揭秘固态电池：特斯拉与宁德时代的技术角逐

揭秘固态电池：特斯拉与宁德时代的技术角逐

固态电池作为下一代电池技术的热门方向，近年来备受关注。丰田汽车最近宣布其全固态电池将于2027～2028年推出，预计可实现"充电十分钟，续航1000公里"的性能。在这一领域，特斯拉和宁德时代是最受市场期待的两大厂商：特斯拉最新专利显示其在固态电池技术上取得重要突破，而宁德时代则计划于2027年实现全固态电池的小批量生产。

固态电池究竟是什么？

固态电池的核心在于将传统液态锂电池中的电解质替换为固态材料。在固态电池中，正负极之间由固态电解质连接，当电池充电时，正离子从正极移动到负极，同时电子通过外部电路移动；放电时则相反。这种设计不仅保留了锂电池的基本工作原理，还带来了显著的技术优势。

固态电池的四大核心材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜，这些材料占总成本将近40%。其他成本则来自电池组材料、外壳材料等。

从液态到固态：性能的飞跃

固态电池与传统锂离子电池相比，具有显著的优势：

• 能量密度：固态电池的能量密度可高出20%，最高可达传统电池的2.5倍。这意味着在相同体积或重量下，固态电池能存储更多能量，同时保持更小、更轻的体积。
• 充电速度：固态电池的充电速度比传统锂离子电池快5～6倍，非常适合需要快速充电的应用场景。
• 使用寿命：固态电池的使用寿命是传统锂离子电池的两倍以上。
• 安全性：由于不含有易燃的液体电解质，固态电池在发生事故时的风险大大降低。此外，它们还能更好地抵抗极端温度，适合在恶劣环境中使用。

谁在引领固态电池革命？

尽管固态电池的前景令人兴奋，但其商业化之路并不平坦。目前，固态电池主要面临三大技术挑战：离子运输机制、锂枝晶生长机制和固-固界面问题。加之当前制造工艺尚不成熟，这些都阻碍了固态电池的广泛应用。

目前，全球主要厂商都在积极布局固态电池领域：

• 日韩：起步最早，选择了硫化物固态电解质路线。
• 欧美：主要采用氧化物固态电解质路线，并直接开发锂金属负极应用。
• 中国：在氧化物、聚合物、硫化物三大路线均有布局，同时大力发展半固态电池。

具体来看，各大厂商的布局如下：

• 宁德时代：采用硫化物+锂金属+高性能正极路线，计划2027年实现小批量量产。
• 卫蓝新能源：采用氧化物+聚合物路线，目标能量密度400Wh/Kg以上，计划2027年量产。
• 清陶能源：从半固态过渡到全固态，沿用IPC电解质体系。
• 国轩高科：采用高镍三元+硫化物+硅负极方案，计划2027年小批量上车实验。
• 蜂巢能源：具备20Ah全固态电池能力，能量密度大于380Wh/kg。
• 亿纬锂能：布局聚合物、氧化物、卤化物三条路线。
• 弗迪电池：采用高镍三元+硅负极+硫化物电解质体系。
• 中创新航：从半固态过渡到全固态，全固态电池能量密度可达600Wh/kg。
• 孚能科技：第一代半固态产品已投产，能量密度270～330Wh/kg。
• 高能时代：已有应用于消费电子产品的20Ah级别硫化物全固态电池样品。
• 恩力动力：研发出520Wh/kg锂金属固态电池。
• 赣锋锂电：采用GARNET型和NASICON型氧化物，第一代固液混合电池已量产。
• 太蓝新能源：已制备出120Ah车规级全固态电池，能量密度720Wh/kg。

尽管固态电池的商业化前景广阔，但初期成本较高，预计首批配备固态电池的电动汽车价格将高于传统锂离子电池车型。随着技术进步和规模效应的显现，固态电池有望在未来几年实现大规模商业化应用。