才意识到剩下的10%比之前的90%要难很多。”

另一家固态电池制造商SES(马萨诸塞州固体能源公司)也放弃了全固态电池。据SES创始人胡启超介绍，2015年之前，SES主要从事固体锂金属电池的研发。但是，“很多车企和动力电池企业已经逐渐意识到这是一个遥远的梦想。为此，我们在2015年停止了固体锂金属电池的研发，之后转向混合锂金属电池的研发。”

胡启超所谓的“固体锂金属电池”，其实就是以金属锂为负极的固体电池。对于第一代固态锂离子电池(石墨和硅作为负极)，SES认为“目前已经商业化，但优势并不明显，能量密度和生产工艺也没有比锂离子电池有明显提升。”这从另一方面解释了行业现状。

根据市场研究机构SNE研究，2030年全球对固态电池的需求预计将接近500千兆瓦时。其中，2025年全球固态电池市场预计将达到60亿元，2030年中国市场份额预计将达到30亿元和200亿元。但是，如果对比一下动力电池现有的市场规模，就知道固态电池只是沧海一粟。

就固态电池的商业化进程而言，是两极分化的。一方面，各大公司不断“加码”全固态电池研发的消息在业内不断冒出。另一方面，更多的公司像SES一样，放弃了非常难以量产的全固态锂金属电池，转而选择固液混合的半固态电池生产路线。

2021年11月，SES宣布开发出一种容量为107Ah、重量仅为0.982 Kg、能量密度为417 Wh/kg(935 Wh/L)的Apollo混合锂金属电池。此外，SES还在上海建设产能为1GWh的超级工厂，计划于2023年完工。

对于SES来说，其半固态电池和目前主流的液态锂离子电池之间共享了约60%的材料、制造工艺等产业链，在能量密度、安全性、循环寿命等方面优势明显。虽然生产线需要改造，但是量产后可以尽快收回投资成本。

就连奔驰也在准备半固体电池。2021年12月，有媒体报道，福能科技的固液混合物半固态电池(样品A)已被送往奔驰。消息称“此次将能量密度为330Wh/kg的富能半固态电池第一代产品发往德国，不久将测试电池原型产品。”

半固态电池刚刚好。

其实不管什么样的电池，能不能量产，能不能装，只能看了。这样看来，全固态电池还处于“讲故事”阶段，估计还能坚持十年八年。

打着“固态电池”擦边球的固液混合半固态电池从2021年开始频频出现，量产的好消息不断传来。而且现在大部分企业都是从营销角度着眼于“固态电池”，导致固态电池概念满天飞。其实很多都是黑暗。

来自360瓦时/千克半拖车……年初蔚来发布的olid电池组，到卫兰新能源和郭萱高科的固液混合电池的参数曝光，SES的固液混合锂金属电池，江西赣锋锂电池第一代半固体电池装载东风E70，可见半固体电池的量产速度明显加快。

已向网络交付50辆的东风E70采用第一代固液混合锂电池，能量密度约为260Wh/kg。目前，赣锋锂电池已建成0.3GWh混合固液锂离子电池生产线并投入使用，具备量产能力。

此外，赣锋锂电池宣称第二代半固态电池能量密度将达到360Wh/kg，2021年一季度已经完成B型开发，2023年一季度完成SOP阶段。但原本预计C型的研制会在2022年第一季度完成，现在看来没有任何动静。

另一家电池制造商郭萱高科，其董事长李震在2021年11月公开表示，该公司在中国实现了支持高端纯电动汽车的半固态电池续航里程超过1000公里，是其第一代车型的两倍。此外，郭萱高科透露，其半固态电池有望于2022年第四季度开始量产装车，2023年实现产业化。

因此，与全固态电池相比，半固态电池在时间和成本上具有明显的优势。而且重点是半固态可以提高安全性(安全性是相对的，超过某个节点后再高的安全性也没有意义)。行业内发展固体电解质的目的是先解决安全问题，然后才敢改进。

值得注意的是，固态电池也存在安全隐患。日产负责高级电池研发的副总裁Kazuhiro Doi将于2024年在日本横滨设立首个全固态电池试点工厂。“固态电池的能量密度是目前锂离子电池的两倍，所以它就像一个更危险的潜在炸弹。如果发生重大事故，固态电池可能比现在的电池更具灾难性。”因此，固态电池需要更全面的安全验证。

从制造层面看，以卫兰新能源的半固态电池为例，其制造工艺和设备与目前90%以上的锂电池通用。当然，关键的工艺环节，比如混合、注液、原位固态，和现在的锂电池不太一样，成本会增加很多。不过这个成本远低于全固态电池。

此外，全固态的应用还有很多问题，比如低温性能、成本、量产的设备突破等。，包括固体电解质离子电导率低、固-固接触界面阻抗上升等诸多待解决的技术难点。

这里解释一下“固-固接触界面阻抗上升”，分为物理和化学两个层面。物理上，该材料在电池充放电循环过程中体积会变大或变小，产生“枝晶”问题，而正极和电解液的颗粒与层之间容易出现间隙，导致接触不良，影响离子和电子的传输，导致电池阻抗增大，容易极化，电池倍率性能下降。

因此，无论从设备兼容性、成本控制、技术实现、性能等方面来看，固液混合电池都优于全固态电池，量产没有阴影，也可视为液态锂离子电池的现实“替代”对象。

其实从常识来说，自然界中能让能量流动的物质几乎都是液体，固体自然界是没有流动性的。

所以全固态电池可能真的是一个永远不会走到尽头的概念。具有固液混合物的半固体电池可以……现实的终极路线。

毕竟如果一款续航1000公里以上的半固体电池在性能和成本上都能满足要求，又何必舍近求远搞全固体电池呢？

标签：奔驰东风本田日产蔚来

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