數(shù)據顯示，2023年鋰電池總出貨量首次突破1太瓦時（TWh），市場規(guī)模較2015年增長了十倍以上，其中電動汽車電池占據了70%以上的出貨份額。未來隨著電動汽車和儲能市場的進一步成長，鋰電池需求將繼續(xù)擴大，預計至2027年全球鋰電池出貨量將攀升超過3200GWh。uNBesmc

uNBesmc

然而，20世紀90年代最早在日本實現(xiàn)商業(yè)化應用，并長期被日韓廠商占據領先地位的鋰電池，二十多年后被中國超越。直到現(xiàn)在，在全球鋰電池供應鏈體系中，無論是電池金屬提煉、電池材料加工，還是電池的制造，中國都是全球的霸主。目前全球75%以上的鋰電池產自中國，中國鋰電池的制造能力全球領先。uNBesmc

uNBesmc

同樣的，在占鋰電池市場需求最大的EV電池領域，目前全球前十大制造商中有六家總部位于中國，包括寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國軒高科、億緯鋰能、欣旺達，且中國企業(yè)市場份額不斷提升，而日韓企業(yè)的市場份額正逐年下滑，其中日本松下EV電池市場份額已下滑至6%左右，韓系廠商合計市場份額下滑至約23%。uNBesmc

uNBesmc

如今中國在鋰電池領域的競爭優(yōu)勢，日韓企業(yè)已難以超越，美國、歐洲由于本土鋰電池產業(yè)基礎薄弱，更是難以追趕中國。但是，隨著下一代汽車電池技術——全固態(tài)電池技術的進步和突破，傳統(tǒng)液態(tài)電池的地位正在受到挑戰(zhàn)。uNBesmc

uNBesmc

下一代電池技術興起uNBesmc

24年1月3日，大眾旗下電池子公司PowerCo發(fā)布公告，確認其合作伙伴QuantumScape 的固態(tài)電池通過首次耐久性測試，實現(xiàn)了1,000多次充放電循環(huán)，容量仍超過 95%。此外，去年9月，美國另一家固態(tài)電池上市企業(yè)Solid Power表示，其生產的首批固態(tài)電池A-1樣品已正式交付寶馬進行汽車驗證測試，寶馬希望在2025年之前推出第一輛基于Solid Power固態(tài)電池技術的原型車。同時，豐田汽車去年也曾多次表示，其將在2027-2028年實現(xiàn)全固態(tài)電池技術商業(yè)化。uNBesmc

uNBesmc

全固態(tài)電池技術，真有顛覆液態(tài)電池的潛力嗎？uNBesmc

傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液組成，其中正極和負極材料扮演存儲鋰的角色，影響電池能量密度，電解液則主要影響充放電過程中鋰離子的移動速率，一般使用液體(有機溶劑)作為電解質。然而，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池充放電過程中電極表面容易發(fā)生副反應，如負極表面形成的鋰枝晶易刺穿隔膜，造成正負極短路從而導致電池起火，同時液態(tài)電解質為易燃物質，高溫下或者電池遭受外部撞擊發(fā)生短路時易燃易爆，因此液態(tài)電池的安全性面臨較大的挑戰(zhàn)。uNBesmc

相比液態(tài)鋰離子電池，全固態(tài)電池中的電解質為固體，不易揮發(fā)或燃燒，且對溫度穩(wěn)定，不易分解，被認為是高度安全的。其次，固態(tài)電解質具有更好的穩(wěn)定性和機械性能，其對鋰枝晶具有更好的抑制作用，從而提高電池的安全性。uNBesmc

uNBesmc

另一方面，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池由于自身電化學窗口窄，以及液態(tài)電解質與正極和負極材料的副反應，使可選擇的材料受到限制，而固態(tài)電解質具有更寬的電化學窗口，以及更少的副反應，使得固態(tài)電池可選擇的電極材料范圍更廣，可適配更高能量密度的活性材料，如基于鋰金屬負極制作的全固態(tài)電池能量密度可超過500 Wh/kg，而液態(tài)鋰離子電池難以達到該水平，其能量密度理論極限為350 Wh/kg。目前傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度已接近其理論極限，進一步提升的難度非常大。uNBesmc

uNBesmc

此外，全固態(tài)電池還具有更好的溫度適應性（-30-100℃）和高功率特性，有助于提升電動汽車電池的操作溫度范圍和快充性能。同時，由于無需液態(tài)電解質和隔膜，可降低全固態(tài)電池電芯重量，且電芯組裝過程可以移除注液、脫氣、成型和老化等工藝過程，使電芯的成組工藝簡化。因此，綜合來看，全固態(tài)電池所展現(xiàn)出的出色表現(xiàn)，確有顛覆液態(tài)鋰離子電池的潛力。uNBesmc

uNBesmc

目前，全固態(tài)電池尚未實現(xiàn)大規(guī)模生產，還面臨一系列技術挑戰(zhàn)，如電解質材料的批量制備、固態(tài)材料之間的界面穩(wěn)定性/副反應等問題，以及電芯制備工藝、生產設備等環(huán)節(jié)還需攻克部分技術難題。盡管如此，在日韓、歐美等全球各國的高度重視下，全固態(tài)電池已取得了重要進展，有望在3-5年內實現(xiàn)量產。uNBesmc

uNBesmc

全固態(tài)電池的競爭，中國將被超越？uNBesmc

目前，全固態(tài)電池已成為下一代電池技術競爭的制高點，被日本、韓國、美國、歐盟等主要國家和地區(qū)列為國家發(fā)展戰(zhàn)略，全球企業(yè)都在積極布局全固態(tài)電池。uNBesmc

uNBesmc

全固態(tài)電池根據固態(tài)電解質技術路線的不同，主要分為聚合物、氧化物、鹵化物以及硫化物固態(tài)電池，不同技術路線各有利弊，目前日韓多以硫化物全固態(tài)電池為主要技術路線。uNBesmc

uNBesmc

從全球主要地區(qū)固態(tài)電池進展來看，日本研發(fā)起步早，在專利方面全球領先，積累了全球最多的固態(tài)電池專利技術，以豐田、日產等為代表的日企已表態(tài)將在2028年左右實現(xiàn)全固態(tài)電池量產。韓國方面，三星SDI、SK on、LG新能源三大電池廠持續(xù)投入研發(fā)，其中三星SDI 于2023年完成了固態(tài)電池試點生產線（S-line）的建設，計劃2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產。美國方面，全固態(tài)電池以初創(chuàng)企業(yè)為主，創(chuàng)新活力較高，其中QuantumScape、Solid Power等企業(yè)固態(tài)電池產品已進入A樣，SES鋰金屬固態(tài)電池已進入B樣，除此之外，Ampcera、Factorial Energy、24M Technologies、Ionic materials等美國企業(yè)都在加大固態(tài)電池技術創(chuàng)新。綜合來看，2028年前后將成為全固態(tài)電池量產的關鍵時間節(jié)點。uNBesmc

uNBesmc

中國雖然是目前全球最大的鋰離子電池制造國，但在全固態(tài)電池專利布局方面中國廠商仍與國際企業(yè)存在較大差距。其次，中國固態(tài)電池技術路線多元，重點以半固態(tài)/固液混合為主，且半固態(tài)電池已實現(xiàn)小規(guī)模量產并裝車，但在全固態(tài)電池方面的投入仍顯不足，且力量分散，與國際領先企業(yè)相比存在較大差距。因此，未來全固態(tài)電池的競爭，日韓、歐美等企業(yè)有機會超越中國，重塑未來EV電池的競爭格局。uNBesmc

uNBesmc

但是，中國作為目前EV電池的霸主，也意識到了全固態(tài)電池的技術潛力，以及在國際競爭中被其他競爭對手超越的風險，開始重視和加強全固態(tài)電池的研發(fā)力度，并組建產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新平臺，加強產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，迎接國際新一輪電池技術競爭。uNBesmc