中方重大突破，西方固態(tài)電池未來(lái)被鎖死，日本萬(wàn)億投資打水漂

在過(guò)去數(shù)年，固態(tài)電池一直是中日韓美歐等多個(gè)國(guó)家都在競(jìng)逐的高地，這背后主要是固態(tài)電池能量密度高，加上固態(tài)電解質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度很高，可以防止鋰枝晶穿刺，所以固態(tài)電池能夠使用比容量極高的鋰金屬負(fù)極材料，而且僅通過(guò)這一改進(jìn)鋰電池的能量密度就可以提升至400W·h/kg，甚至有些高達(dá)500wh/L能量密度。

但如今中方重大突破，日本與美歐在固態(tài)電池領(lǐng)域與中方的差距可能拉大，日本趕了大早，卻可能趕了晚集。

在新能源車(chē)領(lǐng)域，固態(tài)電池是目前最具顛覆性的技術(shù)，2011年，東京工業(yè)大學(xué)的Kanno教授發(fā)明了一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)，在學(xué)術(shù)界引起轟動(dòng)，也帶動(dòng)了全球?qū)τ诠虘B(tài)電池研發(fā)的熱情。2020年時(shí)，日本鋰電池就被中國(guó)反超，原材料、零部件也被中國(guó)企業(yè)壟斷，于是他們就將希望押注在了下一代固態(tài)電池。

但固態(tài)電池的發(fā)展始終受到一個(gè)問(wèn)題困擾，就是從電解液從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程，存在于固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低、固-固界面穩(wěn)定性差、金屬負(fù)極以及鋰枝晶的生長(zhǎng)問(wèn)題。這些技術(shù)問(wèn)題影響了電池的充放電速度、容量保持率和循環(huán)壽命，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵障礙。

但盡管難題存在，日本燃油車(chē)巨頭豐田，迫切想憑借全固態(tài)電池顛覆中國(guó)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，豐田自2000年以來(lái)積累了約1300項(xiàng)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利，位居世界第一，并且2012年就試制了全固態(tài)電池，在2020年展示了搭載固態(tài)電池的概念車(chē)。

2022年，日本豐田、松下等電池企業(yè)組建了固態(tài)電池聯(lián)盟，準(zhǔn)備大干一場(chǎng)。2023年，日產(chǎn)首家宣布全固態(tài)電池研發(fā)成功，2028年上市量產(chǎn)。日產(chǎn)宣布的固態(tài)電池完全去除了電池中的液體元素，大大提高存儲(chǔ)和電力傳輸?shù)男剩瑢⒛茉疵芏忍岣咭槐叮潆娝俣忍岣呷丁?/p>

后來(lái)松下、豐田都官宣了固態(tài)電池研發(fā)成功的消息。

直到2024年9月，豐田宣布其固態(tài)電池已經(jīng)獲得日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的認(rèn)證，得到了日本政府的資金和政策支持，將于2026年開(kāi)始逐步生產(chǎn)全固態(tài)電池。與此同時(shí)，日產(chǎn)、三星、Soild Power也宣布計(jì)劃在2027-2028年前后量產(chǎn)全固態(tài)電池。

數(shù)據(jù)顯示，前前后后，日本投入了1.5萬(wàn)億日元深耕固態(tài)電池技術(shù)，就是希望可以重奪新能源汽車(chē)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。

按照豐田之前公布的信息，搭載固態(tài)電池的車(chē)型續(xù)航里程將超過(guò)1000km，并且充電時(shí)間僅需10分鐘。

不過(guò)，其固態(tài)電池是否有解決相關(guān)難題，豐田也沒(méi)有對(duì)外透露，外界不得而知。但是目前日本硫化物路線成本偏高，且空氣穩(wěn)定性差、對(duì)水分非常敏感，因此對(duì)電池制造的環(huán)境要求嚴(yán)格，生產(chǎn)流程難度高是事實(shí)，也是困擾豐田等日企的關(guān)鍵難題。

而近期中科院消息曝出，日前，中國(guó)科學(xué)院等團(tuán)隊(duì)在頂級(jí)期刊Nature Sustainability《自然-可持續(xù)發(fā)展》發(fā)表了全固態(tài)電池研究的最新進(jìn)展。

這項(xiàng)研究不僅可以使造出來(lái)的電池脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，還可以讓軟包電池實(shí)現(xiàn)300次循環(huán)后容量高于70%，并支持5C級(jí)別的高充放倍率。

論文發(fā)表在Nature Sustainability《自然-可持續(xù)發(fā)展》

論文顯示，他們?nèi)蚴讋?chuàng)的研究可以使固態(tài)電池在充放電的時(shí)候形成一層動(dòng)態(tài)自適應(yīng)界面（DAI, Dynamic Adaptive Interface），最終在低壓甚至零外壓下維持穩(wěn)定循環(huán)。

根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，這個(gè)技術(shù)突破真正的亮點(diǎn)在于，它解決了現(xiàn)在固態(tài)電池存在的內(nèi)部阻抗大，離子傳輸效率低的業(yè)界難題。

在過(guò)去，固態(tài)電池的一大難題是，固體電極與固體電解質(zhì)之間存在著固固界面接觸不良的問(wèn)題，從而制約了固態(tài)電池的性能，以前大家的研究方向是如何給兩者施加壓力，使得兩者可以更好的粘合在一起，但最終效果不太理想。這個(gè)接觸不良的難題，會(huì)增加電池內(nèi)部的電阻，一方面對(duì)自身電能產(chǎn)生消耗，另一方面也阻礙了離子的快速流動(dòng)，充電能力要弱于液態(tài)電池。

如何才能讓固體電池與固態(tài)電解質(zhì)完美貼合呢，咱們的科學(xué)家直接從分子設(shè)計(jì)層面去實(shí)現(xiàn)界面一體化，就是在聚合物的主鏈上，引入乙氧基團(tuán)和短硫鏈，這就提升了電化學(xué)的活性，同時(shí)提到了離子的傳輸能力。

如果用一種比喻來(lái)解釋的話，就是科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種分子級(jí)別的“膠水”，不僅能將電極和固態(tài)電池很好的粘合在一起，還具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性，這就使得電池的能量密度提升了86%，這種新材料的設(shè)計(jì)也順便使得電池，具備可反復(fù)折疊的能力。在可穿戴設(shè)備上也有很大的想象空間。

而在我國(guó)固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)突破的這一刻，除了稀土之外，現(xiàn)在又增加了石墨和鋰電池的出口管制——要知道，鋰電池絕對(duì)是高端產(chǎn)業(yè)，是除軍工、衛(wèi)星之外，民用領(lǐng)域的絕對(duì)高科技，對(duì)于鋰電池，目前的儲(chǔ)能、新能源車(chē)等方面這個(gè)都是關(guān)鍵的資源，沒(méi)有這個(gè)東西一切無(wú)從談起！

未來(lái)最重要的能源體系一定是光伏、風(fēng)電及其配套儲(chǔ)能，鋰電池在能源產(chǎn)業(yè)上的戰(zhàn)略地位不亞于光刻機(jī)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的重要性。

在鋰電池出口管制中，其中一條是，“能量密度大于300Wh/kg的電池”？基本只有半固態(tài)和固態(tài)電池才能達(dá)到這個(gè)級(jí)別。而半固態(tài)和固態(tài)電池，中國(guó)日本美歐都還在緊鑼密鼓發(fā)展中，限制鋰電池出口，相當(dāng)于限制日本與美歐制造半固態(tài)和固態(tài)電池的發(fā)展進(jìn)度。

還有就是對(duì)石墨負(fù)極的出手，負(fù)極也是卡住西方鋰電池產(chǎn)業(yè)的重要抓手，它們一時(shí)半會(huì)是不可能搞得出來(lái)的。

這意味著，中國(guó)鎖死了美西方與日本固態(tài)電池的未來(lái)。把設(shè)備一限制，耽誤對(duì)方幾年時(shí)間，就意味著一步慢、步步慢，在固態(tài)電池上將沒(méi)法領(lǐng)先了，將來(lái)會(huì)永遠(yuǎn)在能源方面受制于我們。

在今天，2美股固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape成為華爾街的座上賓，以近150%的年度漲幅蓋過(guò)Meta、微軟、谷歌、英偉達(dá)、特斯拉等一系列明星股，但是中國(guó)不遑多讓?zhuān)樄虘B(tài)電池指數(shù)年度漲幅超50%，與半導(dǎo)體并列為牛市的兩大主線。

中國(guó)在量產(chǎn)時(shí)間表上，已經(jīng)在加速往前走，寧德時(shí)代目標(biāo)是2027年小批量量產(chǎn)，國(guó)軒高科是計(jì)劃2027年小批量裝車(chē)，2029-2030年量產(chǎn)，億緯鋰能計(jì)劃2027年小批量裝車(chē)，2028年量產(chǎn)，比亞迪2024年已實(shí)現(xiàn)60Ah級(jí)固態(tài)電芯中試下線，能量密度達(dá)400Wh/kg，規(guī)劃2027–2029年實(shí)現(xiàn)小批量裝車(chē)。

中國(guó)新能源汽車(chē)不僅在電池的領(lǐng)先，而是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈與市場(chǎng)的領(lǐng)先，截至2024年，以比亞迪、蔚來(lái)為代表的國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)保有量已超3100萬(wàn)輛，全球市場(chǎng)份額超七成。在技術(shù)層面，智能駕駛、座艙智能化等競(jìng)爭(zhēng)已白熱化。

為什么是中國(guó)率先突破固態(tài)電池的關(guān)鍵難題，說(shuō)明了大市場(chǎng)才能驅(qū)動(dòng)技術(shù)變革，中國(guó)新能源汽車(chē)已漸成主流，消費(fèi)者對(duì)電車(chē)的認(rèn)知度、普及率越來(lái)越高，有大量消費(fèi)者在等待固態(tài)電池裝車(chē)，中國(guó)企業(yè)有充分的動(dòng)力去加大固態(tài)電池投入。

而日本市場(chǎng)是以燃油車(chē)為基本盤(pán)，從車(chē)企到消費(fèi)者，都缺乏研發(fā)意愿與市場(chǎng)基礎(chǔ)，也阻礙了車(chē)企的投入動(dòng)力與決心，中國(guó)在市場(chǎng)龐大需求與完善產(chǎn)業(yè)鏈的情況下，發(fā)力多路線研發(fā)，自然會(huì)走的更快。

從這個(gè)意義來(lái)看，日本在固態(tài)電池路線上，雖然起了個(gè)大早，卻可能趕了晚集，前期的大量投入，難為日本構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì)，反而因?yàn)橹袊?guó)的后發(fā)先至與關(guān)鍵難題上的破局與整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，讓日本固態(tài)電池彎道超車(chē)夢(mèng)破碎，1.5萬(wàn)億的投資也可能打了水漂。

作者：王新喜 TMT資深評(píng)論人 本文未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載