零售创新案例,全固态电池量产倒计时,谁将主宰万亿市场?

360影视 日韩动漫 2025-05-28 10:50 4

摘要:在电动汽车的发展历程中,2025年2月可能会被铭记为一个重要的里程碑。梅赛德斯-奔驰与美国的Factorial Energy公司合作,成功将固态电池技术从实验室带到了现实道路上,测试了全球首辆搭载固态电池的量产电动汽车,其续航里程突破1000公里(621英里)

零售创新案例,全固态电池量产倒计时,固态电池的“战国时代”,谁将主宰万亿市场?

案例背景

在电动汽车的发展历程中,2025年2月可能会被铭记为一个重要的里程碑。梅赛德斯-奔驰与美国的Factorial Energy公司合作,成功将固态电池技术从实验室带到了现实道路上,测试了全球首辆搭载固态电池的量产电动汽车,其续航里程突破1000公里(621英里)大关!这一突破性进展或将彻底改变电动汽车的未来。

数据如下:

能量密度高达450 Wh/kg,比主流锂离子电池高约80%;体积减少33%,比同等能量的90kWh锂离子电池小三分之一;重量减轻40%,仅重约580磅(263公斤);续航里程突破1000公里,比现有EQS 450+的续航(约820公里)提升约25%。

这些数据意味着什么?简单来说,同样大小的固态电池可以让电动车跑得更远;或者说,要达到同样的续航里程,固态电池可以更小、更轻,从而为车辆带来更好的操控性和更低的成本。

奔驰的突破已引发业界强烈关注,现代、本田、Stellantis、丰田、比亚迪、宁德时代等公司也都在加速固态电池的研发。宁德时代凝聚态电池突破500Wh/kg能量密度,长安汽车宣布2027年全固态电池量产,丰田、三星SDI等巨头虎视眈眈……这场技术博弈的胜负,将决定未来十年新能源汽车市场的万亿蛋糕归属。今天让我们一起了解固态电池的前生今世,在固态电池的“战国时代”,谁将主宰万亿市场?

01/固态电池:一场被低估的“能源长征”

你可能会问,什么是固态电池?固态电池与传统锂离子电池的最大区别在于电解质形态:采用固态电解质(如聚合物、氧化物或硫化物)完全替代液态电解液,同时正负极材料也可能升级为高能量密度方案(如锂金属负极、超高镍正极等)。其名称中的“固态”即源于此特性。

(一)、实验室的星星之火(1960s-1990s)

1、首次尝试:1972 年第一块固体锂离子电池的研发

1972 年,米兰理工大学Scrosati团队发表论文《Solid-State Lithium Batteries》,首次提出“用固态电解质替代易燃液体”构想。这一尝试犹如在黑暗中点亮了一盏明灯,为后续全固态电池的发展奠定了基础。在当时,传统的液态电解质电池已经在市场上占据了一定份额,但它们存在着诸如易泄漏、安全性差等问题。

固体锂离子电池的出现,为解决这些问题提供了新的思路。然而,理想很丰满,现实却很骨感。由于当时的技术水平有限,固态电解质面临着低离子电导率和界面稳定性等严重问题。离子电导率低意味着电池内部离子传输速度缓慢,这直接导致电池的充放电性能不佳,无法满足实际应用的需求。而界面稳定性问题则使得电池在充放电过程中,电极与电解质之间的界面容易发生变化,进一步影响电池的性能和寿命。这些技术障碍犹如一道道难以逾越的鸿沟,使得这款电池虽然在实验室中诞生,却未能成功实现商业化,只能暂时停留在科研人员的实验记录中。

致命缺陷:当时电解质LiI的离子电导率仅10⁻⁷ S/cm(如今主流材料达10⁻² S/cm),充放电需80℃高温。

2、日本的突破:1983 年可实用的薄膜锂全固态电池的开发

1983 年,日本东芝公司在全固态电池领域取得了重要进展,宣布开发出一款可实用的 Li/TiS₂薄膜全固态电池。这款电池采用二硫化钛(TiS₂)作为阴极材料,锂金属作为阳极,并大胆地使用固态电解质替代了传统的液态电解质。TiS₂具有独特的晶体结构,能够容纳锂离子的嵌入和脱出,为电池的充放电提供了稳定的反应位点。

锂金属作为阳极,具有极高的理论比容量,能够为电池提供强大的能量输出。固态电解质的使用则在一定程度上解决了液态电解质的泄漏问题,提高了电池的安全性。这款薄膜全固态电池的出现,让人们看到了全固态电池从实验室走向实用化的希望。它的成功开发,不仅是东芝公司技术实力的体现,也为全球全固态电池的研究提供了宝贵的经验和借鉴。

3、中国的布局:1987 年固态电池列为第一个 “863”

1987 年,中国科技部敏锐地捕捉到了固态电池的巨大潜力,将固态电池列为第一个 “863” 计划重大专题。“863” 计划作为中国高技术研究发展计划,旨在提高我国自主创新能力,推动高技术产业发展。固态电池被纳入其中,充分显示了中国政府对这一前沿技术的高度重视。在 “863” 计划项目的大力支持下,科研人员们积极投身于固态电池的研究工作。

中国起步:1988年中科院物理所陈立泉院士团队(后称“中国固态电池之父”)研制出首个固态锂电池原型,但因界面阻抗问题,循环寿命不足50次。

1988 年,我国成功研制出由 LiV₃O₈正极和金属锂负极构成的全固态锂电池。这一成果标志着我国在全固态电池领域取得了重要突破,为后续的研究和发展奠定了坚实的基础。

(二)、技术积累与突破:稳步前行(1992 - 2010 年)

1、美国的创新:1992 年 LiPON 固态电解质的研发突破:

1992 年,美国橡树岭国家实验室的 Bates 研究团队取得了一项具有里程碑意义的成果,成功研制出一种新型固态电解质 —— 氮化锂磷氧(LiPON),并在此基础上研制出多种材料体系的薄膜全固态电池。LiPON 材料的出现,犹如一把钥匙,打开了全固态电池发展的新局面。它以其高稳定性和适宜的锂离子导电性,成为了薄膜锂离子电池的关键技术之一。

与传统的固态电解质相比,LiPON 能够有效避免液态电解质的泄漏问题,这在一些对安全性要求极高的应用场景中具有重要意义。同时,LiPON 在极端条件下,如高温、低温、高湿度等环境中,依然能够保持良好的性能,这大大拓宽了电池的应用范围。例如,在航空航天领域,电池需要在复杂多变的环境中稳定工作,LiPON 基电池就展现出了巨大的优势。LiPON 的成功研发,不仅推动了薄膜全固态电池的发展,也为其他类型固态电解质的研究提供了新的思路和方法。

2、日本的持续探索:2005 年钙钛矿结构固态电解质的发明:

2005 年,日本东京都立大学 Kanamura 教授团队开始了一场新的探索,尝试设计以钙钛矿结构 Li - La - Ti - O 材料为电解质的全固态电池。钙钛矿型电解质具有一系列令人瞩目的优点,如晶粒导电性高、离子传输速率高、电阻率低、化学稳定性好等。

这些优点使得钙钛矿型电解质成为了一种理想的固态电解质产品。在全固态电池中,电解质的主要作用是传导离子,实现电池内部的电荷传输。钙钛矿结构的独特之处在于其晶体结构中存在着丰富的离子传导通道,能够让锂离子快速、高效地通过。同时,其良好的化学稳定性能够保证在电池充放电过程中,电解质不会与电极材料发生化学反应,从而保证电池的性能和寿命。

Kanamura 教授团队的这一发明,为全固态电池的发展注入了新的活力,引发了全球科研人员对钙钛矿型电解质的广泛研究和关注。

3、新兴结构的研究:2010 年石榴石结构固态电解质的发明:

基于石榴石结构固态电解质的全固态锂电池研究始于 2010 年。石榴石结构固态电解质是一种具有三维空间结构的无机固体电解质材料,其化学组成主要包括 A 位和 B 位金属元素。A 位通常由镧系元素如镧(La)、钇(Y)等占据,B 位则由锆(Zr)、铌(Nb)等四价或五价金属元素占据。

这种独特的化学组成和晶体结构赋予了石榴石结构固态电解质诸多优点。首先,它具有高离子电导率,能够满足电池快速充放电的需求。其次,它拥有宽电化学窗口,这意味着电池在充放电过程中能够承受更大的电压范围,提高了电池的能量密度。此外,其高化学稳定性和热稳定性使得电池在不同的环境条件下都能稳定工作。例如,在电动汽车中,电池需要在各种温度条件下保持良好的性能,石榴石结构固态电解质就能够很好地适应这一要求。石榴石结构固态电解质的发明,为全固态电池的发展开辟了新的方向,吸引了众多科研机构和企业投入到相关研究和开发中。

(三)、商业化探索与加速发展:曙光初现(2011 - 2018 年)

1、2011 年硫化物固态电解质的发明及电动汽车应用:

2011 年,日本东京工业大学 Kanno 教授团队发明了硫化物固态电解质,这一发明在全固态电池领域引起了轰动。随后,Kanno 教授团队不断努力,将离子电导率提升至 25 mS/cm,到 2023 年更是最高达到 32 mS/cm。高离子电导率是硫化物固态电解质的一大显著优势,这使得电池能够实现更快的充放电速度。同年,日本本田公司 Kamaya 研究员团队展示了第一个固体电解质(LAGP),其能够在室温下实现超过液体电解质对应物的体积离子电导率。这一成果进一步证明了硫化物固态电解质的潜力。在商业化应用方面,2011 年法国最大的电动汽车项目运营商博洛雷集团迈出了重要一步,正式推出了 “Autolib” 乘用车。

博洛雷集团以聚合物为固态电解质,以锂金属为负极,制备全固态电池作为供能装置,并批量生产了 250 辆电动车。然而,这款电动汽车在实际应用中不如预期,这些问题虽然限制了其市场推广,但却为后续的技术改进提供了方向。

失败原因:仅装配 30 度电,续航约为 250 km失败原因:需将电池运行环境温度维持在 60℃左右

2、2012 年中国和美国开始布局固态电池:

2012 年,中国和美国这两个全球科技和经济大国,不约而同地开始在固态电池领域进行战略布局。中国科技部将固态储能锂电池列入 “十二五” 的 “863” 计划进行支持,这再次彰显了中国对固态电池技术的重视。通过 “863” 计划的持续投入,中国在固态电池的基础研究、关键材料研发、电池制备工艺等方面取得了一系列重要成果。

同年,美国苹果公司开始布局固态电池应用研发。苹果公司作为全球科技行业的领军企业,其对固态电池的关注引发了行业内的广泛关注。苹果公司凭借其强大的研发实力和市场影响力,积极投入资源进行固态电池技术的研究和开发,旨在为其未来的产品提供更强大、更安全的能源解决方案。中美两国的布局,标志着固态电池开始从科研领域逐渐走向商业化应用的快车道。

2012年转折点:苹果秘密收购固态电池公司Infinite Power Solutions,专利显示其试图将iPhone续航提升至1周失败原因:聚合物电解质在手机高频使用中易发热变形,最终转向优化液态电池。

3、2014 年丰田与松下合作加速研发:

2014 年,丰田与松下公司宣布合作,致力于开发用于电动汽车的全固态电池,并计划在 2020 年前推出样品。丰田作为全球知名的汽车制造商,在汽车设计、制造和市场推广方面具有丰富的经验和强大的实力。松下公司则在电池技术领域拥有深厚的技术积累和先进的生产工艺。两家公司的合作可谓强强联合,优势互补。该项目旨在解决锂电池的能量密度和安全性问题,使得电动汽车能够拥有更长的续航里程和更短的充电时间。

丰田投入400人研发团队,主攻硫化物电解质。因硫化氢泄漏风险,量产时间从2018年推迟至2025年。

4、2016 - 2018 年固态电池产业化加速:

2016 年,全球主要汽车制造商如宝马、戴姆勒等开始与电池生产商紧密合作,加速推进全固态电池的研发。与此同时,国内企业如比亚迪和宁德时代也积极与国际公司合作,推动全固态电池技术的进步。

2018 年,大众汽车宣布对美国初创公司 Quantum Scape 投资 1 亿美元,旨在加速其全固态电池技术的研发。同年 11 月,清华大学南策文教授团队在昆山开发区成立的清陶能源成功建成了中国首条固态锂电池的量产线,实现了固态锂电池技术从高校实验室到市场化、产业化的艰难转变。清陶能源的量产线建设,标志着中国在全固态电池产业化方面取得了重大突破,为中国全固态电池产业的发展树立了榜样。

(四)、成熟与商业化推进:迈向大规模应用(2019 年至今)

2020 年 11 月,中国国务院办公厅印发了《新能源汽车产业发展规划(2021 - 2035 年)》,明确指出要加快固态动力电池技术研发及产业化,首次将固态电池发展上升到国家战略层面。

2020 年,Bollore 与奔驰联合进行搭载 44 kWh 金属锂聚合物电池的公共汽车研发。公共汽车作为城市交通的重要组成部分,对电池的能量密度和安全性要求极高。全固态电池在这方面的优势使得其成为公共汽车动力源的理想选择。

2021 年,美国哈佛大学 Ye 和 Li 使用 “三明治” 结构的固态电解质制备出在 20C 倍率下循环寿命高达 10000 圈的全固态纽扣电池。这一成果在全固态电池领域引起了广泛关注,高倍率充放电和长循环寿命是电池性能的重要指标,该研究成果为全固态电池在高性能应用场景中的应用提供了可能。

2022 年,Solid Power 完成硫化物基全固态电池试生产线安装,年产能达 15000 个电池。试生产线的安装是全固态电池商业化进程中的重要一步,它为后续的大规模生产提供了技术和工艺验证。Quantum Scape 发布了其第二代全固态电池原型,表现出比传统锂离子电池更高的能量密度和更长的使用寿命,预计将在未来几年内进入量产阶段。Quantum Space 宣布将于 2026 年开发出有 20 GWh 产能的固态电池生产线,这一消息展示了 Quantum Space 在固态电池产业化方面的宏伟目标和坚定决心。

2023 年 11 月,Solid Power 向宝马交付了第一批 A 样,固态电池正式进入装车验证阶段。这一里程碑事件标志着全固态电池从研发到实际应用迈出了关键一步。宝马作为全球知名的汽车制造商,对汽车零部件的质量和性能有着严苛的要求。Solid Power 能够向宝马交付 A 样,说明其产品在性能、安全性等多方面已经达到了一定的标准,具备了进一步在实际车辆中进行测试和优化的条件。通过装车验证,将进一步检验全固态电池在复杂的汽车运行环境中的可靠性和稳定性,为后续的大规模商业化应用提供宝贵的数据和实践经验。

2024 年,Solid Power 完成 B 样和 C 样开发。B 样和 C 样的开发是产品不断优化和完善的重要阶段。相比于 A 样,B 样在设计、性能等方面会进行进一步的改进和优化,以更好地满足汽车制造商的需求。而 C 样则更加接近最终的量产产品,在工艺稳定性、质量一致性等方面会进行严格的把控和验证。通过完成 B 样和 C 样开发,Solid Power 向实现大规模量产又迈进了坚实的一步,为宝马等汽车制造商提供了更多选择和更可靠的产品方案。

2024 年初,大众 PowerCo 证实 Quantum Scape 的固态电池充放电 1000 次仍保持 95% 的容量。这一优异的性能表现再次证明了全固态电池在循环寿命方面的巨大优势。在传统锂离子电池中,经过多次充放电循环后,电池容量会逐渐衰减,这限制了电池的使用寿命和电动汽车的长期使用价值。而 Quantum Scape 的固态电池能够在 1000 次充放电后仍保持高容量,这将大大提高电动汽车的使用经济性和环保性,减少电池更换的频率和成本,进一步增强了全固态电池在市场上的竞争力。

2024 年,上汽集团超级智能轿车智己 L6 搭载行业首个量产上车的超快充固态电池 1.0。这一举措使智己 L6 在众多电动汽车中脱颖而出,成为全固态电池在整车应用领域的先锋。超快充固态电池 1.0 的应用,为消费者带来了全新的驾驶体验。快速充电功能极大地缩短了充电时间,提高了电动汽车的使用便利性,使电动汽车更加适合长途出行和日常使用。同时,这也标志着全固态电池开始真正走进消费者的生活,推动了全固态电池技术在民用汽车市场的普及。

丰田也宣布计划于 2025 年推出基于全固态电池的电动汽车,这标志着丰田在全固态电池技术研发方面取得了重要进展,全固态电池技术进入了更为成熟的阶段。丰田作为全球汽车行业的领导者,其在全固态电池领域的布局和进展,将对整个行业产生深远的影响。

02/技术路线之争:半固态VS全固态,谁能笑到最后

2024年4月发布凝聚态电池,该电池单体能量密度高达500Wh/kg,实现高比能与高安全兼得,凝聚态电池的第一步应用将是航空领域,预计2027年小批量生产固态电池。正在进行基于硫化物电解质的全固态电池的研发,目前已建立起10Ah级别的验证平台。

技术核心:采用仿生蛛网结构的凝聚态电解质,兼具高能量密度(500Wh/kg)与安全性,支持车规级和航空级应用。商业化路径:2023年实现样品试制,2025年搭载于蔚来ET9等高端车型,充电速度较传统电池提升50%。案例:蔚来ET9实测续航1044公里,百公里电耗13.2度,半固态电池首秀即打破里程焦虑。

长安汽车在全固态电池领域选择了硫化物路线,这条技术路线虽然充满潜力,但也面临着诸多挑战。其中,硫化物电解质遇水毒性难题以及成本高昂问题,成为了阻碍其发展的两大 “拦路虎”。

长安汽车最新披露的「金钟罩」全固态电池,能量密度达到400Wh/kg,远超当前主流液态电池的300Wh/kg水平。该技术采用氧化物电解质体系,通过纳米级界面优化技术,成功解决固态电池离子传导率低的难题。据内部测试,搭载该电池的车型冬季续航衰减率低于5%,彻底终结电动车"冬季趴窝"现象。

技术突破:联合中科院攻克硫化物电解质遇水毒性难题,通过纳米包覆技术将成本压至0.8元/Wh(液态电池的1.3倍)。量产计划:2027年完成装车验证,2030年江西于都500MWh生产线全面投产。风险:硫化物路线需解决规模化生产中的硫化氢泄漏风险,工艺复杂度高于氧化物路线。

丰田:持有全球30%固态电池专利,2024年建成试验线(产能10MWh/年)。2027年推出续航1200公里的全固态车型,充电10分钟至80%。

出光兴产:全球最大固态电解质供应商,硫化物材料纯度达99.9999%。比亚迪:氧化物专利数全球第三,2025年试产,但能量密度(400Wh/kg)低于宁德时代。QuantumScape:大众注资的锂金属固态电池,循环寿命突破1000次,但界面阻抗问题仍未解决。Bollore

:旗下子公司Blue Solutions与大众集团洽谈合,同时宣布在法国投建超级固态电池工厂,该工厂预计在2030年正式投产。

韩国三星SDI

:在固态电池的研发方面,三星SDI 取得了显著进展。其全固态电池(ASB)采用专有的固态电解质和无阳极技术,能量密度高达900Wh/L,相较于目前量产的高性能棱柱形电池(P5)提升了约40%。这一突破性进展使三星SDI在固态电池领域占据了领先地位。到了2024年,公司已成功 向多家客户交付了全固态电池样品,并开始了为期六个月的测试阶段。三星SDI目前正稳步推进其2027年实现全固态电池量产的计划,并已公开详细的量产准备路线图。但被曝界面阻抗问题未解。

03/量产困境:跨越“死亡谷”的四大挑战

尽管全固态电池前景一片光明,但其量产之路却布满荆棘,面临着诸多挑战,这些挑战如同重重关卡,考验着各大企业的技术实力和创新能力。

(一)材料稀缺困境

在全固态电池的生产中,锆、镧、锂等关键材料扮演着不可或缺的角色,然而,它们的稀缺性和价格波动却给电池量产带来了巨大的成本压力。

以锆为例,它是氧化物电解质 LLZO 的核心原料,而中国对锆的进口依赖度高达 90% 。随着全固态电池市场需求的不断增长,对锆的需求也将水涨船高,预计 2025 年其价格可能上涨 30%。这不仅会增加电池的生产成本,还可能因原材料供应不稳定而影响生产进度。

锂矿方面,固态电池对锂的纯度要求极高,达到 99.99%。为了满足这一要求,天齐锂业等企业在锂矿提纯技术上投入了大量研发资源,虽然成功突破了超薄锂带技术,但这也导致成本增加了 15%。锂矿价格的波动同样对电池成本产生着直接影响,近年来,锂矿价格的大幅起伏,让电池生产企业苦不堪言。

材料瓶颈:锆、镧、锂的“稀缺战争”

:氧化物电解质LLZO的核心原料,中国进口依赖度达90%,2025年价格或上涨30%。锂矿提纯:固态电池要求锂纯度99.99%,天齐锂业已突破超薄锂带技术,成本增加15%。

(二)工艺革新挑战

为了提升电池性能,干法电极、等离子喷涂等新工艺应运而生,但这些新工艺在应用过程中也面临着诸多问题。

干法电极技术取消了涂布工序,这一创新不仅降低了成本,还提升了能量密度。宁德时代引入特斯拉 Maxwell 技术后,成本降低了 20%,能量密度提升了 10% 。然而,干法电极技术的推广并非一帆风顺,它需要对现有的生产设备进行大规模改造,这意味着企业需要投入巨额资金。

等离子喷涂技术也面临着类似的问题。日本松下试产线采用该技术后,虽然界面阻抗降低了 30% ,但设备投资却增加了 50%。高昂的设备成本使得许多企业在采用这一技术时犹豫不决,这在一定程度上阻碍了等离子喷涂技术的广泛应用。

(三)成本居高不下

目前,全固态电池的成本居高不下,成为其大规模商业化的一大障碍。2025 年,全固态电池成本约为 4 元 / Wh ,而半固态电池为 1.5 元 / Wh ,相比之下,液态电池的成本优势明显。

为了降低成本,企业需要在电解质规模化生产和设备国产化方面取得突破。电解质规模化生产可以通过扩大生产规模、优化生产工艺等方式实现,从而降低单位成本。设备国产化则可以减少对进口设备的依赖,降低设备采购成本和后期维护成本。先导智能已交付试验线,为设备国产化迈出了重要一步,但要实现全固态电池成本与液态电池相当,仍需付出巨大努力。

(四)专利壁垒阻碍

在全固态电池领域,专利竞争异常激烈,丰田等企业凭借大量的专利布局,构筑起了坚固的专利壁垒。丰田的专利覆盖了硫化物电解质合成、界面优化等关键环节,这使得其他企业在技术研发和产品生产过程中面临着诸多限制。

为了突破专利封锁,中国厂商积极探索新的技术路径,开发新型掺杂材料。华为的硫化物专利就是一个很好的例子,通过自主创新,华为在硫化物固态电池技术上取得了重要突破,为中国企业在专利竞争中赢得了一席之地。但这只是少数企业的成功案例,对于大多数企业来说,突破专利壁垒仍然是一项艰巨的任务。

04/市场格局:2025-2030年的“三阶段论”

阶段关键技术应用场景市场规模2025-2026年半固态电池高端车型、航空无人机中国需求15GWh(3%)2027-2028年全固态电池量产元年主流电动车、储能系统全球渗透率5%2030年后全固态成本接近液态电池全面替代液态电池全球市场超4000亿元应用场景:高端车型(蔚来ET9、宝马iX5)、航空无人机。市场规模:中国半固态电池需求预计达15GWh(占动力电池总量3%)。

在 2025 - 2026 年这一阶段,半固态电池凭借其相对成熟的技术和性能优势,率先在高端车型和航空无人机领域崭露头角。在高端车型方面,蔚来 ET9 搭载宁德时代凝聚态电池的成功案例,成为了行业的标杆。这款车的实测续航达到 1044 公里 ,百公里电耗仅 13.2 度,让消费者切实感受到了半固态电池在提升续航和降低能耗方面的卓越表现。凭借其出色的性能,半固态电池为高端车型赋予了更强的市场竞争力,满足了消费者对高品质、长续航电动汽车的需求。

在航空无人机领域,半固态电池的应用也为其发展注入了新的活力。无人机对电池的能量密度和安全性要求极高,半固态电池正好能够满足这些需求。它不仅提高了无人机的续航能力,使其能够执行更远程、更复杂的任务,还增强了无人机的安全性,降低了因电池问题导致的飞行事故风险。据相关数据显示,2025 年中国半固态电池在高端车型和航空无人机领域的需求预计将达到 15GWh ,虽然这一数字在整个电池市场中占比仅为 3% ,但它标志着半固态电池已经成功打开了市场大门,为后续的发展奠定了坚实基础。

(二)中期:全面渗透

标志事件:长安、丰田首批量产车交付。价格拐点:全固态成本有望降至1.2元/Wh(接近液态电池2倍)。

随着技术的不断进步和成本的逐步降低,2027 - 2028 年将迎来全固态电池的量产元年。这一时期,全固态电池将在主流电动车和储能系统领域实现全面渗透,市场渗透率预计将达到 5%。

在主流电动车领域,全固态电池的优势将得到充分体现。其更高的能量密度将使电动车的续航里程大幅提升,有望突破 1000 公里甚至更高,彻底解决消费者的里程焦虑问题。更快的充电速度也将使电动车的充电时间大幅缩短,与传统燃油车的加油时间相当,大大提高了用户的使用便利性。丰田计划在 2027 年推出续航 1200 公里的全固态车型 ,充电 10 分钟即可达到 80% 电量,这一目标的实现将极大地推动全固态电池在主流电动车市场的普及。

在储能系统领域,全固态电池的应用也将带来革命性的变化。其高能量密度和长循环寿命的特点,将使储能系统能够存储更多的能量,并且在长时间的使用过程中保持稳定的性能。这不仅有助于提高电网的稳定性和可靠性,还能促进可再生能源的大规模应用,为实现碳达峰、碳中和目标做出重要贡献。

(三)长期:全面替代

渗透率预测:全球电动车市场固态电池占比超30%。终极形态:锂金属负极+固态电解质,能量密度突破800Wh/kg。

展望 2030 年后,随着全固态电池技术的不断成熟和规模化生产的推进,其成本将逐渐接近液态电池。届时,全固态电池将全面替代液态电池,成为市场的主流产品,全球市场规模预计将超过 4000 亿元。

全面替代液态电池后,全固态电池将在各个领域发挥重要作用。在电动汽车领域,它将推动电动汽车性能的进一步提升,加速电动汽车对传统燃油车的替代进程,促进汽车产业的绿色转型。在储能领域,全固态电池将为大规模储能提供更高效、更安全的解决方案,推动能源存储和利用方式的变革。在消费电子、航空航天等其他领域,全固态电池也将凭借其卓越的性能,为这些领域的发展带来新的机遇和突破 。

这一全面替代的过程不仅是技术进步的必然结果,也是市场需求推动的必然趋势。随着人们对能源效率、环境保护和产品性能要求的不断提高,全固态电池作为一种更先进、更环保的电池技术,必将在未来的能源市场中占据主导地位。

05/终极挑战:替代技术的“暗流涌动”

在全固态电池积极迈向市场的同时,钠离子电池和氢燃料电池等替代技术也在不断发展,它们凭借各自的优势,对全固态电池的市场地位构成了潜在威胁。

(一)钠离子电池:成本优势的搅局者

钠离子电池虽然在能量密度上仅为 150Wh/kg ,大约仅为固态电池的 30%,但它却拥有一项足以在市场上立足的强大优势 —— 成本低。据相关数据显示,钠离子电池的成本相比固态电池要低 40%,这使得它在一些对成本较为敏感的应用领域中具有很强的竞争力。

2025 年,钠离子电池预计将在储能和低速车领域展现出强大的市场抢占能力。在储能领域,随着全球对可再生能源的大力发展,储能需求日益增长。钠离子电池的低成本特性使其能够在大规模储能项目中降低成本,提高储能系统的经济效益。在低速车领域,如电动自行车、小型电动汽车等,钠离子电池的成本优势同样明显。这些低速车对续航里程的要求相对较低,而对成本更为关注,钠离子电池正好能够满足这一需求。预计 2025 年,钠离子电池将在这些领域替代 15% 的锂电池市场,成为一股不可忽视的力量。

(二)氢燃料电池:长途重卡的潜在王者

氢燃料电池以其独特的性能优势,在长途重卡领域展现出巨大的潜力。现代 NEXO 作为氢燃料电池汽车的代表之一,其销量已破万,并且具备加氢 5 分钟续航 800 公里的卓越性能 。这一续航能力和加氢速度,使得氢燃料电池汽车在长途运输中具有明显的优势,能够满足长途重卡对续航和时效性的高要求。

飞驰科技 49 吨燃料电池重卡成功完成北京至上海全程 1200 多公里的氢能高速长途干线绿色物流运输试运营,充分展示了氢燃料电池在长途重卡领域的可行性和实用性。在这次试运营中,该重卡搭载华丰 150kW 燃料电池系统,在各类复杂工况下都能持续稳定输出运行,满足了各种苛刻环境下整车可靠性的要求。它连跨京、冀、鲁、苏、沪五大省市,充分发挥了长续航、低氢耗、补能快、动力强等特点,成功完成了本次大范围、长距离、跨区域的零碳物流运输任务,标志着氢燃料电池在长途重卡领域的应用又迈出了坚实的一步。

然而,氢燃料电池汽车的发展也面临着一个巨大的阻碍,那就是基础设施成本高昂。建设加氢站的成本是充电站的 3 倍,这使得加氢站的建设速度远远跟不上氢燃料电池汽车的发展需求。目前,加氢站的数量相对较少,分布也不够广泛,这给氢燃料电池汽车的推广和使用带来了很大的不便。要想让氢燃料电池汽车在长途重卡领域得到广泛应用,就必须加大加氢站等基础设施的建设力度,降低建设成本,提高加氢站的覆盖率。

06/结语:没有终点的技术马拉松

“全固态只是门票,下一代电池已在实验室。”宁德时代研究院的这句宣言,揭示了能源革命的本质——技术迭代永不停止。无论是宁德时代的凝聚态“过渡策略”,还是长安汽车的硫化物“激进路线”,最终胜出的将是持续创新的生态系统。

技术的发展永无止境,全固态电池的量产和普及只是新能源技术发展道路上的一个重要里程碑。在未来,我们有理由相信,会有更多的技术突破和创新涌现,为新能源汽车产业带来新的变革和机遇。无论是钠离子电池、氢燃料电池,还是其他尚未被发掘的新技术,都有可能在未来的能源市场中占据一席之地。

对于消费者而言,这场技术竞赛无疑是一场福音。随着全固态电池技术的不断成熟和成本的降低,我们有望迎来更加高效、安全、环保的新能源汽车,从而享受到更加便捷、绿色的出行方式。让我们共同期待新能源汽车产业的美好未来,见证技术创新为我们的生活带来的巨大改变!

技术革命的胜利者,往往是坚持到最后的“笨人”!

未来10年,固态电池行业可能的发展方向:

✅ 材料体系革命——从硫化物到锂金属负极

✅ 制造工艺颠覆——干法电极+固态电解质喷涂

✅ 应用场景分层——从高端车到消费电子

✅ 地缘竞争重构——关键材料争夺战

✅ 技术融合爆发——固态电池+超级快充+无线充电

读者互动:

若全固态电池车比普通新能源车贵 5 万元,你会买单吗 ?

来源:零售创新

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