锂离子电池的终极目标：锂离子固态电池

IT之家 2024年1 月 4 日消息，距离向汽车合作伙伴交付首批固态电池原型一年后，QuantumScape 的技术潜力再次受到肯定。

PowerCo 对 QuantumScape 的 24 层电池进行了自己的耐久性测试，结果相当令人鼓舞。经过数个月的测试，这些电池在德国萨尔茨吉特实验室经历了 1000 多次充放循环，仍然保持了超过 95% 的原始容量。根据这些数据，PowerCo 表示，配备 QuantumScape 电池的电动汽车按照 WLTP 标准的续航里程可以达到 500-600 公里，而实际驾驶中，行驶 50 万公里几乎不会出现明显的续航衰减。

什么是固态电池？

固态电池即是使用固态电解质的电池。LIB由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材组成，固态电池则是将电解液、隔膜替换成固态电解质。在正、负极材料方面，固态电池可以完全沿用液态锂离子电池材料体系，且升级空间更大： 正极：部分固态电解质工作电压窗口更高，可使用高电压正极材料，有助于增强快充性能、提升能量密度等； 负极：固态电解质能适配锂金属负极，能大幅提升电池能量密度。

能量密度更高

固态电解质可以使用锂金属负极。相较于液态电解质，固态电解质的电化学性能更稳定，能兼容活性极强的锂金属负极；同时固态电解质可抑制锂枝晶析出，满足锂金属负极应用的必要条件。固态电池正极材料可选范围更大。部分固态电解质电压窗口更大，可适配高电压的正极材料；通过不同正负极材料的组合，固态电池可实现更高的能量密度，体积能量密度可超1000Wh/L，质量能量密度可超400Wh/kg。

优势突出的全固态锂离子电池

凭借能量密度高、安全性能突出、量产工艺前景广阔等多维优势，全固态锂离子电池成为下一代技术电池技术基本是行业共识。预计2030年左右可研发出可具备大规模商业化的全固态电池。 从市场应用的进程看，固态电池将首先应用于消费电子等小容量市场，后逐步向高端、中端电动汽车渗透，最后广泛应用于低端电动车及储能市场。据SNE research预测，2030年将形成400亿美元的市场规模，CAGR达180%。

全球加快布局，开发主体、选择路线均存在差异

全球广泛布局

全球固态电池研发可分为中国、日韩及欧美三个阵营。在技术方向上，日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线，目前日韩企业持有固态电池专利数全球领先，据Patent Result统计，截止2022年3月末全球专利数排名前十全是日韩企业；欧美选、择氧化物固态电解质路线居多，且均在直接开发锂金属负极应用；中国三种固态电解质路线均有布局，在开发全固态电池的同时也在大力发展对现有产业更友好的半固态电池。

日韩代表：三星的硫化物全固态锂电池

三星选择硫化物创固态电池方向。2020年三星于Nature Energy上公布了其最新的硫化物全固态电池，该电池采用NCM811高镍正极 + 硫化物固态电解质 + 银-碳复合负极的结构，实现了5.8Ah的小容量电芯，该产品能量密度超过400Wh/kg、900Wh/L， 循环能力1000周+，同时在210℃热失控测试下依然保持突出的安全性。

欧美大型车企投资专业主体进行开发

欧美企业主要采取自主研发，大型车企通过投资入局。欧美主要参与玩家有通用、福特、大众、宝马等车企以及Solid Power、Solid Energy Systems、Quantum Space等专业化企业。

国内百家争流，全产业链齐发力

卫蓝新能源

研究背景强劲。卫蓝新能源成立于2016年，是中科院物理所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台，由“中国锂电 第一人”陈立泉院士（同时也是宁德时代曾毓群的导师）、李泓研究员、原北汽新能源总工程师俞会根共同发起创办。目前 公司已拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州、山东淄博4大生产基地，已获国家授权专利117项，在国内名列前茅。

清陶能源

背靠清华大学团队。清陶（昆山）能源发展股份有限公司成立于2016年，是清华大学南策文院士团队领衔创办的高新技术企业，目前已完成F轮融资，其投资者包括广汽、北汽等大型车企。公司建有国内首条1GWh固态锂电池生产线。2018年公司第一代3C数码固态电池量产。2022年2月公司10GWh固态电池产业化项目在昆山开工。

宁德时代

宁德时代计划直接开发全固态硫化物电解质电池，与日韩企业路线相同，同时持续关注锂硫电池、锂空气电池等高端技术进展。从申请的专利文件看，宁德时代固态电池正极采用改性三元材料，固态电解质为有机溶剂、含硼物质、硫化物电解质组成的改性电解质，负极采用硅碳负极。

         注：不分资料来源于中国银河证券，周然，段尚昌“固态电池深度报告：群雄逐鹿锂电终局技术，发力新材料加速产业化”