集帮：全固态电池量产竞速，中国EV电池地位将被动摇？

全球EV电池市场规模不断扩大，中国主导地位不断增强近年来全球电动汽车、储能等应用市场快速增长，驱动了锂离子电池蓬勃的市场需求。

数据显示，2023年锂电池总出货量首次突破1太瓦时（TWh），市场规模较2015年增长了十倍以上，其中电动汽车电池占据了70%以上的出货份额。未来随着电动汽车和储能市场的进一步成长，锂电池需求将继续扩大，预计至2027年全球锂电池出货量将攀升超过3200GWh。

然而，20世纪90年代最早在日本实现商业化应用，并长期被日韩厂商占据领先地位的锂电池，二十多年后被中国超越。直到现在，在全球锂电池供应链体系中，无论是电池金属提炼、电池材料加工，还是电池的制造，中国都是全球的霸主。目前全球75%以上的锂电池产自中国，中国锂电池的制造能力全球领先。

同样的，在占锂电池市场需求最大的EV电池领域，目前全球前十大制造商中有六家总部位于中国，包括宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能、欣旺达，且中国企业市场份额不断提升，而日韩企业的市场份额正逐年下滑，其中日本松下EV电池市场份额已下滑至6%左右，韩系厂商合计市场份额下滑至约23%。

如今中国在锂电池领域的竞争优势，日韩企业已难以超越，美国、欧洲由于本土锂电池产业基础薄弱，更是难以追赶中国。但是，随着下一代汽车电池技术——全固态电池技术的进步和突破，传统液态电池的地位正在受到挑战。

下一代电池技术兴起

24年1月3日，大众旗下电池子公司PowerCo发布公告，确认其合作伙伴QuantumScape 的固态电池通过首次耐久性测试，实现了1,000多次充放电循环，容量仍超过 95%。此外，去年9月，美国另一家固态电池上市企业Solid Power表示，其生产的首批固态电池A-1样品已正式交付宝马进行汽车验证测试，宝马希望在2025年之前推出第一辆基于Solid Power固态电池技术的原型车。同时，丰田汽车去年也曾多次表示，其将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化。

全固态电池技术，真有颠覆液态电池的潜力吗？

传统液态锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，其中正极和负极材料扮演存储锂的角色，影响电池能量密度，电解液则主要影响充放电过程中锂离子的移动速率，一般使用液体(有机溶剂)作为电解质。然而，传统液态锂离子电池充放电过程中电极表面容易发生副反应，如负极表面形成的锂枝晶易刺穿隔膜，造成正负极短路从而导致电池起火，同时液态电解质为易燃物质，高温下或者电池遭受外部撞击发生短路时易燃易爆，因此液态电池的安全性面临较大的挑战。

相比液态锂离子电池，全固态电池中的电解质为固体，不易挥发或燃烧，且对温度稳定，不易分解，被认为是高度安全的。其次，固态电解质具有更好的稳定性和机械性能，其对锂枝晶具有更好的抑制作用，从而提高电池的安全性。

另一方面，传统液态锂离子电池由于自身电化学窗口窄，以及液态电解质与正极和负极材料的副反应，使可选择的材料受到限制，而固态电解质具有更宽的电化学窗口，以及更少的副反应，使得固态电池可选择的电极材料范围更广，可适配更高能量密度的活性材料，如基于锂金属负极制作的全固态电池能量密度可超过500 Wh/kg，而液态锂离子电池难以达到该水平，其能量密度理论极限为350 Wh/kg。目前传统液态锂电池能量密度已接近其理论极限，进一步提升的难度非常大。

此外，全固态电池还具有更好的温度适应性（-30-100℃）和高功率特性，有助于提升电动汽车电池的操作温度范围和快充性能。同时，由于无需液态电解质和隔膜，可降低全固态电池电芯重量，且电芯组装过程可以移除注液、脱气、成型和老化等工艺过程，使电芯的成组工艺简化。因此，综合来看，全固态电池所展现出的出色表现，确有颠覆液态锂离子电池的潜力。

目前，全固态电池尚未实现大规模生产，还面临一系列技术挑战，如电解质材料的批量制备、固态材料之间的界面稳定性/副反应等问题，以及电芯制备工艺、生产设备等环节还需攻克部分技术难题。尽管如此，在日韩、欧美等全球各国的高度重视下，全固态电池已取得了重要进展，有望在3-5年内实现量产。

全固态电池的竞争，中国将被超越？

目前，全固态电池已成为下一代电池技术竞争的制高点，被日本、韩国、美国、欧盟等主要国家和地区列为国家发展战略，全球企业都在积极布局全固态电池。

全固态电池根据固态电解质技术路线的不同，主要分为聚合物、氧化物、卤化物以及硫化物固态电池，不同技术路线各有利弊，目前日韩多以硫化物全固态电池为主要技术路线。

从全球主要地区固态电池进展来看，日本研发起步早，在专利方面全球领先，积累了全球最多的固态电池专利技术，以丰田、日产等为代表的日企已表态将在2028年左右实现全固态电池量产。韩国方面，三星SDI、SK on、LG新能源三大电池厂持续投入研发，其中三星SDI 于2023年完成了固态电池试点生产线（S-line）的建设，计划2027年实现全固态电池的量产。美国方面，全固态电池以初创企业为主，创新活力较高，其中QuantumScape、Solid Power等企业固态电池产品已进入A样，SES锂金属固态电池已进入B样，除此之外，Ampcera、Factorial Energy、24M Technologies、Ionic materials等美国企业都在加大固态电池技术创新。综合来看，2028年前后将成为全固态电池量产的关键时间节点。

中国虽然是目前全球最大的锂离子电池制造国，但在全固态电池专利布局方面中国厂商仍与国际企业存在较大差距。其次，中国固态电池技术路线多元，重点以半固态/固液混合为主，且半固态电池已实现小规模量产并装车，但在全固态电池方面的投入仍显不足，且力量分散，与国际领先企业相比存在较大差距。因此，未来全固态电池的竞争，日韩、欧美等企业有机会超越中国，重塑未来EV电池的竞争格局。

但是，中国作为目前EV电池的霸主，也意识到了全固态电池的技术潜力，以及在国际竞争中被其他竞争对手超越的风险，开始重视和加强全固态电池的研发力度，并组建产业协同创新平台，加强产业链协同创新，迎接国际新一轮电池技术竞争。