固態電池，鋰離子電池的終結者還是陪跑者？

電子發燒友網報道（文/周凱揚）為了進一步提升性能和安全性，電池廠商和汽車OEM都全力投入鋰離子電池的開發中。但面對2025年400Wh/kg和2030年500Wh/kg的能量密度目標，單靠鋰離子電池的突破似乎難以實現，反倒是這些廠商布局固態電池、公布相關專利的消息時有傳出。

固態電池，動力電池的下一個爆點？

著名韓國電池制造商SK Innovation近期向美國固態電池公司Solid Power投資了3000萬美元，由后者授權專利科技，雙方合作開發車規固態電池?，F代和起亞不久前宣布，與另一個美國固態電池開發商Factorial Energy達成戰略合作，為現代集團開發和提供汽車固態電池。來自中國臺灣的輝能科技也在近期完成了來自軟銀中國、春華資本等投資方的新一輪融資，這筆資金將用來加速固態電池生產設備的開發，也用于未來的產能擴張計劃。

既然這么多大廠都已經開始出手了，那么固態電池真的可以終結鋰離子電池創下的動力電池神話嗎？還是說這又是一個多年后被拋棄的技術？。但既然他們有心燒錢投入研發，我們不妨來看下這些固態電池公司的技術與進展。

Solid Power

自從比亞迪做了刀片電池的針刺測試后，連固態電池廠商也紛紛跟進這套操作，證明其高安全性。作為福特和寶馬投資的固態電池廠商，Solid Power將在2022年提供電池供福特和寶馬兩家車廠進行測試。雖然沒有公布太多技術細節，不過Solid Power在今年10月份公布了一系列的測試數據，讓我們一窺其固態電池的現階段性能表現。


Solid Power固態電池 / Solid Power

在Solid Power固態電池針刺試驗中，充滿電的測試電池被刺穿，沒有起火或爆炸的現象，僅僅只是溫度略微升高而已，且記錄的最高溫度只有27℃，這正是硫化物固態電解質為這個高硅含量的固態電池帶來的安全性能。

Solid Power固態電池壽命測試結果 / Solid Power

在45℃的1000次循環下，Solid Power固態電池仍有82%的容量。而在能量密度測試中，該電池可以做到350Wh/kg的堆疊能量比，且在750次循環下仍有80%的容量?？斐錅y試記錄的650次循環下，每五個周期就能做到2C的快充速率。

輝能科技

涉足電池開發15年的輝能科技以鋰陶瓷固態電池聞名，該公司于2019年8月與蔚來汽車簽訂了戰略合作協議，共同推動固態電池的開發MAB封裝的固態電池。今年三月，輝能科技又和越南本土汽車品牌Vinfast在當地共同成立了合資公司，該公司將擁有輝能固態電池的優先采購權，支持Vinfast未來的固態電池汽車量產。

輝能科技為固態電池開發了多項專利技術，比如替代了可燃液體聚合物電解質的氧化物電解質。這種固態材料可以有效避免或延遲熱失控效應，其極高的穩定性也確保了陽極與陰極材料被高效地利用，從而提高能量密度降低生產成本。

鋰離子電池與輝能固態電池針刺對比試驗 / 輝能科技

在安全方面，除了氧化物固態電解質固有的安全性之外，輝能科技還開發了主動安全機制這一專有技術。電池、模塊和系統會主動停止，確保熱失控和熱擴散得到解決。輝能還在今年二月發布了與軟包電池、圓柱電池、方形電池等傳統鋰離子電池的針刺測試對比試驗，其中鋰離子電池均出現了起火爆炸的現象，但固態電池并沒有出現任何異狀。

在這幾大核心技術的幫助下，輝能的固態電池做到了優異的性能表現。根據輝能的固態電池性能發展規劃，如今的產品在安全性和快充上已經確定了，在電池包能量密度、循環周期和低溫表現上仍有優化的空間。目前輝能給出的能量密度為440-485Wh/L，支持5C快充，可以在12分鐘內充至80%，循環壽命則是在1000次以上。

寧德時代

寧德時代也進行了多年的固態電池研發，但一直未曾透露過多消息。寧德時代曾在今年 1 月公開了兩份關于固態電池的專利，分別為“一種固態電解質的制備方法”以及“一種硫化物固態電解質片及其制備方法”。這也證明了寧德時代同樣計劃使用硫化物作為固態電池材料，與此前透露的開發方向一致。

不過寧德時代對于固態電池的商用沒有給出短期的目標，并表示寧德時代在固態電池研發方面深耕多年，在技術上處于第一梯隊，已經可以做出固態電池原型樣品，但是距離實現固態電池商業化還有很遠的路要走。19年底，寧德時代更是聲稱具體的固態電池商業化產品要到2030年后才能交付。

量產的難題

大廠追捧的固態電池似乎前景一片光明，但質疑的人也不少。特斯拉前電池工程師Gene Berdichevsky稱固態電池是一個“虛無的期望”，未來依然寄托在鋰離子電池上，而特斯拉聯合創始人和原CEO Martin Eberhard卻對固態電池十分看好。那么現在的特斯拉為何沒有在固態電池上行動，反而是繼續推行4680電池呢？

松下在不久前展示了為特斯拉打造的4680電池，這款直徑46毫米高度80毫米的電池比現用的1865和2170電池都要大。依照特斯拉和松下給出的數據，4680電池的容量是過去小型電池的五倍。盡管體積增加了，卻也帶來了成本和性能上的優勢，4680電池可以將里程數再提高16%。

以4680鋰離子電池為例，松下稱明年三月可以開始試產，這才是特斯拉想要的確定性。不僅是以上專研固態的幾家公司，全球排名靠前的電池廠家同樣將固態電池視為2025年后的產物。比如同樣投入固態電池研發的兩家韓國企業，LG Chem預計固態電池將在2027年至2030年具備商業化規模，三星SDI也宣稱其固態電池要在2027年才能開始量產。因此要想特斯拉等大廠全面擁抱固態電池，技術成熟度低帶來的量產問題才是最嚴峻的挑戰。