多家廠商退出制造業(yè)務(wù)，固態(tài)電池量產(chǎn)時間成謎

2025年7月，處于固態(tài)電池研發(fā)第一梯隊的QuantumScape宣布，公司將放棄固態(tài)電池制造業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)為向其他制造廠商進(jìn)行技術(shù)專利授權(quán)。同時，該公司與大股東——大眾集團(tuán)的動力電池部門PowerCo達(dá)成協(xié)定，雙方將成立生產(chǎn)聯(lián)合體，向PowerCo授權(quán)其旗艦產(chǎn)品QSE-5（5Ah）固態(tài)電池技術(shù)。

該消息也表明，這家自2010年就All in固態(tài)電池研發(fā)的美國廠商，基本已經(jīng)退出固態(tài)電池量產(chǎn)的爭冠行列。

就在QS宣布的前一個月，另一家美國固態(tài)電池研發(fā)商SES官方宣布，公司同樣放棄了固態(tài)車用動力電池的研發(fā)與生產(chǎn)，轉(zhuǎn)向生產(chǎn)應(yīng)用于低空交通與無人機(jī)領(lǐng)域的鋰金屬電池，目前已經(jīng)獲得相關(guān)客戶訂單。同時，該公司仍致力于開發(fā)“AI分子宇宙”應(yīng)用平臺，致力于幫助鋰電上下游企業(yè)加速材料配方研發(fā)。

SES分子宇宙業(yè)務(wù) 圖片來源：SES官網(wǎng)

另外兩家固態(tài)電池廠商，由寶馬支持的Solid Power與奔馳支持的Factorial Energy同樣對于規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池目標(biāo)態(tài)度模糊。其中，Solid Power從發(fā)展起步階段就已經(jīng)將自己定義為“大自然搬運(yùn)工”——我們不生產(chǎn)固態(tài)電池，我們只為生產(chǎn)廠商提供硫化物電解質(zhì)與硅基負(fù)極材料，量產(chǎn)結(jié)果與我無關(guān)。

而Factorial Energy目前的0.2GWh中試線，良率僅為85%，距離其90%的目標(biāo)仍有相當(dāng)大的距離，也大幅低于液態(tài)電池平均97%的良率水平。同時，該公司的另一業(yè)務(wù)線與SES相似，前者也推出了“AI研發(fā)平臺”——Gammatron?，旨在通過改進(jìn)電池性能的預(yù)測、驗(yàn)證和優(yōu)化方式，幫助固態(tài)電池生產(chǎn)企業(yè)加速下一代電池的開發(fā)。

從SES與Factorial Energy的業(yè)務(wù)布局來看，一旦電池廠商開始為行業(yè)做通用化研發(fā)平臺，基本上也能證明，該公司已經(jīng)對車用動力電池的量產(chǎn)沒有什么意愿了。畢竟，沒有哪個友商敢用競對的研發(fā)平臺做實(shí)驗(yàn)。就像比亞迪電池雖然可以外供，但產(chǎn)品與比亞迪處于同級別的廠商，自然對其持敏感態(tài)度。

以上四家作為世界固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的先發(fā)企業(yè)，“研發(fā)數(shù)據(jù)猛如虎，量產(chǎn)結(jié)果成老鼠”的窘境也凸顯出，目前行業(yè)內(nèi)企業(yè)在從實(shí)驗(yàn)室樣品到工廠工藝放大，中間仍存在著一條巨大的“死亡之谷”。

回看中國市場，寧德時代也曾在投資者平臺表示，公司計劃在2027年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的小規(guī)模生產(chǎn)，到2030年前后考慮擴(kuò)大固態(tài)電池產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。該時間節(jié)點(diǎn)也大幅度晚于整車企業(yè)們預(yù)計2026年上車固態(tài)電池的計劃。

如果說美國固態(tài)“四小龍”集體調(diào)轉(zhuǎn)車頭的一部分原因是因?yàn)槿鄙僖?guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，那么全球電池冠軍寧德時代又對量產(chǎn)時間持保守態(tài)度。固態(tài)電池量產(chǎn)，究竟還有什么困難？

01

困擾業(yè)界60年的難題

美國作為固態(tài)電池研發(fā)的先驅(qū)，自1960年開始，大名鼎鼎的阿貢實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室就針對氧化物電解質(zhì)進(jìn)行開發(fā)，但由于當(dāng)時氧化物電解質(zhì)在室溫下的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于當(dāng)時的液態(tài)電池。同時，由于電解質(zhì)需要高溫?zé)Y(jié)提升材料致密化指標(biāo)，提升材料導(dǎo)電性與物理強(qiáng)度，上世紀(jì)（參數(shù)丨圖片）七十年代的加工設(shè)備無法支持該工藝。

美國阿貢實(shí)驗(yàn)室電池研發(fā)實(shí)驗(yàn)室圖片來源：Argonne National Labor

種種問題導(dǎo)致兩家實(shí)驗(yàn)室一直被鎖死在實(shí)驗(yàn)室中，無法放大樣品規(guī)格。

但由于當(dāng)時正處蘇美冷戰(zhàn)，美國軍方急需一種可以長時儲存、絕對安全且能量密度高的電池產(chǎn)品，為導(dǎo)彈、潛艇、偵察設(shè)備等軍工設(shè)備供能。

隨后，石油巨頭埃克森美孚（Exxonmobil）接棒兩家實(shí)驗(yàn)室，提出“鋰金屬搭配固態(tài)電解質(zhì)”的化學(xué)體系，奠定了現(xiàn)代固態(tài)電池的基本化學(xué)體系。但與上述兩家實(shí)驗(yàn)室類似，埃克森也面臨設(shè)備工藝的不成熟，導(dǎo)致無法生產(chǎn)出高致密度、低缺陷的電解質(zhì)。并且，在引入鋰金屬負(fù)極后，負(fù)極鋰枝晶穿刺的情況愈發(fā)嚴(yán)重，影響了樣品的循環(huán)壽命與安全性。

超高制造成本疊加不成熟的工藝，使得埃克森被迫放棄該種技術(shù)的研發(fā)工作。而在1990年初，隨著索尼打開了液態(tài)鋰離子電池的商業(yè)化浪潮后，固態(tài)電池技術(shù)就塵封在了各個單位的實(shí)驗(yàn)中。

雖然火焰在美國熄滅，但固態(tài)電池開發(fā)的火苗漂洋過海傳遞到了日本。

1973年與1979年的兩次石油危機(jī)，使得嚴(yán)重依賴進(jìn)口的日本產(chǎn)生能源危機(jī)感，日本政府府和能源產(chǎn)業(yè)迫切希望發(fā)展替代能源與高效儲能技術(shù)，以在部分場景中替代石油需求。

與美國“軍用提需求-實(shí)驗(yàn)室研發(fā)-私人公司量產(chǎn)”的創(chuàng)新路線類似，日本由東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、京都大學(xué)三所高校負(fù)責(zé)固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)工作，并召集了豐田、松下、日立、三菱化學(xué)等巨頭企業(yè)承接前者的研發(fā)成果，推動產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時，日本NEDO（新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)署）設(shè)立專項資金用于扶持相關(guān)企業(yè)。

東京工大Ryoji Kanno教授的固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊 圖片來源：東京工大

但45年時間過去了，液態(tài)鋰離子電池的能量密度已經(jīng)由80Wh/kg（索尼18650消費(fèi)電池）飛躍至255Wh/kg（寧德時代麒麟車用動力電池）。而日本鋰電行業(yè)，仍被固態(tài)電池的技術(shù)缺陷困在實(shí)驗(yàn)室中。

與美國類似，日本人也遇到了相同的問題：

電解質(zhì)高溫?zé)Y(jié)與材料致密化，兩個指標(biāo)無法同時兼得。

由于起初美國與日本都押注了氧化物電解質(zhì)，該種材料的導(dǎo)電性（10??–10?? S/cm）遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)（10?2 S/cm）。其主要原因?yàn)樵摲N材料在粉體壓片后，存在大量孔隙。

我們可以簡單理解為，氧化物電解質(zhì)作為鋰離子傳輸?shù)囊粭l馬路，中間存在著許多坑洞，影響了通行效率。因此，如果要給鋰離子傳輸鋪平道路，就需要引入高溫?zé)Y(jié)工序來幫助電解質(zhì)擴(kuò)散，形成致密化結(jié)構(gòu)，從而使各坑洞建立連接關(guān)系。

但僅僅這一道工序，就足足困擾了日、美兩國60年。

首先，高溫?zé)Y(jié)需要的溫度基本大于1000攝氏度，雖然可以幫助氧化物電解質(zhì)修復(fù)空隙，但電解質(zhì)中的鋰離子元素也被高溫?fù)]發(fā)。明明要提高電導(dǎo)率，燒了一頓，電導(dǎo)率變得更低了……但如果要降低燒結(jié)溫度，就會出現(xiàn)氧化物內(nèi)部無法致密化，仍在存在“坑洞”，又影響鋰離子傳導(dǎo)效率。

如果高溫導(dǎo)致鋰離子揮發(fā)，那么如何通過降低溫度的同時保證電解質(zhì)致密化效果？

日本研發(fā)團(tuán)隊試圖通過添加含Al、Ga、Ta等助劑優(yōu)化，在降低溫度的同時提升燒結(jié)效果。這一過程可以簡單理解為，原本要通過高溫融化路面，連接填補(bǔ)各坑洞。但高溫過高燒毀了路面，于是需要降低了燒結(jié)溫度，增補(bǔ)一些瀝青來填平坑洞。

但新的問題又出現(xiàn)了，雖然助劑提升了電解質(zhì)的致密性，修補(bǔ)了氧化物中的“坑洞”，但這些助劑嵌入后出現(xiàn)了新反應(yīng)——晶界副相生成。而這一過程可以理解為，原本用于填補(bǔ)坑洞的瀝青，在高溫反應(yīng)后，變成了路面的“鼓包”，又成為鋰離子傳輸速率的新問題。

固態(tài)電池結(jié)構(gòu)示意圖 圖片來源：豐田

因此，如何平衡好燒結(jié)溫度與電解質(zhì)致密性，成為氧化物無法量產(chǎn)的關(guān)鍵問題。并且時至今日，這一技術(shù)難點(diǎn)依舊困擾著全球鋰電產(chǎn)業(yè)。

時間來到2000年，在氧化物電解質(zhì)多次研發(fā)受阻的情況下，東京工大的菅野了次教授發(fā)現(xiàn)了硫化物電解質(zhì)類型（Li??GeP?S??），其電導(dǎo)率高達(dá) 10?2 S/cm，鋰離子傳輸速率極快，甚至超過了當(dāng)時的主流電解液，不需要引入高溫?zé)Y(jié)工序。

但固態(tài)電池被稱為“鋰電圣杯”是有理由的。通向圣杯有多條路，但每一條路都很難走。盡管日本車企協(xié)同材料企業(yè)與高校實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)頭全力押注硫化物，但新的問題又接踵而至——硫化物非常不穩(wěn)定，當(dāng)空氣中有水分，就會與其反應(yīng)生成有毒氣體硫化氫（H?S）。

這也導(dǎo)致該種材料的制備需要極為嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境，對場地、設(shè)備等一系列配套要求極為嚴(yán)格，也顯著拉高了日后量產(chǎn)的成本。當(dāng)然，空氣敏感問題也只是硫化物電解質(zhì)其中的缺陷之一。

但日本在2000年初確定硫化物路線后，本田、豐田與日產(chǎn)三家車企基本達(dá)成了技術(shù)共識，量產(chǎn)計劃基本均為2027–2028導(dǎo)入車輛驗(yàn)證，2030左右開始商業(yè)化量產(chǎn)。

從時間節(jié)點(diǎn)上也能看出，硫化物的制備工藝問題，并不比氧化物要少。

02

從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的“死亡之谷”

其實(shí)了解鋰電歷史的人都知道，無論是液態(tài)電池還是固態(tài)電池，其大致化學(xué)體系框架在很早之前就已經(jīng)確定。中、美、日三只隊伍，如同三只裝修隊，在這個既定框架內(nèi)展示自己的“裝修技巧”。

中國的工程化能力更強(qiáng)，交付速度更快，在全固態(tài)遭遇工藝瓶頸時，不少廠商“取巧”地走了半固態(tài)路線，但從目前裝車進(jìn)度來看，該技術(shù)路線向上既無法保證固態(tài)電池的高安全性能與高能量密度，向下又無法與液態(tài)電池的低成本媲美，蔚來與智己在試水后進(jìn)展都不大。

日本人對于工藝攻關(guān)更加執(zhí)著，死磕100%全固態(tài)這一條路線，即便推遲量產(chǎn)進(jìn)度，也要保證其技術(shù)路線的成熟可靠。反正液態(tài)動力電池已經(jīng)完全輸給中國，還不如現(xiàn)在死磕一條新路線，也來個“換道超車”。

但美國人目前就處于非常尷尬的狀態(tài)。工程能力與中國不在同一量級，日本固態(tài)電池研發(fā)又有本土三大國際車企親自下場，其研發(fā)技術(shù)并不會因?yàn)橘Y金短缺問題而變形。因此，面對短期沖刺無法商業(yè)化量產(chǎn)，長期專注技術(shù)路線玩長跑又怕資金斷裂，美國固態(tài)電池廠商走出了另一條路：

講故事。

這中間有一個插曲。

2011年，金沙江創(chuàng)投曾在寧德時代與波士頓動力之間多次權(quán)衡后，斥資7000萬美金投資了后者。掌門人朱嘯虎曾表示，當(dāng)時認(rèn)為寧德時代的技術(shù)不夠“性感”，主打高能量密度、寬工作溫域、超長循環(huán)壽命的波士頓電池，技術(shù)更加領(lǐng)先。

后續(xù)的故事，大家都知道了。波士頓動力在2012年短暫成為北汽新能源的電池供應(yīng)商后，帶著一屁股量產(chǎn)問題消失在市場中。而寧德時代則用了14年成長為全球無可撼動的龍頭。在回顧這次投資，朱總留下一句反思：

商業(yè)化的成熟程度，比技術(shù)的成熟程度重要多了。

這句話中，隱含著制造業(yè)的一個概念問題。

“技術(shù)的成熟度”，是什么技術(shù)？我們要知道，實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)技術(shù)與工程量產(chǎn)技術(shù)，并不能混為一談。

我們簡單來說，實(shí)驗(yàn)室中的樣品制備，一萬次跑通了一次，便可宣告成功。但如果將同樣的工藝放大至流水線車間內(nèi)，一萬次可能僅允許失敗幾次，甚至一次都不能失敗。失敗一次，便會間接拉高整體生產(chǎn)成本，影響最終良率。

同時，從實(shí)驗(yàn)室樣品到量產(chǎn)產(chǎn)品的工藝放大，也并不是簡單的等效放大，而是整個制造邏輯的重構(gòu)。我們做個比喻，一個NCAA的頂級大學(xué)生運(yùn)動員，到了NBA卻水成了飲水機(jī)管理員。人是同樣的人，技術(shù)也是同樣的技術(shù)，但是由于環(huán)境發(fā)生了巨大的改變，導(dǎo)致其技術(shù)與工藝需要同步適配，這也就是大家常提的“know-how”能力。

并且，在大學(xué)時期的技術(shù)短板，可能會被自身優(yōu)勢所掩蓋。一旦到了更惡劣，更嚴(yán)格的環(huán)境中，優(yōu)勢需要繼續(xù)保持，短板卻在不斷放大。同理，實(shí)驗(yàn)室中樣品制備的細(xì)微缺陷，放大到流水線中，就已經(jīng)不再細(xì)微，而是變成巨大的生產(chǎn)災(zāi)難。

累積效應(yīng)，正是如此。

美國人也深知這一點(diǎn)。因此我們回看美國固態(tài)電池廠商近幾年的公開技術(shù)進(jìn)展，自2021年開始，以QuantumScape為代表的企業(yè)，在資本市場與媒體圈層中如同擠牙膏一樣，不斷釋放實(shí)驗(yàn)室樣品進(jìn)展。A0級樣品的循環(huán)次數(shù)突破，到B0級樣品的交付車用客戶測試。測試結(jié)果每次都有突破，給市場造成一種距離量產(chǎn)“僅剩臨門一腳”的感覺。

“雖然還有問題，但我們已經(jīng)突破了***技術(shù)難點(diǎn)，馬上就成了。”

可能當(dāng)時金沙江創(chuàng)投就被波士頓動力的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)給繞了進(jìn)去。也許只有美國廠商自己知道，自己實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)車間的距離，恐怕還要隔著一條巨大的“死亡峽谷”。

03

固態(tài)電池不會先“上車”

我們再重申一點(diǎn)，在終端產(chǎn)品的應(yīng)用中，拋開價格談性能，就是在耍流氓。

對于純電市場而言，消費(fèi)者在乎的是“性價比”。價格前置，性能后置。五菱MINI、比亞迪、小米，包括最近的ES8，都證明了一件事：純電市場中，消費(fèi)者希望用更低的價格得到更高的配置。

但如果將性能前置，價格后置，會發(fā)生什么？

理想MEGA、寶馬iX、保時捷Tycan等高端純電的銷量足以說明問題。甚至是已經(jīng)將所謂“半固態(tài)”電池搬上車的智己L6光年版（搭載清陶能源半固態(tài)電池），也悄悄將該配置下線。更換了一個電池配置，就比入門款貴了將近10萬，消費(fèi)者是用腳投票的。

“天天喊著固態(tài)電池，真給你，你又不買了。”

因此，車用動力電池市場，一定不是固態(tài)電池技術(shù)在中短期的最佳選擇。三元電池在磷酸鐵鋰技術(shù)的迭代中節(jié)節(jié)敗退足以說明問題，明明充放電倍率更高、電池包整體重量更低，但在成本控制面前，這都不是主要優(yōu)勢。

而就在本月8號，松下控股的CTO小川辰夫（Tatsuo Ogawa）也曾公開表示：

全固態(tài)電池并非適用于汽車，而是無人機(jī)與電動工具。

當(dāng)然，固態(tài)電池的技術(shù)普及所面臨的難點(diǎn)，并不僅僅只有成本這一個問題。

從前段電解質(zhì)的制備工藝問題，到中段電池組裝中電解質(zhì)與電極的“固-固界面”問題，再到樣品放大后的制造穩(wěn)定性，每一步都無比困難。從當(dāng)下業(yè)界的態(tài)度我們也能看出問題：

整車企業(yè)紛紛宣布2026年上車，但比亞迪與寧德時代卻始終持保守態(tài)度。

正如SES董事長胡啟朝博士所言：

“做科研的人說話不會太絕對，但全固態(tài)電池很難做出來，我們遇到的問題是基礎(chǔ)性的化學(xué)問題，這類問題不是可以靠時間去解決的。”

更何況，液態(tài)電池已經(jīng)足夠優(yōu)秀，車用BMS的熱管控足夠成熟，6C電池與換電技術(shù)也正在加速普及。用極高的成本去解決少量的邊際問題，這從商業(yè)邏輯上來說，并不成立，消費(fèi)者也不會為此買單。