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（文/李沛 編輯/徐喆）“2030左右全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破的可能性極大，我們要敲響警鐘，我們要全力以赴，我們要只爭朝夕，要有這個緊迫感”。

在日前舉行的中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺（CASIP）成立儀式上，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)歐陽明高教授針對全固態(tài)電池領(lǐng)域國際間產(chǎn)業(yè)競爭，發(fā)出了這樣的呼吁。

在我國鋰電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)建立起堪稱統(tǒng)治性地位的當下，歐陽院士的呼吁絕非危言聳聽，寧德時代、弗迪電池、中創(chuàng)新航、孚能科技、蜂巢能源、億緯鋰能、清陶能源、衛(wèi)藍新能源等一眾頭部企業(yè)齊齊到場，也顯示出本土產(chǎn)業(yè)界對這一挑戰(zhàn)的重視。

固態(tài)與半固態(tài)，豈止“一字之差”

全固態(tài)電池，被公認為解決鋰離子電池本質(zhì)安全性的必由之路，且其能量密度具有較當前電池材料體系2-3倍乃至更高的提升潛力，然而多年來。全固態(tài)電池固-固界面的離子輸送動力學(xué)難題仍未得到根本性解決，因此國內(nèi)外不少固態(tài)電池領(lǐng)域初創(chuàng)企業(yè)退而求其次，通過添加一部分液態(tài)電解質(zhì)來改善界面性能，進而根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)含量劃分了所謂的半固態(tài)電池、準固態(tài)電池。

不久前，某家新勢力車企已經(jīng)通過一次歷時14個小時的超長直播，向外界展示了其150kWh電池包的千公里續(xù)航能力，據(jù)報道采用的正是衛(wèi)藍新能源開發(fā)的半固態(tài)電池技術(shù)，另據(jù)觀察者網(wǎng)公司頻道了解，清陶能源的半固態(tài)電池同樣有望在今年裝車亮相。

盡管有知情人士向觀察者網(wǎng)透露，150kWh半固態(tài)電池包目前成本高達25萬元，對應(yīng)單位成本達到了1.6元/WH，使其尚無可能大規(guī)模部署，但上述進度橫向?qū)Ρ热匀环Q得上遙遙領(lǐng)先。

不過在固態(tài)電池領(lǐng)域，全球產(chǎn)業(yè)化格局則有著相當大的不同，固態(tài)與半固態(tài)電池技術(shù)體系，絕非“一字之差”。

對于半固態(tài)電池而言，傳統(tǒng)材料體系與涂布、注液、化成等關(guān)鍵工藝工裝有相當大的繼承性，然而全固態(tài)電池與現(xiàn)有鋰電材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝工裝之間的差異則相對更高，從零到一建立技術(shù)體系與供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)生態(tài)，難度之大可想而知。

正因如此，對中國是否需要在當下大力發(fā)展全固態(tài)電池，輿論場上此前存在著不同的觀點。在前述活動中，歐陽明高院士對這個議題進行了發(fā)人深思的分析。

歐陽院士坦言，考慮到成本與成熟度差異，“就算是全固態(tài)電池搞出來，就算是2030年產(chǎn)業(yè)化，要想替代液態(tài)鋰離子電池50%市場份額至少需要二十到三十年”，然而從產(chǎn)業(yè)話語權(quán)的角度看，全固態(tài)電池的影響力不容忽視，特別是其作為動力電池裝車量產(chǎn)后，“對于汽車技術(shù)而言1%是很重要的市場份額，市占份額不需要替代到50%，替代1%就已經(jīng)具有突破性意義”，而除了產(chǎn)業(yè)話語權(quán)，固態(tài)電池所代表的全新技術(shù)體系，也將為中國鋰電產(chǎn)業(yè)打破低水平價格內(nèi)卷、在價值鏈上進一步攀登創(chuàng)造條件。

同樣不能不提及的是，由于中韓等鋰電強國現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)配套優(yōu)勢難以滲透到這一細分領(lǐng)域，美日歐等發(fā)達經(jīng)濟體已不約而同將全固態(tài)電池目為鋰電“彎道超車”的理想突破口，在競爭者加碼投入的情況下，中國鋰電產(chǎn)業(yè)除了“應(yīng)戰(zhàn)”別無選擇。

日本產(chǎn)業(yè)化“贏在起點”？

在競逐全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化“圣杯”的競賽中，日本是一個最常被提及的參照對象，從專利數(shù)據(jù)看，目前日本在全固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠季謨?yōu)勢明顯，豐田、松下、出光興產(chǎn)分列全球前三大專利持有人，且相互之間還有著長期而密切的商業(yè)合作，如豐田公司的車用鎳氫電池、鋰電池，就主要來自于其與松下合資組建的Primearth、Prime Planet公司，而其固態(tài)電池技術(shù)早在2013年就已與出光興產(chǎn)開始聯(lián)合研發(fā)。

憑借著這樣的地位，當去年10月豐田高調(diào)宣布推進2027年前后全固態(tài)電池量產(chǎn)，才會在全球鋰電產(chǎn)業(yè)界引發(fā)巨大震動與關(guān)注。

不過就此斷言日本在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化上已“贏在起點”，卻也言之過早。

正如歐陽明高院士所言，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化面臨從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的一系列艱巨挑戰(zhàn)，對從原料到基材生產(chǎn)、電芯/電池包裝配、電池生產(chǎn)應(yīng)用到電池回收的全生命周期產(chǎn)業(yè)鏈都會造成顛覆性變革，產(chǎn)學(xué)研之間的協(xié)同至關(guān)重要，而目前美日歐三方在生態(tài)培育上卻依然處于各有短板的狀態(tài)。

基礎(chǔ)研究上堪稱巨人的日本企業(yè)，卻在推進全固態(tài)電池量產(chǎn)上給人綿軟無力的感覺，根據(jù)豐田與出光興產(chǎn)方面聯(lián)合披露的信息，其硫化物路線全固態(tài)電池的小型試產(chǎn)線，也僅僅是在2021年11月才建成運行，量產(chǎn)工藝的貫通和穩(wěn)定還有待時日。

相比之下，美國兩大全固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)Solid Power和QuantumScape，在產(chǎn)業(yè)化上反而更具能見度，以至于弗勞恩霍夫協(xié)會編寫的報告《固態(tài)電池路線圖2035+》中點評全固態(tài)電池領(lǐng)域各主要國家布局，直言雖然日本被視為固體電解質(zhì)材料研發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，但韓國、美國和中國在產(chǎn)業(yè)化能力方面被評估為與其并駕齊驅(qū)，而在全固態(tài)電池的試生產(chǎn)方面，美國被認為領(lǐng)先于中日韓。（For pilot production of solid-state batteries, the USA is seen as leading ahead of Japan, South Korea and China.）

不過有必要強調(diào)的是，美國企業(yè)在“產(chǎn)”上的活躍，離不開歐洲車企在“用”上的積極扶持，QuantumScape與Solid Power均標榜其與歐洲大型車企的合作關(guān)系，除了近期被爆炒的QuantumScape樣品向大眾送測，Solid Power則擬向?qū)汃R集團授予其全固態(tài)電池設(shè)計和制造技術(shù)許可。

除了德國車企對導(dǎo)入測試的積極態(tài)度，歐洲本土全固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)也有著相當特色，如SOLiTHOR是從IMEC分拆成立的固態(tài)電池新秀，在生產(chǎn)工藝創(chuàng)新上頗具特色，而Basquevolt、ITEN等歐洲創(chuàng)企，在產(chǎn)品應(yīng)用場景上也有不少可供借鑒的探索。

誰在起跑線上領(lǐng)先半步？答案恐怕并非毫無爭議。

重新審視“殺手應(yīng)用”

如上文所述，全固態(tài)電池所代表的不僅僅是電解液的替換，而是從材料體系到電池結(jié)構(gòu)、制造工藝的全面變革，對鋰電產(chǎn)業(yè)有望帶來重大影響。

例如當下鋰電技術(shù)路線普遍以三元和磷酸鐵鋰兩分，這樣的技術(shù)范式之所以成型也與液態(tài)電解質(zhì)的制約密不可分，有固態(tài)電池廠商人士就曾指出：“如果沒有這個限制（液態(tài)電解質(zhì)）了，我們完全可以放飛自我，我們無論是正極還是負極材料有更多的選擇......這里頭不停地在電解液上做加法，今天加這個添加劑，明天加那個添加劑。正極材料、負極材料表面做處理，要考慮界面的穩(wěn)定性，做了大量的加法的工作。但是真正的固態(tài)電池體系里面我們其實可以開始做減法的工作了，這里頭最直接的一點，為什么現(xiàn)在正極材料只能選三元和鐵鋰，因為我們的電化學(xué)窗口只有這個，你超過4.2V結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定了，但是超過4.2V的電壓材料有沒有？有的是，這是不是未來固態(tài)電池未來的優(yōu)勢呢？這個答案一定是肯定的。”

同樣應(yīng)該深度思考的是，全固態(tài)電池在應(yīng)用場景上，是否也會是或者只能是對現(xiàn)有鋰離子電池的替代？

真空管與晶體管之間的交替歷史，或許會給我們提供有益的借鑒。

上世紀四十年代末貝爾實驗室發(fā)明晶體管之后，曾將這一顛覆性技術(shù)授權(quán)給RCA等當時的真空管市場巨頭，然而已經(jīng)建立起電子元件市場統(tǒng)治地位的巨頭們，雖然同樣重視晶體管技術(shù)潛力，并對此投入大量研發(fā)資源，然而其應(yīng)用思路卻是在現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)品中替代真空管，而早期晶體管恰恰在性能表現(xiàn)上落后于真空管，遲遲無法打入臺式收音機、落地電視機、早期數(shù)字計算機等“主流”市場。

然而在RCA等企業(yè)對標應(yīng)用需求埋頭迭代研發(fā)的時候，來自日本的索尼公司卻推出了世界上第一臺電池供電的袖珍晶體管收音機，一舉在主流市場之外找到了“殺手應(yīng)用”，新的產(chǎn)品形態(tài)上，晶體管低功耗、緊湊耐用等優(yōu)點被充分發(fā)揮，而其音質(zhì)處理的短板在青少年消費人群中則并未受到挑剔。

直到晶體管產(chǎn)品成熟度最終時期得以“登堂入室”，一直認為自己在正確方向前進的真空管巨頭們才如夢初醒，但調(diào)整航向應(yīng)對晶體管商業(yè)生態(tài)的擠壓卻為時已晚。

由此觀之，在對全固態(tài)電池的討論中，其“殺手應(yīng)用”也理應(yīng)得到重新審視，除了乘用車動力電池這一場景之外，消費類、小動力、固儲乃至中大型商用車，或許也能夠找到全固態(tài)鋰電池早期應(yīng)用的藍海，從可預(yù)見的成本與性能組合看，航空器的純電與混動浪潮中，全固態(tài)電池更是十分貼合需求的選項之一。

總體而言，在漸近式創(chuàng)新的半固態(tài)技術(shù)路線之外，中國鋰電產(chǎn)業(yè)的確需要防范激進式創(chuàng)新的全固態(tài)技術(shù)路線帶來顛覆性風(fēng)險，而在這一領(lǐng)域，雖然既有供應(yīng)鏈的優(yōu)勢被大幅削弱，但中國鋰電產(chǎn)學(xué)研用共同體過往二十多年積累的理念、習(xí)慣等默會知識，同樣有望幫助其在國際競爭中“贏在終點”。