固态电池市场格局分析 预计2025年小批量进入市场

目前新能源汽车动力电池已经历铅酸电池、镍氢电池、液态锂离子电池，进入三元时代，但是能量密度和安全性仍然不能满足政府和市场的需求”，翔说汽车创始人、清华学堂讲师、工信部培训中心汽车专家张翔表示，固态电池被日本、中国、美国、欧洲各国、韩国的资本普遍看好，预计到2025年开始小批量进入市场，将成为电动汽车取代燃油汽车的利器，或将成为三元电池的颠覆者。

2月27日，在固态电池技术、智能装备与市场应用研讨会上，张翔发表了题为《为什么固态电池将成为下一代新能源汽车的主流动力电池？》的主题演讲，分享了固态电池的最新进展、固态电池的市场格局、车企对固态电池的战略布局、固态电池面临的挑战等。

固态电池不同固体电解质性能对比

张翔介绍，聚合物电解质加工成本低、制造工艺简单，具备较大的商业化应用潜力，但是材料端离子电导率、锂离子迁移数较小，还需要进一步改进。

硫化物电解质材料性能最优越，但在材料稳定性和制备工艺方面还需要有所改进，未来运用于固态动力电池的潜力最大。

晶态氧化物电解质离子电导率处于硫化物和聚合物电解质之间，但制备工艺、加工成本、机械性能差是当前面临的主要问题。

LiPON薄膜电解质电导率低和制备工艺成本高是其主要障碍，在小微型电池中具备较大的商业化潜力。

固态电池的市场格局与企业布局

在固态电池的市场格局方面，张翔介绍说，固态电池领域的第一集团军，日本拥有固态电池专利916件，占比接近一半，领先优势明显；美国和中国分别以398件和362件的专利数位居第二、第三。

在全固态电池专利方面，日本也具有明显的优势，丰田拥有固态电池专利252件，数量远超其他车企与电池企业。丰田汽车2010年，推出硫化物固态电池；2014年，原型固态电池能量密度已达400Wh/kg；2018年，日本投资100亿日元，丰田、本田、日产、松下，京都大学、日本理化学研究所等参与研究，计划2022年掌握全固态电池技术；2019年，与松下合资，为550多万辆电动汽车供电池，丰田51%股份。

同时，日本其他消费电子及汽车零部件企业如富士、村田制造所、松下也在固态电池领域有广泛布局。2018年，日本经济产业省出资16亿日元，联合国内丰田、本田、日产、松下研发固态电池。

“目前中国、韩国、美国在固态电池领域的研发同处于第二梯队，美国主要以初创公司为主。”张翔表示，韩国LG化学、三星SDI和SK创新同意联手开发核心电池技术，将成立一个规模1000亿韩元基金，将共同投资于研发固态电池；2012年以来苹果公司就已经积极开始布局全固态电池技术的专利，期待能把固态电池用在iPad、MacBook等设备以及以后将要发展的柔性电子设备上，并为固态电池材料供应链开发；通用也在2016年，B轮投资美国麻省SolidEnergy公司；宝马也在2017年开始与SolidPower合作开发商业化电动汽车固体电池；德国总理默克尔将计划拨发10亿欧元用于支持一家电池生产商，大众预计全固态电池可以帮助e-Golf续航里程从300公里上升到750公里，计划2025年量产全固态电池。此外，2018年，澳大利亚MagnisResources公司宣布合作伙伴C4V（ChargeCCCV）生产出固态电池的原型，计划于2019Q2开始生产新电池有降低生产成本，不依赖钴，减少制约因素，可大批量生产的特点。

中国的固态电池研发则以高校科研院所为主，在固体锂电池方面论文数量占据第一位。我国对固态锂电的基础研究起步较早。1987年科技部发布固态电池863项目。“六五”“七五”期间，中科院将固态锂电和快离子导体列为重点课题，目前5个研发团队分别取得了不同进展。北京大学、中国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究。国内在进行固态锂电开发的企业包括CATL、赣锋锂业、珈伟股份、江苏清陶能源、台湾辉能、中航锂电、比亚迪、万向、威马汽车等。

其中，清陶能源2002年，研发固态锂电池；2016年，清陶研究院正式成立；2010年，开发的石榴石结构LLZO固态电解质材料工艺成熟；2018年，36Ah类固态软包三元动力锂离子电池通过强制性检验。

赣锋锂业2017年，引入许晓雄博士，子公司浙江锋锂建设固态电池研发中试生产线；2018年，投资前途汽车1亿元；电池研制品通过第三方机构安全检测。

比亚迪于2017年，申请了全固态锂离子电池正极复合材料及全固态锂离子电池的发明专利。同年，万向集团菲斯科申请了固态电池专利，可将电动车续航里程提高至800公里，充电时间压缩到1分钟。

2019年，辉能科技在CES以固态电池包获得创新奖，EdisonAwards获奖者名单第三名。

固态电池的面临的挑战与风险

在研讨会上，张翔还表示，固态电池面临着固体电解质离子电导率低、固固界面相容性差、机械性能与韧性差、锂离子迁移动力低等挑战：离子电导率的高低直接影响了电池的整体阻抗和倍率性能；固体电极与固体电解质界面接触性差，而界面阻抗大是制约固态锂电池循环性能的主要瓶颈之一；大部分无机固体电解质属于陶瓷电解质，机械性能相对较差，较脆易碎；聚合物电解质也存在双离子同时传导的问题，离子在固体物质中传输动力低，迁移数少。

张翔还提醒说，新能源汽车市场需求巨大，国内外很多车企、电子科技公司将投资重金研发，但固态电池研发进度不确定，目前多处于实验室或者中试阶段，材料性能研发与性能提升可能不达预期，影响产业化进程。

并且，如果新兴高能量密度电池开发进度超预期，固态电池技术可能存在被替代的风险；如果全球电动化进程不达预期，导致新能源汽车产销不达预期，会影响动力锂电池需求。

此外，全球储能市场存在不确定性；3C产品保有量处于较高水平，未来固态锂电池需求可能不达预期。