中方重大突破，西方固態(tài)電池未來被鎖死，日本萬億投資打水漂

在過去數(shù)年，固態(tài)電池一直是中日韓美歐等多個國家都在競逐的高地，這背后主要是固態(tài)電池能量密度高，加上固態(tài)電解質機械強度很高，可以防止鋰枝晶穿刺，所以固態(tài)電池能夠使用比容量極高的鋰金屬負極材料，而且僅通過這一改進鋰電池的能量密度就可以提升至400W·h/kg，甚至有些高達500wh/L能量密度。

但如今中方重大突破，日本與美歐在固態(tài)電池領域與中方的差距可能拉大，日本趕了大早，卻可能趕了晚集。

在新能源車領域，固態(tài)電池是目前最具顛覆性的技術，2011年，東京工業(yè)大學的Kanno教授發(fā)明了一種硫化物固態(tài)電解質，在學術界引起轟動，也帶動了全球對于固態(tài)電池研發(fā)的熱情。2020年時，日本鋰電池就被中國反超，原材料、零部件也被中國企業(yè)壟斷，于是他們就將希望押注在了下一代固態(tài)電池。

但固態(tài)電池的發(fā)展始終受到一個問題困擾，就是從電解液從液態(tài)變成固態(tài)的過程，存在于固態(tài)電解質的離子電導率低、固-固界面穩(wěn)定性差、金屬負極以及鋰枝晶的生長問題。這些技術問題影響了電池的充放電速度、容量保持率和循環(huán)壽命，是實現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化的關鍵障礙。

但盡管難題存在，日本燃油車巨頭豐田，迫切想憑借全固態(tài)電池顛覆中國產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，豐田自2000年以來積累了約1300項固態(tài)電池相關專利，位居世界第一，并且2012年就試制了全固態(tài)電池，在2020年展示了搭載固態(tài)電池的概念車。

2022年，日本豐田、松下等電池企業(yè)組建了固態(tài)電池聯(lián)盟，準備大干一場。2023年，日產(chǎn)首家宣布全固態(tài)電池研發(fā)成功，2028年上市量產(chǎn)。日產(chǎn)宣布的固態(tài)電池完全去除了電池中的液體元素，大大提高存儲和電力傳輸?shù)男剩瑢⒛茉疵芏忍岣咭槐?，充電速度提高三倍?/p>

后來松下、豐田都官宣了固態(tài)電池研發(fā)成功的消息。

直到2024年9月，豐田宣布其固態(tài)電池已經(jīng)獲得日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的認證，得到了日本政府的資金和政策支持，將于2026年開始逐步生產(chǎn)全固態(tài)電池。與此同時，日產(chǎn)、三星、Soild Power也宣布計劃在2027-2028年前后量產(chǎn)全固態(tài)電池。

數(shù)據(jù)顯示，前前后后，日本投入了1.5萬億日元深耕固態(tài)電池技術，就是希望可以重奪新能源汽車領域的話語權。

按照豐田之前公布的信息，搭載固態(tài)電池的車型續(xù)航里程將超過1000km，并且充電時間僅需10分鐘。

不過，其固態(tài)電池是否有解決相關難題，豐田也沒有對外透露，外界不得而知。但是目前日本硫化物路線成本偏高，且空氣穩(wěn)定性差、對水分非常敏感，因此對電池制造的環(huán)境要求嚴格，生產(chǎn)流程難度高是事實，也是困擾豐田等日企的關鍵難題。

而近期中科院消息曝出，日前，中國科學院等團隊在頂級期刊Nature Sustainability《自然-可持續(xù)發(fā)展》發(fā)表了全固態(tài)電池研究的最新進展。

這項研究不僅可以使造出來的電池脫離實驗室環(huán)境，還可以讓軟包電池實現(xiàn)300次循環(huán)后容量高于70%，并支持5C級別的高充放倍率。

論文發(fā)表在Nature Sustainability《自然-可持續(xù)發(fā)展》

論文顯示，他們全球首創(chuàng)的研究可以使固態(tài)電池在充放電的時候形成一層動態(tài)自適應界面（DAI, Dynamic Adaptive Interface），最終在低壓甚至零外壓下維持穩(wěn)定循環(huán)。

根據(jù)業(yè)內人士分析，這個技術突破真正的亮點在于，它解決了現(xiàn)在固態(tài)電池存在的內部阻抗大，離子傳輸效率低的業(yè)界難題。

在過去，固態(tài)電池的一大難題是，固體電極與固體電解質之間存在著固固界面接觸不良的問題，從而制約了固態(tài)電池的性能，以前大家的研究方向是如何給兩者施加壓力，使得兩者可以更好的粘合在一起，但最終效果不太理想。這個接觸不良的難題，會增加電池內部的電阻，一方面對自身電能產(chǎn)生消耗，另一方面也阻礙了離子的快速流動，充電能力要弱于液態(tài)電池。

如何才能讓固體電池與固態(tài)電解質完美貼合呢，咱們的科學家直接從分子設計層面去實現(xiàn)界面一體化，就是在聚合物的主鏈上，引入乙氧基團和短硫鏈，這就提升了電化學的活性，同時提到了離子的傳輸能力。

如果用一種比喻來解釋的話，就是科學家們設計了一種分子級別的“膠水”，不僅能將電極和固態(tài)電池很好的粘合在一起，還具有優(yōu)秀的導電性，這就使得電池的能量密度提升了86%，這種新材料的設計也順便使得電池，具備可反復折疊的能力。在可穿戴設備上也有很大的想象空間。

而在我國固態(tài)電池關鍵技術突破的這一刻，除了稀土之外，現(xiàn)在又增加了石墨和鋰電池的出口管制——要知道，鋰電池絕對是高端產(chǎn)業(yè)，是除軍工、衛(wèi)星之外，民用領域的絕對高科技，對于鋰電池，目前的儲能、新能源車等方面這個都是關鍵的資源，沒有這個東西一切無從談起！

未來最重要的能源體系一定是光伏、風電及其配套儲能，鋰電池在能源產(chǎn)業(yè)上的戰(zhàn)略地位不亞于光刻機對芯片產(chǎn)業(yè)的重要性。

在鋰電池出口管制中，其中一條是，“能量密度大于300Wh/kg的電池”？基本只有半固態(tài)和固態(tài)電池才能達到這個級別。而半固態(tài)和固態(tài)電池，中國日本美歐都還在緊鑼密鼓發(fā)展中，限制鋰電池出口，相當于限制日本與美歐制造半固態(tài)和固態(tài)電池的發(fā)展進度。

還有就是對石墨負極的出手，負極也是卡住西方鋰電池產(chǎn)業(yè)的重要抓手，它們一時半會是不可能搞得出來的。

這意味著，中國鎖死了美西方與日本固態(tài)電池的未來。把設備一限制，耽誤對方幾年時間，就意味著一步慢、步步慢，在固態(tài)電池上將沒法領先了，將來會永遠在能源方面受制于我們。

在今天，2美股固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape成為華爾街的座上賓，以近150%的年度漲幅蓋過Meta、微軟、谷歌、英偉達、特斯拉等一系列明星股，但是中國不遑多讓，同花順固態(tài)電池指數(shù)年度漲幅超50%，與半導體并列為牛市的兩大主線。

中國在量產(chǎn)時間表上，已經(jīng)在加速往前走，寧德時代目標是2027年小批量量產(chǎn)，國軒高科是計劃2027年小批量裝車，2029-2030年量產(chǎn)，億緯鋰能計劃2027年小批量裝車，2028年量產(chǎn)，比亞迪2024年已實現(xiàn)60Ah級固態(tài)電芯中試下線，能量密度達400Wh/kg，規(guī)劃2027–2029年實現(xiàn)小批量裝車。

中國新能源汽車不僅在電池的領先，而是整個產(chǎn)業(yè)鏈與市場的領先，截至2024年，以比亞迪、蔚來為代表的國產(chǎn)新能源汽車保有量已超3100萬輛，全球市場份額超七成。在技術層面，智能駕駛、座艙智能化等競爭已白熱化。

為什么是中國率先突破固態(tài)電池的關鍵難題，說明了大市場才能驅動技術變革，中國新能源汽車已漸成主流，消費者對電車的認知度、普及率越來越高，有大量消費者在等待固態(tài)電池裝車，中國企業(yè)有充分的動力去加大固態(tài)電池投入。

而日本市場是以燃油車為基本盤，從車企到消費者，都缺乏研發(fā)意愿與市場基礎，也阻礙了車企的投入動力與決心，中國在市場龐大需求與完善產(chǎn)業(yè)鏈的情況下，發(fā)力多路線研發(fā)，自然會走的更快。

從這個意義來看，日本在固態(tài)電池路線上，雖然起了個大早，卻可能趕了晚集，前期的大量投入，難為日本構筑先發(fā)優(yōu)勢，反而因為中國的后發(fā)先至與關鍵難題上的破局與整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，讓日本固態(tài)電池彎道超車夢破碎，1.5萬億的投資也可能打了水漂。

作者：王新喜 TMT資深評論人 本文未經(jīng)許可謝絕轉載