新能源汽車發展勢不可當 現有鋰電池僅是中間產品

新能源汽車行業經過十年的發展已經在全球勢不可擋，未來還將受到智能化地提升，發展空間巨大。目前來看全球新能源汽車主要消費地有三個地區，分別是歐洲、中國和美國，歐洲由于執行最嚴碳排放標準且在大幅補貼政策的推動下新能源市場發展迅猛，部分北歐國家滲透率已經達到80%，中國則在新能源新車型產品力的推動下C端市場不斷放量，已經進入消費驅動增長的階段，美國方面總統拜登上臺后主推新能源，推出提案計劃提供高達300億美元的補貼，單車最高可達1.25萬美元，政策通過后美國新能源汽車市場將迎來大爆發，有望接過中國、歐洲的增長棒，帶動全球新能源市場繼續高歌猛進。

但不可否認的是，現有液體鋰離子電池缺點較多，其能量密度較低，是否真正環保還有待觀察，且容易泄露，散熱性也不行，由于無法有效抑制鋰枝晶生長導致電池很容易爆炸，非常不安全，電池使用壽命也較短，故眾多車企認為其僅是中間產品。

固態電池有電眾多 有望成為電池終極形態

固態電池就是采用固態電解質的電池，1980年鋰電池之父美國科學家約翰·古迪納夫就提出了固態電池的概念，被認為是電池的終極形態，與液態電解質相比，固態電解質優點較多，首先電池安全性得到極大提高，因為固態電解質機械強度高，且不會形成漏液，不會受到鋰枝晶的刺穿影響使得電池短路，極大地提高了電池的安全性，同時電壓溫度，可以采用鋰金屬負極大幅提高電池的能量密度，完美解決目前新能源汽車的里程焦慮問題，續航可超過1000公里，另外固態電池無需電液和隔膜，極大地簡化了電池結構，推動電池向輕量化邁進，是鋰電池的未來方向。

多種路線研究齊頭并進 誰能勝出尚且存疑

固態電解質(SSE)現有四種研究路線，主要分為硫化物固態電解質、氧化物固態電解質、聚合物固態電解質和復合固態電解質。

硫化物電解質在室溫下離子電導率較高，同時具備高變形能力適用于目前的粘合劑和有機溶劑，與正負極兼容性較好。但硫化物電解質也存在較多問題，如對空氣較為敏感，且本身不穩定，暴露在空氣中易發生水解反應，導致電導率大幅下降，且硫化物合成過程及相應電池的組裝過程均需在惰性氣體中進行，導致其成本極高。

氧化物固態電解質按物質結構可分為兩類：晶態電解質和玻璃態(非晶態)電解質。晶態電解質包括石榴石型、鈣鈦礦型等，玻璃態(非晶態)電解質包括反鈣鈦礦型等，石榴石型是目前研究熱點。氧化物固態電解質鋰離子遷移數接近于1，電化學窗口超過5V，比較穩定，熱穩定性好，機械強度高。但氧化物電解質在室溫下離子電導率較低，且與電極相容性較差。

聚合物固態電解質指含有聚合物材料且能夠發生離子遷移的電解質，由高分子主體物、金屬鹽和添加劑三部分復合而成。高分子主體物含有能配位的電子基團，提供支撐和離子傳遞作用，通常選擇介電常數高、具有極化基團的有機聚合物。金屬鹽則提供金屬離子，一般是離散常數高且穩定性好的鋰鹽，加入少量添加劑改善電解質性能，可以使聚合物基體發生溶脹轉變為凝膠狀態，提高離子電導率。聚合物固態電解質成本低且機械性能好，但也存在著室溫條件下性能較差等問題。

由于以上三種固態電解質路線均有一定缺點，因此多種電解質復合成為新的研究路線，目前主流復合固態電解質主要有層狀聚合物-無機復合固態電解質、混合型聚合物-無機復合固態電解質、無機-液態復合固態電解質和框架材料-液態復合固態電解質等，復合固態電解質結合了多種固態電解質的優點，能夠大幅增加固態電池的性能。

大量資本入局 固態電池已成行業新風口

固態電池的諸多優點也吸引著資本提前進入，全球主流汽車廠商都提前布局了固態電池，持續地向前沿電池領域投資，特斯拉自不必說，作為全球新能源汽車龍頭，特斯拉的電池技術也明顯領先，在固態電池領域不不逞多讓，其子公司Maxwell的半固態電池已經可以量產，固態電池領域也擁有很多專利。

除了特斯拉，固態電池不可不提的車企就是豐田，作為全球擁有最多固態電池技術專利(超過1000項)的車企，盡管目前新能源發展遭遇困境，這僅是因為自身戰略決策失誤，在技術領域豐田仍是無可爭議的王者。隨著豐田新能源加速轉型，到2030年將力爭在全球市場達到550萬輛電動汽車的銷量，并且實現全固態電池持續的、穩定的量產。

其他車企也紛紛行動，現代、奔馳和Stellantis投資了Factoria，Factorial擁有FEST技術，已成功開發出在室溫下運行的40Ah的固態電池。而大眾則早在2018年就向美國固態電池公司Quantum Scape投資了1億美元，目前投資額仍在不斷增加，Quantum Scape計劃在2025年推出商業化固態電池產品，目前已經完成了1100次循環測試。

寶馬和福特則以1.39億美元投資了固態電池初創企業Solid Power，該公司預計今年就推出試驗產品，2024年就實現商業化，現代和三星SDI也投資了Solid Power。日產則自行研制固態電池，計劃于2024年開始量產，橫濱工廠已經動工，2028年推出商業固態電池車型，通用則押注了另一家知名固態電池企業SES。

征途慢慢 固態電池商業化之路道阻且長

從時間點來看，固態電池的發展仍處于起步階段，雖然已經有很多固態電池企業實現上市，但商業計劃表顯示基本在2025年前后才能實現商業化，而且該時間仍是小批量產出，僅是為了匹配車企的測試，最樂觀的來看固態電池大規模的量產需要等到2030年，超高的生產成本和難以解決的界面問題、化學穩定性問題等目前都難以看到解決的趨勢，盡管固態電池十分美好，但我們在真正應用之前還有很長的路要走。