岁末年初，关于固态电池的重磅消息接连出现，引爆了这一黑科技赛道。
1月初，大众宣布美国电池厂商QuantumScape（以下简称QS）的固态电池产品通过了PowerCo（大众的电池子公司）的耐久性测试。受此影响，QS的股价在一个交易日内飙涨了40%以上。
此前的2023年12月下旬，蔚来$蔚来(NYSE|NIO)$董事长李斌在寒冬中驾驶电动12.4小时，实测了装载在电动ET7上的半固态电池包的1000km续航能力。他随后在微博中透露这是“目前全球量产能量密度最高的电池”。
固态电池被很多人视为“锂电的终极形态”。相比目前主流的液态电池，在能量密度、安全性、充电倍率和循环寿命方面都有着显著优势。业界一直流传这样一句话:“固态电池普及日,就是燃油退出历史舞台时。”
在液态电池接近性能极限、且陷于产能过剩的当下，中外企一前一后释放出固态电池的新进展，自然吸引了市场热议和本热炒。
在相似的兴奋和叫好背后，实际上是两条差异不小的技术路线的不同走向——半固态电池已经接近规模化应用，正在无人机、储能和新能源等领域全面导入；固态电池还在襁褓中，距离上仍然遥远。
“半固态电池跟固态电池是两个物种，从上角度看二者的距离差别非常大。”一位专注锂电池赛道的投人告诉36碳。
不过两个物种面临着相似的困境——成本过高以致于难以打开下游市场，尤其是在竞争对手液态电池越来越便宜的情况下。即使是半固态电池，当前的技术还未完全成熟，上的示范效应远大于实用性。
半固态应用窗口逐渐明朗，但高价仍是阻碍
数年前，超高密度的动力电池无论对于厂商还是消费者都是难以企及的奢想。2015年时大众方面曾经预测，应用固态电池技术很有可能将电动续航里程提升至700公里。
事实证明这一预测过于保守了。如今磷酸铁锂电池包通过改进电池结构，就能够让续航提高到700公里，而续航1000公里的半固态电池也已成为现实，并开启了规模化应用。
蔚来董事长李斌驾驶的ET7，搭载了150度半固态电池包，实测续航里程达到了1044公里。据悉，该电池包是由卫蓝新能源研发，蔚来提供部分技术和金支持。李斌对多媒体表示，这款电池正产能爬坡，会在近期交付。
蔚来并不是第一个装半固态电池的企。36碳注意到，自2023年开始，东风$东风(SH600006)$、极氪$极氪(NYSE|ZK)$、赛力斯等企均已成功实现半固态电池的装，部分已经开始交付。
据机构鑫椤锂电统计，2023年全年，国内固态、半固态电池的装量约为0.6GWh，电芯供应主要来自于卫蓝、孚能和赣锋，其中卫蓝一提供了约0.4-0.5GWh。
不光是新能源，在无人机等一些小众市场，半固态电池早已得到了更加广泛的商业应用。以卫蓝为例，其半固态电池早在2020年就已在无人机产品上实现量产，供货企业数量达到50+。
在储能市场，便携式储能、户用储能系统已经尝试使用半固态电池，大储领域也进行相关的试点。据悉，小米、移族、千乘动力三厂商均在2022年推出了搭载半固态电池的户外电源产品；Zendure征拓在2022年推出过搭载半固态电池的户用储能产品。在大储领域，海博思创也配套了两个搭载半固态电池系统的储能电站示范项目。
“目前包括消费电池、户用储能电池和动力电池，固态电池企业对于消费侧都已经有了订单级的交付。”瑞智新能源创始人王鑫对36碳表示。这意味着，“半固态电池的应用窗口已经越来越明朗了。”
进入2024年，半固态电池还将迎来产能的爬坡和市场需求的进一步释放。据了解，上、广等企已明确公布了2024年的半固态电池型销售计划，宁德时代也表示将在2024年推动其500Wh/kg凝聚态电池的规级应用。
机构GGII预测，2024年，国内搭载（半）固态电池上市销售的新型将超过5款，出货量有望实现5GWh。
不过，到目前为止，半固态电池仍然售价高企，远高于普通的液态电池。
蔚来ET7搭载的150度半固态电池包比目前绝大多数电动的电池包容量多了50%以上，但成本翻了一倍多，达到近30万元。或许是考虑到消费者接受度不高，蔚来方面暂时不打算售卖，而是按天出租电池。搭载半固态电池的小米1000Pro和千乘动力QX3600户外电源，每瓦时的售价也比普通户外电源贵了50%以上。
高价也限制了半固态电池在下游场景的应用范围和规模。目前来看，除了无人机，半固态电池在储能、新能源领域都还无法打开市场。这些领域的头部企业，第一选择仍然是便宜且成熟的液态锂电池。
36碳了解到，多重因素导致了半固态电池的高成本，包括更昂贵的正负极材料，缺乏规模效应等，但最主要的因素是生产线的良品率低。
上述投人表示，目前国内的主流是硅基负极的半固态电池，其BOM（物料清单）和液态的成本相差不太多，生产线良品率低对于成本带来的影响才是最大的。因此，未来生产线良品率的提升将是半固态电池降本的关键。
30多年未量产，全固态电池还很远
虽然名称只相差了一个“半”字，但固态电池与半固态电池实则是两个物种。半固态电池的量产，也并不意味着固态电池量产已完成了一半。
依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、全固态三大类。半固态路线仍然会使用隔膜与液态电解液，其制备方法也大部分沿用传统锂电池的工艺与装备技术，因此技术难度相对低。
但全固态电池则完全不同。“相比当前主流的液态电池，从四大主材（包括正负极、隔膜、电解液）到电池装配工艺、乃至于生产设备可能都会发生变化，三个方面缺一不可。都在说一代材料、一代装备，一代产业，因此有很大难度。”王鑫表示。
日本丰田拥有全球最多的固态电池领域专利数，在过去30多年已尝试了数万种电解质应用到电池中。但至今丰田仍未大规模量产固态电池，此前宣布的量产时间节点也一再拖延。
也有不少创业公司前仆后继，试图攻克这一难题。上述投人告诉36碳，他见过不少固态电池创业项目，号称电池能量密度可以超越QS和丰田。但这些亮丽的指标无一例外都是实验室极端测试数据，距离上还很遥远。
该投人表示，要在实验室做出小的固态电池并不难，如果不在乎循环、倍率等因素，500Wh/kg甚至更高能量密度的电池也能实现。但要考虑商业化，必须做到“六边形战士”，即安全性、能量密度、循环寿命、充电倍率、耐温性、BMS（电池管理系统）控制等影响电池性能的六个方面都达标。
“有些材料是做个小安时的小电池可以高能量密度，但是做大电芯，层数上去就不行了，这是经常出现的现象。”
此次QS公司的固态电池取得“突破”也被不少业专业人士“辟谣”：媒体宣称的“可实现50万次50万公里的超长寿命，并且几乎不会出现续航衰减”是基于数学模型等的前提和理想条件才能达成/换算出来。
QS的客户大众则公开表示QS提供的样品为A样。据了解，动力电池量产装需要经历多个阶段：A样是单个电芯的测试，B样是电池成组后的电池包测试，C样则是装测试，每个阶段都需要至少一年多的时间。这意味着，QS的固态电池距离量产装，仍仍然很遥远。
即使在材料、设备和制造工艺上实现了突破，能够大规模应用全固态电池，还要解决棘手的成本竞争力问题。
过去很长时间人们对于固态电池的期待是充一次电跑700公里。但如今液态电池已经可以轻松实现这一目标，固态电池的优势就剩下了更好的安全性和更高的能量密度，能用更小的体积和重量让辆实现同样的续航。
这也意味着，在成本方面，固态电池必须要与液态电池展开竞争，且竞争对手不是2023年的液态电池，而是2025-2030年的液态电池。届时液态电池的性能和成本结构还将继续优化提升。
过去数年间，丰田和QS等头部固态电池厂商都曾提出量产时间表，但无一例外都最终跳票，把承诺的量产时间后移。最新消息是，丰田方面于去年11月再次修改了全固态电池的量产时间，推迟到2030年以后。
36碳注意到，2030年以后量产也是不少业内专的一致预期。但“2030年以后”的表述本身就非常模糊，甚至算不上是明确的时间表。这暗示着全固态电池距离商业化还很遥远。
“大概丰田每隔三年时间就会提一次‘大概五年后会量产’，实际上现在谈五年后的量产，基本上等于说时间表是无限搁置的。”安驰新能源总经理徐小明在近期一次会议上说道。
作者｜王方玉
编辑｜苏建勋
封面来源｜视觉中国
