蔚来发布的“固态电池”到底是个啥？

动力电池追求的两个主要方向是续航能力和安全性，固态电池的开发也旨在解决这两大问题。

生产|每日财务报告

作者|刘洋

新能源汽车已经成为创造财富的机器。根据胡润最新发布的2020年《财富》世界500强榜单，价值增长最快的前三家公司都来自中国，其中两家是蔚来和小鹏。具体来看，NIO的市值增长了23倍，达到4039亿元；

小鹏汽车的市值增长了9倍，达到2488亿元。除了中国的蔚来和小鹏，新能源汽车巨头特斯拉的价值也增长了8倍，以3.6万亿元的总价值排名世界第九。

1月9日，国内领先的汽车制造公司之一NIO Motors在其“2020 NIODAYS”活动上发布了其首款纯电动轿车NIO eT7。除了发布一款新车，NIO Motors还发布了一款150kWh的固态电池组产品，单次能量密度为360Wh/kg，并宣布将于2022年第四季度将固态电池组装到其量产车中。这一消息在市场上引发了热烈的讨论。

一

什么是固态电池

《每日财报》注意到，NIO发布新电池后，A股市场电解质和隔膜公司的股价大幅下跌。这背后的原因是什么？这也从两种电池的本质开始。

传统的锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。它们的工作原理是锂离子在正负电极之间来回移动，导致外部电路中的电子沿方向移动并形成电流。电解质是锂离子电池的“血液”。电解质由溶剂、高纯度溶质和高纯度添加剂按一定比例组成，质量比分别为83%/12%/5%。目前，电解质的基本组成体系相对成熟，以六氟磷酸锂为主要溶质，碳酸盐产物为主要溶剂。新的锂盐和添加剂仍有重大变化。尽管新的锂盐和溶剂已经部分应用，但由于其固有的缺陷，它们不能完全取代六氟磷酸锂和碳酸酯溶剂，只能用作辅助产品。事实上，它们仍然可以被视为添加剂。

固态电池和传统锂电池之间最显著的区别在于电池内部电解质的物理形式。与目前常用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同，固态电池是使用固体电极和电解质的电池，不需要锂隔膜或电解质。这就是为什么NIO发布新电池后，这些领域的公司股价暴跌的原因。固态电池的核心是固体电解质，目前主要有三种技术途径：聚合物、硫化物和氧化物全固态电池。

然而，应该注意的是，固态电池并不是一个新概念。早在1978年，米歇尔·阿曼德就首次报道了对固态金属锂电池的研究，在40年内，固态锂电池在全球范围内得到了广泛的研究。固体电解质离子电导率低、界面相容性差阻碍了商业化进程，全固态锂电池的研发在20世纪末停滞不前。自2007年以来，全固态锂电池的研发已经复苏。

2019年底发布的《新能源汽车产业发展规划》首次将固态电池提升到国家层面，提出了加强固态电池研发和产业化进程的要求。但直到现在，固态电池还没有商业化，根本原因是固态电池的技术瓶颈还没有克服，所以只能先使用半固态电池。也就是说，将固体电解质的成分添加到液体电解质中，保留先前的电解质和隔膜，同时添加固体电解质的组成。固态电池的商业化道路需要从半固态电池逐步过渡到全固态电池，而NIO Automotive此次发布的电池也是半固态电池。

最后，成本问题是固态电池技术商业化面临的最大挑战。从本质上讲，续航里程和使用成本仍然是电动汽车的薄弱环节，任何新技术的成功都必须同时解决这两个主要问题。根据计算，同样使用石墨负极的固态电池的总成本为158.8美元/千瓦时，比液体电池的总费用高34%。

二

为什么我们要开发固态电池？

耐久性和安全性是动力电池追求的两个主要方向，而……

固态电池的开发也旨在解决这两个主要问题。

磷酸铁锂电池用于新能源汽车的初步开发。这种低能量密度但安全的技术路径已成为“初代”新能源汽车动力电池的首选。但随着新能源汽车市场竞争的加剧，能量密度更高、性价比更好的三元锂电池成为新宠，至今仍是市场主流。但业内专业人士指出，磷酸铁锂和三元锂电池的能量密度目前已接近理论极限，高镍材料+硅碳负极单体的能量密度极限在300Wh/kg左右。目前，宁德时代（300750，股吧）和国轩高科（002074，股吧。

富锂锰基+硅碳负极单体的能量密度极限约为400Wh/kg，中国提出了到2025年达到这一水平的目标。还有5年的时间，能源密度需要提高33%。但它越接近理论极限，研发投资的边际产出就越低，进展速度就越慢。在这种情况下，固态锂离子电池被认为是最有可能的下一代锂离子技术，其能量密度有可能超过500wh/kg，这意味着续航里程更长。

其次，液体电解质电池的安全性也不高。随着充放电次数的增加，一旦锂枝晶穿透隔膜，它们就容易燃烧或爆炸。然而，固体电解质是不易燃、无腐蚀性、无挥发性的，并且不会泄漏液体。即使在高温下，也没有自燃和爆炸的风险。因此，固体电池在安全性方面也具有优势。

事实上，国内外领先的公司早就开始研究固态电池了。领先的动力电池公司宁德时代早在2016年就正式宣布了其在硫化物固态电池方面的研发路径。目前，宁德时代固态电池可实现300次循环，容量保持率为82%，但所有固态电池仍在开发中，预计2030年后实现商业化。惠能推出的MAB固态电池组采用BiPolar+、S-Inlay和Logi pack技术，是针对固态电池的高安全性、高散热能力和结构特点开发的一种新的封装方法。该公司计划在2022年制造一种高能量密度电池组，其续航里程与燃油车相当，同时不牺牲安全性和经济可行性。

此外，赣锋锂业（002460，股吧）一期项目已实现固液混合半固态锂电池的规模化生产能力。公司与中科院徐小雄合作成立全资子公司浙江丰利新能源科技有限公司有限公司，开展固体锂电池领域的产业化工作。

根据SNE Research的数据，到2030年，全球对固态电池的需求预计将接近500GWh，到2025年，全球固态电池的市场空间预计将达到60亿元。到2025年，中国固态电池市场空间预计将达到30亿元，到2030年将达到200亿元。总体而言，从长远来看，固态电池前景广阔，有可能成为未来的主流电池。然而，从目前的情况来看，无论是技术水平还是成本问题都制约了其大规模商业化，液体电池仍是目前的必要选择。

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标签：蔚来小鹏世纪特斯拉

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