全固態動力電池商業競爭力如何 何時可將其量產化

12月16日，在第十屆全球新能源汽車大會動力電池論壇，***固態電池生產商輝能科技業務處總監鄭博倫表示，輝能將比絕大多數固態電池廠商都提前將動力電池量產，在2021年（非全固態）達到1GWH的產能，2023年全固態電池試產，2024年全固態量產。

他表示，這一進度，比豐田公布的時間表要提前4年左右。

12月7日，在2019（第六屆）電車人大會上，另一家固態電池生產商，北京衛藍新能源副總經理向晉也表示，2021年，該公司的半固態車用動力電池就會推向市場。

這一進度明顯快于業界預期。此前，中國科學院院士歐陽明高預測，全固態電池估計在2025-2030年后才會實現商業化。中國動力電池創新聯盟副秘書長王子冬預測，全固態電池預計2030年將實現商業化。

輝能的固態動力電池性能如何？他們為什么有信心將其量產化？其商業競爭力如何？

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六大性能指標：

安全性突出，電芯能量密度待提升

鄭博倫介紹了輝能目前產品的六大性能。

鄭博倫

性能1：高安全

固態電池最令業界期待的就是安全性。目前輝能固態電池在國家級汽車質檢中心的測試報告顯示，輝能NMC811電池，不僅在熱失控的溫度上表現優于LG化學的NMC622和松下NCA，而且最高溫升也不會像后兩者那么高。

輝能NMC811要達到226℃才熱失控，而后兩者分別在190℃和200℃就已經熱失控。最高溫升，輝能NMC811達到340℃之后，就降溫，無起火燃燒，而后兩者溫升高達640℃，隨后都起火燃燒了。

輝能電池的安全性表現

他們還通過了過充電、外部短路、加熱和熱板測試，均未發生爆炸、起火、燃燒現象，甚至現在已經從國標中取消的穿刺，他們也通過了。

性能2：比能量潛力大

在能量密度方面，鄭博倫坦承，由于氧化物、硫化物電解質密度問題，比液態顯得劣勢，但是采用更高正、負極材料，可以使得其電芯能量密度可以和一般鋰電池相差無幾。比如輝能2020年的軟包電芯密度可以達到255wh/kg，和寧德時代的245wh/kg，松下的21700的257wh/kg差不多。

但是到了模組和電池包級別，輝能產品能量密度超過了傳統液態電池，其2020年模組和系統的能量密度分別將達到222wh/kg和179wh/kg。

鄭博倫介紹，這得益于輝能自主開發的MAB架構。MAB 是指Multi-Axis BiPolar+，是輝能基于其固態電池而自主研發的多軸向雙極封裝技術。這一架構，使得它在模組層面，重量成組效率高達87%，電池包重量成組效率高達80%。

在能量密度上，輝能期望在第二代固態電池上還有大提升，主要采用更高能量密度的正負極材料，比如，納米硅或鋰金屬負極；高壓NMC和NCA的正極材料。到2021年，電芯能量密度方面，就將突破傳統液態電池的密度平臺，持續提升。電芯體積能量密度方面，2025年甚至能達到960Wh/L；系統體積能量密度達到672 Wh/L，比傳統液態電池包高近乎一倍（下圖）。

性能3：

PACK成本在電芯產能20GWh之后展現優勢

固態電池在商業化過程中，早期必然遭遇規模不足的問題。而且，由于引入新材料，成本也上升了，固態電池的總體成本也上升。

鄭博倫解釋，如果不用新材料，在現有正負極基礎上，該公司的電芯產能逐步釋放之后，成本會拉低，電芯和液態電芯接近。但該公司的MAB提升了成組效率，能提供更高能量密度的電池包，最終在電池包級別實現更低的成本。

他們的測算是，電芯產能達到20GWh時，電芯成本是液態的1.1倍，而電池包成本達到液態電池包的98%。

如果對比豐田2022年、特斯拉2018年和輝能2020年的電芯能量密度水平和最終成組后的電池包能量密度，盡管特斯拉電芯密度高達742Wh/L，高出一截；但最終輝能電池包的能量密度可達384Wh/L，比豐田的338 Wh/L和特斯拉的245Wh/L要好很多（下圖）。

性能4：

快速充放能力突出

鄭博倫透露，輝能的固態電池快充超越液態電池，在充電倍率方面，由于18650、21700，在不同充電模式下同于或優于SONY。而且溫升控制得也不錯。

快放方面，輝能電池5C放電能力和SONY的18650同等級，而且溫升大幅低于18650。

性能5：

長壽命

鄭博倫稱，輝能電池能在1800次循環后余電保持在80%以上。

性能6：

操作溫度廣

充電的工作溫度范圍，輝能的電池可以在-20℃-85℃，強于一般鋰聚合物電池的0-45℃；放電工作溫度范圍，最低至-40℃，最高至115攝氏度。

鄭博倫表示，在這六大指標中，競爭敵手在安全、成本、快充、壽命和環境耐受性上，基本上都還沒有測試數據，而輝能不僅有測試數據，而且表現不錯。

2

達到量產指標

在實驗室做出固態電池容易，要大規模量產，則還有漫長的路要走。

鄭博倫認為，固態電池量產必須經過三個階段。

首先是4-6年的實驗室/樣品線階段，要實現單一性能突破。

其次是5-8年的產品商業化階段，要實現前述六大指標。

再次是2-3年的中試線階段，要實現四大量產指標，包括工程能力、全線良率、產品一致性和壽命保證（電壓偏移率）。而輝能目前做到的水平是，工程能力方面有2907個質量控制點，全線良率92%，產品一致性達標（1C500次循環后，平均荷電率為91.9%），電壓偏移率控制在0.04。

最終所謂的量產，他定義起碼是GWh級的生產規模，成熟的產業鏈，包括高度自動化、高全線良率和供貨穩定。

在通向量產的路上，電解質的技術路線是一個重大影響因素。鄭博倫介紹，在2017年以前，業界以固體聚合物和硫化物為主，2018年以后一氧化物和硫化物為主。

氧化物電解質一般需要用高溫燒結保持導電性，但這不利于大量量產。輝能的解決方案是，將氧化物以壓合方式取代高溫燒結，成本和工藝大量生產。

3

意圖搶占26%全球市場

由于電動汽車行業的需求，電池行業不斷尋求更高能量密度、更高安全性的動力電池。固態電池是全球公認的技術方向之一，因此很多企業都在此布局。

日本的豐田、松下，韓國的三星和LG化學，中國的寧德時代、衛藍新能源、清陶、鋒鋰，歐洲的STMicroelectrionics，美洲的Solid Power、QuantumScape、SolidEnergy、Ionic Material等諸多企業都在布局。也有的知名企業，比如博世、Sakti3等公司的固態電池達產計劃，已經放棄或落空。

但是輝能則在2017年-2018年試產了第一代固態動力電池，2020年將實現第一代固態動力電池1GWh的產能。

而且，輝能規劃了雄心勃勃的全球產能，在2023年，他們在亞洲建廠，預計產能達到9GWh，全球市占率3%；2024年進入美國和歐洲，2025年達產54GWh，市占率10%；2030年388GWh，市占率26%（下圖）。

在固態電池量產之后，裝載固態電池的電動汽車也將量產。根據鄭博倫提供的數據，2022年，中國和日本將各有一個裝載固態電池的車型量產。

目前，國內新造車勢力積極和輝能合作，天際、愛馳、威馬、蔚來等都傳出過與輝能簽署協議或者合作備忘錄的新聞，探索固態電池裝車商用化。不過，目前尚無確切消息。

輝能的固態電池如能順利量產，確實超出業界預期，其性能表現也不錯。不過以上信息基本來自輝能單方面介紹，對比的一些參數也不是競品最新參數。我們會對輝能的固態電池進展和表現，保持跟蹤和報道。（完）
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