上汽集團(tuán)8月30日晚公告，擬與清陶（昆山）能源發(fā)展股份有限公司（下稱清陶能源）合資成立上汽清陶新能源科技有限公司（以市場(chǎng)監(jiān)督管理局核準(zhǔn)的名稱為準(zhǔn)，以下簡(jiǎn)稱“上汽清陶”）。

上汽清陶注冊(cè)資本人民幣10億元，其中上汽集團(tuán)認(rèn)繳出資4.9億元，占比49%；清陶能源認(rèn)繳出資5.1億元，占比51%。

上汽集團(tuán)曾分別于2020年、2022年和2023年通過(guò)基金方式參與投資清陶能源。截至目前，上汽集團(tuán)累計(jì)對(duì)清陶能源投資約29.835億元，間接持有清陶能源約15.29%股權(quán)。

看來(lái)，上汽是要打造固態(tài)電池電動(dòng)車樣本工程。

那么，固態(tài)電池為何雷聲大、雨點(diǎn)小，需要資金雄厚的國(guó)企車企力推？

一方面，有的電池業(yè)界人士認(rèn)為，固態(tài)電池現(xiàn)在頂多能做到的是半固態(tài)電池狀態(tài)，和不斷迭代的液態(tài)鋰電池相比，并沒(méi)有太大性能和成本優(yōu)勢(shì)；另一方面，固態(tài)電池畢竟是業(yè)界公認(rèn)的新一代電池技術(shù)，豐田、蔚來(lái)、上汽、賽力斯等車企開(kāi)始規(guī)劃固態(tài)電池量產(chǎn)上車“吃螃蟹”。

以寧德時(shí)代為代表的電池龍頭企業(yè)認(rèn)為固態(tài)電池從技術(shù)基礎(chǔ)上來(lái)看還不到火候，但一批創(chuàng)業(yè)公司早已躍躍欲試，綁定車企上車。

固態(tài)電池目前處在什么樣的研發(fā)階段？它距離量產(chǎn)還有多久？

市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)裝車的大部分是半固態(tài)以及準(zhǔn)固態(tài)電池，汽車商業(yè)評(píng)論了解的機(jī)構(gòu)普遍預(yù)測(cè)，大規(guī)模裝車要到2025年之后甚至2030年。

可以確定的是，不論是有消息的，還是沒(méi)有官宣進(jìn)度的各路固態(tài)電池玩家，都在做技術(shù)研發(fā)和儲(chǔ)備，等待市場(chǎng)奇點(diǎn)到來(lái)噴發(fā)的那一刻。

愿意吃螃蟹的車企

上汽集團(tuán)的時(shí)間表很明確，要率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，2024年首款搭載800V超級(jí)快充固態(tài)電池的車型量產(chǎn)上市，汽車商業(yè)評(píng)論了解到首款車將是智己，單體能量密度實(shí)現(xiàn)368Wh/kg，整車實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航，充電10分鐘續(xù)航增加400公里；2025年固態(tài)電池成本較同等規(guī)格的磷酸鐵鋰或三元電池降低10%-30%，在智己、飛凡、榮威、MG等車型上，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池10萬(wàn)量級(jí)的銷售規(guī)模。

上汽集團(tuán)2025年新能源汽車銷量目標(biāo)是350萬(wàn)輛，自主品牌占到70%。

今年6月13日，豐田宣布了個(gè)大新聞：在固態(tài)電池技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)展，體積重量減半，成本減半，充電10分鐘續(xù)航里程1200公里，計(jì)劃到2025年推出配備先進(jìn)固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。

豐田放了固態(tài)電池的衛(wèi)星之后不久，上汽集團(tuán)跟進(jìn)公布了進(jìn)度，擬向清陶能源追加投資近27億元，深化布局固態(tài)電池技術(shù)。

基于安全和能量密度優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電池，其實(shí)并不是最新蹦出來(lái)的，研發(fā)早有時(shí)日。

早在2008年，豐田對(duì)外宣布已經(jīng)進(jìn)軍固態(tài)電池領(lǐng)域。2020年8月，搭載全固態(tài)電池的豐田電動(dòng)車取得牌照，開(kāi)始行駛實(shí)驗(yàn)。

按照豐田的研發(fā)進(jìn)度來(lái)看，實(shí)際上其涉足固態(tài)電池已有20多年，專利數(shù)量超過(guò)1000件。

但一直到今天，固態(tài)電池仍處于起步階段。根據(jù)公開(kāi)資料顯示，一些車企陸續(xù)于今年開(kāi)啟小批量半固態(tài)電池裝車。

除了豐田之外，BBA均計(jì)劃于2025年前后推出搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。東風(fēng)、蔚來(lái)、賽力斯已宣布將于今年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車，長(zhǎng)安深藍(lán)、廣汽埃安、高合等汽車品牌普遍規(guī)劃2025年前裝車半固態(tài)電池。

只有車企推動(dòng)，固態(tài)電池才能落地，否則只能成為實(shí)驗(yàn)室里的花瓶。

從固態(tài)電池賽道來(lái)看，大概可分為三類玩家：以豐田為代表的電池研發(fā)（應(yīng)用是另一回事）一直走在前沿的車企，以及上汽集團(tuán)和比亞迪；電池企業(yè)，以寧德時(shí)代、贛鋒鋰電為主的鋰電企業(yè)；創(chuàng)業(yè)公司，有北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司（下稱衛(wèi)藍(lán)新能源）、清陶能源、重慶太藍(lán)新能源、馬車動(dòng)力等。

其中衛(wèi)藍(lán)新能源和清陶能源分別綁定了蔚來(lái)和上汽集團(tuán)等車企，二者都帶有國(guó)家重點(diǎn)科研院所的背景，衛(wèi)藍(lán)新能源是中國(guó)科學(xué)院物理研究所固態(tài)電池技術(shù)唯一的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，清陶能源則脫胎于清華大學(xué)新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

蔚來(lái)汽車今年5月發(fā)布的全新ES6車型已經(jīng)采用了衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)電池。衛(wèi)藍(lán)新能源向蔚來(lái)提供150kWh電池包，續(xù)航里程達(dá)1000公里。該款電池的能量密度為360Wh/kg。

衛(wèi)藍(lán)新能源創(chuàng)始人李泓近日表示，公司計(jì)劃最早在2025年上市。其資方包括蔚來(lái)資本、小米集團(tuán)、華為、國(guó)汽智聯(lián)、吉利控股等。

上汽和清陶能源自2018年就開(kāi)始合作。2020年，上汽入股清陶，參與清陶e+輪融資，2021年雙方完成超高能量密度固態(tài)電池的實(shí)車驗(yàn)證，2023年雙方簽署增資擴(kuò)股協(xié)議和戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。

作為電動(dòng)汽車最為核心的零部件，早在2017年，上汽就和寧德時(shí)代成立了兩家電池合資公司——時(shí)代上汽與上汽時(shí)代，其中時(shí)代上汽負(fù)責(zé)電芯生產(chǎn)，寧德時(shí)代持股51％、上汽持股49％；上汽時(shí)代負(fù)責(zé)Pack生產(chǎn)，寧德時(shí)代持股49％、上汽持股51％。

此外，上汽自己還有2022年4月成立的100%控股的捷能易電能源科技有限公司。

據(jù)上汽清陶副總經(jīng)理王林介紹，上汽與寧德時(shí)代的合作主要聚焦于量產(chǎn)鋰離子電池的研發(fā)和生產(chǎn)，與清陶的合作則更加專注于新一代固態(tài)電池的研發(fā)，捷能則是在電池管理系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)方面具備優(yōu)勢(shì)。

華興資本投資銀行事業(yè)部董事總經(jīng)理、新能源和先進(jìn)制造組負(fù)責(zé)人周亮曾對(duì)汽車商業(yè)評(píng)論稱，找到愿意吃螃蟹的、和電池企業(yè)關(guān)系密切的主機(jī)廠很重要。固態(tài)電池的研發(fā)往往不是電池廠一家能夠獨(dú)立完成，需要和下游主機(jī)廠、上游材料廠緊密配合才行。

“在早期，有主機(jī)廠愿意投入大量資源實(shí)現(xiàn)從0到1是非常關(guān)鍵的。”周亮說(shuō)。

量產(chǎn)之難

即便是研發(fā)多年、擁有專利絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的豐田，也未詳細(xì)解釋固態(tài)電池將如何實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，只表示爭(zhēng)取到2030年實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化量產(chǎn)。

當(dāng)然，這與豐田對(duì)電動(dòng)化路線的態(tài)度左右搖擺、將氫燃料看作是更重要的戰(zhàn)略發(fā)展任務(wù)有關(guān)，但也與固態(tài)電池增加了的材料成本、相對(duì)復(fù)雜的制造工藝有關(guān)。

已有固態(tài)電池技術(shù)儲(chǔ)備的“帶頭大哥”寧德時(shí)代對(duì)固態(tài)電池的看法，就不那么樂(lè)觀。

“全固態(tài)電池，目前還有些核心問(wèn)題亟待解決。如果豐田說(shuō)現(xiàn)在能量產(chǎn)全固態(tài)電池，我表示懷疑。但是到2027年，我也沒(méi)法預(yù)測(cè)。以寧德時(shí)代的技術(shù)水平而言，也很有難度。”7月6日舉行的2023年中國(guó)汽車論壇上，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司首席科學(xué)家吳凱對(duì)豐田的固態(tài)電池規(guī)劃評(píng)價(jià)道，“豐田說(shuō)成本減半，但對(duì)標(biāo)的分母是多少，外界不知道。”

清陶能源總經(jīng)理李崢對(duì)包括汽車商業(yè)評(píng)論在內(nèi)的媒體表示，豐田固態(tài)電池“充電10分鐘1200公里”指的是材料級(jí)的概念，是單純用材料傳導(dǎo)鋰離子的能力換算成充電速度，只是傳導(dǎo)鋰離子能力的一個(gè)參數(shù)，而不是產(chǎn)品級(jí)的概念。“豐田沒(méi)有推出充電10分鐘跑1200公里的車，而是開(kāi)發(fā)的固態(tài)電池電解質(zhì)的材料性能支持這樣的速度。”他表示。

汽車商業(yè)評(píng)論從知情人士處了解到，即便是帶頭大哥寧德時(shí)代深耕了數(shù)年，也認(rèn)為固態(tài)電池尚有包括工程技術(shù)在內(nèi)的基礎(chǔ)問(wèn)題沒(méi)有解決。

從技術(shù)成熟度等級(jí)(TRL,Technology Readiness Level)來(lái)看，分為九個(gè)等級(jí)。一般認(rèn)為第五個(gè)等級(jí)以前的是技術(shù)基礎(chǔ)，后面的是涉及到是否能量產(chǎn)的產(chǎn)品化問(wèn)題。

該知情人士稱，在鋰離子電池中，離子需要擴(kuò)散才能產(chǎn)生電流，離子在固態(tài)電池中擴(kuò)散，阻力極大，跟液態(tài)電池的擴(kuò)散差了10倍數(shù)量級(jí)以上，所以需要解決離子擴(kuò)散的科學(xué)問(wèn)題，他認(rèn)為在沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題之前談電解質(zhì)變成固態(tài)沒(méi)有意義。此所謂界面的阻抗問(wèn)題。

從正負(fù)級(jí)來(lái)說(shuō)，正極多孔電極或者粉末電極，作為固態(tài)顆粒，如何與固態(tài)電解質(zhì)的接觸像液態(tài)那樣包裹式充分？

固態(tài)電池默認(rèn)的一個(gè)隱含標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是負(fù)極用鋰金屬，這樣才能將其能量密度提升至500Wh/kg，如果負(fù)極如果還用石墨而不用鋰金屬，能量密度并不比現(xiàn)在迭代快速的液態(tài)電池要更好。換上了更活潑的金屬鋰之后，隨之而來(lái)的需要解決的接觸面積和充放電膨脹基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

他判斷，現(xiàn)在的技術(shù)成熟度等級(jí)仍然在前期階段。

也可能正是由于寧德時(shí)代對(duì)固態(tài)電池的判斷比較謹(jǐn)慎，所以正在打造新一代電池技術(shù)樣本的上汽，選擇了帶有國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室背景的創(chuàng)業(yè)公司清陶能源。

對(duì)于界面阻抗問(wèn)題，李崢對(duì)汽車商業(yè)評(píng)論在內(nèi)的媒體表示，目前可以通過(guò)兩個(gè)手段解決，第一個(gè)是加強(qiáng)材料的加工處理能力，使界面越來(lái)越完整、接觸越來(lái)越充分，第二在材料選擇過(guò)程中，用復(fù)合材料，也即增加一部分浸潤(rùn)液體。這其實(shí)是半固態(tài)電池。

（清陶產(chǎn)線：電池成型）

根據(jù)電解質(zhì)不同，固態(tài)電池路線大致分為硫化物、氧化物、聚合物等。豐田使用硫化物，歐美企業(yè)多用聚合物，中國(guó)企業(yè)傾向于氧化物。氧化物路線可以在液態(tài)電池設(shè)備上改造升級(jí)，復(fù)用率較高，節(jié)省昂貴的設(shè)備成本。

清陶第一代固態(tài)電池選擇了氧化物+聚合物的技術(shù)路徑，第二代固態(tài)電池選擇了氧化物+鹵化物+聚合物的路徑。李崢?lè)Q，這是利用不同的材料之間的物理性能，讓電池更致密、阻抗更小。他認(rèn)為在界面阻抗問(wèn)題沒(méi)有解決好之前，還是要加聚合性的材料把界面做好。

（最中間的方形電池是清陶第二代固態(tài)電池）

和其他材料相比，硫化物材料比較大的優(yōu)勢(shì)是單個(gè)材料傳輸鋰離子速度是最快的，但還有其他問(wèn)題，比如穩(wěn)定性的問(wèn)題，工作中會(huì)不會(huì)被還原、會(huì)不會(huì)產(chǎn)氣。“這些問(wèn)題并不是完美的材料就能完全解決掉。”李崢說(shuō)。

固態(tài)電池就好比在漢堡包里加了個(gè)雞蛋。即使前述技術(shù)問(wèn)題解決了，它的成本問(wèn)題決定了它是否能夠量產(chǎn)。

據(jù)蔚來(lái)總裁秦力洪表示，150kWh的固態(tài)電池包，其成本接近一輛蔚來(lái)ET5，按這樣來(lái)說(shuō)，蔚來(lái)研發(fā)的150kWh半固態(tài)電池，裝車后的成本大概在25萬(wàn)元左右，裝車前電池包的成本至少也在22萬(wàn)元以上。而目前市場(chǎng)上通用的液態(tài)鋰離子電池成本大概占整車的30%-60%。

李崢?lè)Q則認(rèn)為，固態(tài)電池的成本問(wèn)題并不像外界想象的那樣高不可降，反而固態(tài)電池具備成本優(yōu)勢(shì)。

他稱，材料研發(fā)加工和規(guī)模工廠制造能力，能讓將固態(tài)電池成本下降。清陶已有產(chǎn)能1.7GWh，在建產(chǎn)能30GWh。

據(jù)他介紹，清陶第一代半固態(tài)電池能量密度液態(tài)電解質(zhì)還有5%-15%，產(chǎn)線設(shè)備有30%是新設(shè)備，能量密度小于420Wh/kg，成本與液態(tài)鋰電池相當(dāng)；第二代固態(tài)電池液態(tài)電解質(zhì)小于5%，能量密度可達(dá)400-500Wh/kg，60%是更新設(shè)備，成本與液態(tài)鋰電池相比下降20%，2024年可SOP；第三代就是全固態(tài)電池，采用固態(tài)電解質(zhì)，能量密度大于500Wh/kg，2027年可SOP，70%是更新設(shè)備，成本與液態(tài)鋰電池相比下降40%。

李崢對(duì)汽車商業(yè)評(píng)論表示，對(duì)清陶來(lái)說(shuō)，由于包括涂布等關(guān)鍵環(huán)節(jié)在內(nèi)的設(shè)備是自研的，所以最讓他們?cè)诤醯某杀就袋c(diǎn)還是原材料碳酸鋰的價(jià)格波動(dòng)，而不像其他初創(chuàng)企業(yè)，需要購(gòu)買價(jià)值上千萬(wàn)元的設(shè)備，最在乎設(shè)備的復(fù)用率。

（清陶產(chǎn)線：前段涂布環(huán)節(jié)）

設(shè)備的復(fù)用率越高、更新越低，代表目前的液態(tài)產(chǎn)線可以改造使用，不用全部換新、調(diào)校，規(guī)模生產(chǎn)的良品高，可以降低成本。太藍(lán)新能源考慮的氧化物電解質(zhì)路線正是基于設(shè)備復(fù)用率高、良品高。

據(jù)汽車商業(yè)評(píng)論了解，目前的半固態(tài)電池或者準(zhǔn)固態(tài)電池可達(dá)到充電10分鐘續(xù)航400公里、整車?yán)m(xù)航里程超過(guò)1000公里標(biāo)準(zhǔn)。

能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的，鋰離子液態(tài)電池其實(shí)也做得到。比如，寧德時(shí)代已經(jīng)推出了成本更低的旨在讓成為普通電動(dòng)車標(biāo)配的4C磷酸鐵鋰超充電池，能夠?qū)崿F(xiàn)充電10分鐘續(xù)航400公里，以及已經(jīng)在極氪001上實(shí)現(xiàn)裝車的續(xù)航里程超過(guò)1000km的麒麟電池。

代表下一代新技術(shù)的固態(tài)電池是否能規(guī)模量產(chǎn)，除了有敢吃螃蟹的車企之外，還要看市場(chǎng)的選擇。

周亮認(rèn)為，固態(tài)電池大規(guī)模裝車可能要到2030年。