全固态电池，一场豪赌

除了端到端，全固态电池正迎来豪赌，各路选手纷纷“上桌”。

全固态电池，正在迎来豪赌“All in”。各路选手纷纷“上桌”了。

先看最近的四条专利信息，分别是华为和宁德时代的。华为的专利名称为“掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池”，刚刚于11月5日通过国家知识产权局的初步审查。

而国家知识产权局公布的宁德时代三项固态电池专利，分别为“改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置”、“固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置”和“固态电池单体及其制造方法”。

宁德时代的专利不用讲，华为专利的消息则信号意义大于实际意义，当然谁都不会轻视。此外，另一家电池巨头比亚迪，则早在8月7日申请了全固态电池发明专利。

不仅是专利，电池龙头老大宁德时代最近也有新动静。据媒体爆料，宁德时代也带入千人规模的巨额资源，来豪赌一把全固态电池。一时间，忽有风云变幻之感。

赌未来

此前的9月动力电池大会上，宁德时代董事长曾毓群曾透露，全固态电池的行业研发水平还不高，宁德时代自己的研发也就处于TRL(技术成熟度)等级4的水平，也即是技术定型的阶段，计划到2027年提升至TRL7~8级的水平，可能实现小批量生产。

曾毓群还讲，与竞争对手相比，宁德时代的研究“领先一大步”，是“Second to none（首屈一指）”。是不是我们不知道，但是，架不住行业对手对固态电池的希望和热情。这不，华为也入场了。

此次，华为专利发明的掺杂硫化物材料，对金属锂（作为负极）具有较佳的稳定性，可以作为硫化物固态电解质应用在锂离子电池中，使得锂离子电池具有较长的使用寿命。

这个发明专利的背景是，硫化物固态电解质采用的材料与金属锂负极之间的电化学稳定窗口较窄，充放电过程中“固固界面”的副反应严重。

虽说硫化物固态电解质是目前几种固态电解质中最具潜力的，是室温离子电导率较高的固态电解质。但是，目前仍然无法解决固固界面的严重副反应。这也是行业难题，目前还没什么好的办法。

华为此次提出了一个看似不错的解决办法。行不行，目前没什么资料。但是，这意味着华为动手了。

主攻硫化物路线的，当然还有龙头宁德时代。据媒体爆料，宁德时代在近期已进入20Ah样品试制阶段，换句话说，是进入了生产技术探索阶段。团队方面，宁德时代已将全固态电池研发团队扩充至超1000人。

从此前的跟随到下决心豪赌，宁德时代对固态电池的规划时间线与丰田汽车、LG新能源、三星 SDI 等类似，略快于比亚迪。现在明显加速了。

去年年中，宁德时代首席科学家吴凯曾说，“如果丰田说今天能量产全固态电池，我持怀疑态度，目前全行业谁都不具备量产全固态电池的能力。至于2027年能否量产，作为技术人员，我也很难说得准确。”

但今年3月，吴凯却在一次论坛上分享了宁德时代的全固态电池研发进展。半年后，曾毓群又披露了“2027年小规模量产全固态电池”的时间表。

4月，吴凯在国际电池技术交流会上再次表示，宁德时代已建成10Ah全固态电池性能验证平台，且在全固态电池的正负极材料、工艺和制造设备上都有技术进展。

在大部分固态电池公司连几个亿的实验室都建不起来的情况下，宁德时代舍得投入十亿级别的资源和人员去豪赌固态电池，可谓前所未有的信心。

我在此前的多篇文章中也说过，固态电池的问题没那么快解决，可能到半固态电池达到技术和成本的平衡后就终止了。

实际上，在我看来，只有高端长续航车型、eVTOL（电动垂直起降飞行器）等方向对固态电池需求明确。

因为，eVTOL对电池的能量密度、功率、倍率、安全性、快充及长寿命等指标的要求更高，目前量产的电池能量密度尚无法达到。所以，全固态电池是更好的动力来源，且eVTOL对成本相对不敏感。中信证券也提到，eVTOL成为固态电池重要落地场景。

根据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据，今年上半年，半固态电池装车量达2.2GWh，算是初具规模。

但是，为什么大家现在还要豪赌呢？

一方面，是现有的锂电池不完美，存在安全方面的漏洞。另一方面，还是体积和重量相对较大，而固态电池的解决方案从各方面看起来都很完美。而已。问题是，能不能达到“胜利彼岸”的目标呢？

找到办法

最早开始研发固态电池的是丰田汽车。丰田汽车很早就声称，会在2027年量产固态电池。2024年，虽然发布了10分钟充满、1200公里续航的最新电池动态和2026年开始量产的消息，但是，据《丰田时报》的一篇文章称，实际量产计划在“2030年及以后”。换句话说，量产的时间反转再反转。

而国内的情况更魔幻，时不时就会有固态电池上车的新闻和消息发布，但是，稍微研究一下，都是过渡状态的半固态电池，加了“全”字的也都是偷换概念。一句话，全是营销手段。

不过，今年以来，固态电池的发布倒是正式多了。比如，前不久奇瑞发布鲲鹏电池的时候，明确表示2026年上车，甚至演示了切了一角后还能正常使用的固态电池VCR。

而宁德时代因为非常清楚电池的区隔，所以固态电池的时间表会更靠谱，更符合实际。

目前，固态电池主要有硫化物、氧化物和聚合物三种技术路线。就像前面所说的，宁德时代选择了与丰田汽车类似的硫化物路线。吴凯在此前的技术论坛上也说，硫化物路线的性能上限最高且量产进度最快。

此外，还有卤化物等新的技术路线，比如，比亚迪正着重研发卤化物的固态电池。

之所以宁德时代和丰田选择硫化物电解质，一个是其中的锂离子导电率跟液态相近，一个是在材料方面不会被“卡脖子”。当然，现在的硫化物还是非常难制备、造价高昂，价格也是非常高的，目前一公斤硫化物材料售价超过500美元。还有，硫化物电解质易氧化产生有毒气体。

说穿了，这几种技术路线都存在相应的基础缺点。包括前面讲的“固固界面”的问题，还有“锂枝晶”的问题等。

此外，全固态电池的生产制造工艺跟现有的电池生产工艺不兼容，需要重新发明多项工艺，自然制造成本就更高了。

不过，从吴凯在《车用全固态电池研发和产业化发展》的演讲来看，宁德时代已在10Ah的样品阶段找到了解决这些难题的思路和办法。

简单来说，宁德时代全固态电池的解决方案是，高镍三元正极颗粒从多晶换成单晶材料，并且进行双层包覆，第一层无机氧化物包覆，抑制界面的反应，第二层固体电解质包覆，提升界面离子扩散。

这是为了提高结构稳定性。正负极和固态电解质的接触界面则依靠自研的多功能复合粘结剂来构筑稳定高效极片导电网络，即提高导电率。

负极方面采用锂金属或者合金，用硫化物固态电解质进行疏水层包覆，在电芯封口前再去除疏水层，来提高空气稳定性。

此外，目前宁德时代能将固态电池的正极克容量（影响电池能量密度的关键指标）做到230mAh/g ，并将复合正极的使用寿命提升到6000次。不过，从发布的数据图看，容量的波动率相对有点大。

对于锂枝晶问题，宁德时代提出了一种解决新思路，用可以灵活改变体积性状的材料自动填充可能滋长锂枝晶的缝隙（相变自填充技术），同时用亲锂性界面层设计，实现高性能锂金属负极。

按照我的理解，就是用有很强的柔性、又有良好导电率的“海绵体”来抑制锂枝晶的生长。

此外，疏水层包覆后的硫化物电解质，能在-40℃露点（衡量环境干燥度的指标）的环境中保持稳定，电导率能保持在60%左右。规模化以后，电解质成本也有望大幅度降低。

除了对材料的改进，宁德时代也突破了干法电极、超薄电解质转印、等静压一体成型等制造技术。只是，这离量产还有很远距离，宁德时代还得解决诸多工程难题。

如今，不仅企业在加码固态电池，同样，上面也给予了重点关注。此前，炒得沸沸扬扬的一件事就是，给产业界的全固态电池研发补贴超过60亿元，当然，其中部分资金需要企业的研发项目取得进展后才能到位，“不见兔子不撒鹰”嘛。上面的目标是2027年实现全固态电池的小规模量产。

领导支持，群众拥护，固态电池的产业化也正在不断取得新进展。不过，目前还都是以半固态电池为主。

那么，究竟谁能主宰全固态电池的沉浮呢？每次有新消息来忽悠的时候，都会想到这个问题。

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