半固态电池是否会成为未来10年的主流?

撰文 / 涂彦平
编辑 / 张霖郁

设计 / 师瑜超 

固态电池大概什么时候能够实现装车应用？在固态电池之前，半固态电池是否会成为主流？电动汽车市场磷酸铁锂和三元路线的竞争走势会如何演绎？钠离子电池的产业化前景又会是怎样？在大通胀的背景下，2025年动力电池pack价格预测还会是500元/kWh吗？

6月12日，2021年第十三届中国汽车蓝皮书论坛的第三天，围绕“固态电池到来前后的电池路线”主题，在真锂研究创始人、首席分析师墨柯的主持下，孚能科技董事长王瑀，蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新，宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜，安驰科技总经理、创始人徐小明，北汽集团副总经理廖振波等嘉宾展开了一场深度沟通。

就本文开头提出的几个问题，嘉宾们的观点总结如下：

其一，固态电池在电动汽车上的应用大概率是2030年以后的事情，而且，固态电池的应用很可能是先从消费类电子产品市场开始，先做好小电池，在此基础上再逐步做大，应用到电动汽车等动力大电池市场。

其二，在整车基于安全的首要前提下，固态电池之前，半固态电池（注：指动力锂离子电池所用的电解质材料中液态电解质占比5%-10%）大概率会快速发展并成为主流，这是在不降低电池能量密度情况下的一种理想选择。

其三，动力电池路线选择上，磷酸铁锂和三元的竞争在较长时期内将一直存在，各自的材料体系在不会有根本性变化的情况下，会努力实现持续进步。至于三元NCM、NCA，四元NCMA等，都只是一种叫法而已，实际上都是多元，而不仅仅有三种或四种元素。

其四，钠离子电池路线总体而言是一种有效补充，其主要优点是资源极其丰富（从资源保障角度看发展钠离子电池是有战略意义的），而主要缺点是能量密度不高。钠离子电池不难找到适合它的市场，比如储能市场以及两轮车市场等，但是，要发展起来至少是5年以后的事情，因为产业配套体系的建设需要一个过程。

其五，关于动力电池价格预测，廖振波希望今年磷酸铁锂电池芯450元/kWh以内、811三元电池芯650元/kWh以内；徐小明维持去年判断，预测2025年动力电池pack价格是500元/kWh（不含税），目前的大通胀不影响整体趋势。（注：电池包（pack）价格大约是在cell（电池芯）价格的基础上再加20%。）

就未来电池技术的发展方向，各位嘉宾达成了相对一致的意见——看好半固态电池。

王瑀表示：“半固态是不是发展方向？肯定是。（从电池厂的角度）谁也不愿意在生产电池过程当中有隐患，用了半固态电池技术，你的工厂再不会出现起火问题。当然，终极目标还是要从材料本身去彻底解决这个问题。”

杨红新则认为，“2030年的事情，就等于还很不确定，因为未来十年会发生什么，不确定性太大了。但我相信未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰等，这是我的观点。半固态从技术上肯定可以实现，主要是解决商业化的问题。”

郭永胜把固态电池的演进分为三代，第一代就是现在传统的液态电解液替换为固态电解质；第二代固态电池是将负极换成金属锂，正极材料不变；第三代固态电池是正负极都需改变，负极用金属锂，正极换成不含锂的更高能量的材料。他认为，第一代固态电池提升能量密度比较难。真正的固态电池是指第二代、第三代。

徐小明表示，2025年之前，整个电池体系不会有太大的变化，能量密度每年提升百分之十几。“估计2030年之前，纯固态很难看到，即便看到真正的固态，至少前三年到五年，它的应用会在消费类电子端，安全性可控，用得起。”

廖振波表示：“在能量密度不降低的情况下，要增强安全性，我自己觉得，别去走其他技术路线，扎扎实实把半固态电池（也就是固混电池）做上去。固混电池的安全性与现有的液态体系相比有很大提高，同时能量密度也满足整车企业的要求。所以，我强烈呼吁电池企业不要犹豫，赶快产业化，给我们整车企业提供安全可靠的固混电池。”

墨柯则表示：“我个人一直是认为电池其实只有一个发展的路径，当然这个是有两个条件，一个是能量密度越来越高，另外成本越来越低，这两个其实是‘和’的关系，而不是‘或’的关系。”

以下是本次圆桌讨论的内容实录。

关于固态和半固态

墨柯（真锂研究创始人、首席分析师）：各位嘉宾下午好！首先自我介绍下，我是真锂研究的墨柯，真锂研究是一家专注锂电产业链的产研机构。今天很荣幸能有机会跟各位老总坐在一起，探讨一下固态电池前后的电池路线。

我先简单介绍一下参与本次对话的嘉宾。坐在我边上的是孚能科技的创始人、董事长王瑀。王总是华人圈子里面最早从事锂离子电池技术开发的那批专家之一，对锂电技术的认识非常深刻，在王总的带领下，孚能科技短短数年之间快速发展，成为一家主流电池厂商，目前已经上市，这个成就很了不起。坐在王总旁边的是我们电池行业最近风头很劲的蜂巢能源董事长兼CEO杨红新，蜂巢能源正在做IPO之前的最后一轮融资。坐在中间的是宁德时代的郭总，宁德时代就不用说了，全球第一家市值万亿的电池企业。郭总旁边的是安驰科技的徐小明，徐总是锂电行业的老兵了，在徐总的带领下，安驰科技发展得也非常快，目前已成长为磷酸铁锂电池的主要企业。最那边的是北汽集团的副总廖振波，北汽是中国新能源汽车领域的代表性企业之一，廖总此前还当过比克的总经理，比克也是一家知名锂电企业，廖总的经历非常丰富，电池大厂和整车大厂的负责人都干过。

好，下面开始正题，我们来说一下电池路线。我个人一直认为电池技术其实只有一个发展路径——电池能量密度越来越高的同时，成本越来越低。这是“和”的关系，不是“或”。要实现二者的平衡是有难度的，这也是为什么我们现在有磷酸铁锂和三元两大电池路线的主要原因。我们知道，三元电池的优点是能量密度高，但是成本也高一些，磷酸铁锂正好相反。磷酸铁锂电池最近一段时间很火，为什么，就是因为在大通胀的背景下，成本的矛盾更突出所导致。

主办方给我们确立了本次探讨的主题——固态电池前后的电池路线。那么，请各位老总发表一下自己的看法：①固态电池大致什么时候能够实现商业化应用？②在固态电池之前，动力电池的技术路线大致会按照什么样的趋势演绎？我们先从整车应用角度来看，有请廖总先来谈一谈。

廖振波（北汽集团副总经理）：2016年之前我在整车企业工作了33年，2016-2019年在比克负责过公司的运营、生产、组织以及质量控制、工艺包括研发组织这些方面的工作，2019年底到北汽，再回到了整车企业。北汽新能源大家都知道，在过去几年在市场份额上一直遥遥领先，去年由于特殊的原因，今年有些下滑，相信明年、后年会有新的增长。

从整车应用来说，我们现在亟需解决什么问题？整车企业作为电池企业的客户，客户需要什么？以我的工作经验来看，我们现在整车企业亟需解决的问题是从原来的追求能量密度、追求成本到现在追求的第一要素是安全，第二要素是成本，第三要素是相应的性能。这里说的性能指安全性外的性能，比如说低温衰减的性能。

摆在第一位的为什么是安全？我们知道，现在新能源汽车的召回事件在增多。每到夏季，新能源汽车就会出现着火事故，尤其是在地下车库以及在高层，电动自行车也好，电动汽车也好，着火的话，它的虹吸蔓延是很厉害的，危险性非常大。

第二，在驾驶过程中也容易产生安全问题。按照我们国家的召回制度，万分之四的安全质量事故就要召回。一旦发生，给整车企业造成的损失就会很大，所以现在我们把成本的问题分开，一个是采购成本，再一个是售后成本。整车企业现在说的成本是指所有成本加在一起，不单纯是指采购成本。在车辆安全保障不了的情况下，实际上成本是很高的。所以，整车企业最看重的是安全。

从我对电池的理解来看，我认为固态电池基本上是能够解决新能源汽车安全问题的，但刚才王董事长前面演讲也说了，孚能科技计划2030年实现全固态电池技术的应用，也就是说，固态电池技术离应用还有较长一段时间。

墨柯：王总刚才主题演讲中提到的2030年实现固态电池技术应用，那是一个虚线，其实王总自己也不太确定。

廖振波：是的，实际上2030年这个时间不是很确定的，但是从整车企业来说，希望尽快地找到安全性的电池。从技术路线来说，我自己认为有很多方法。磷酸铁锂电池路线，从它的化学体系来说，能量密度的理论值也就是170Wh/kg，现在的实际能量密度比这高，那是掺杂了一些其他元素，尽管如此，总体上提高还是很有限。

三元电池路线方面，我们知道电池的能量密度由低到高依次是111、523、622、811（注：指NCM三元中镍、钴、锰的比重），但是，从实际情况看，你会发现一些主要电池企业在某种程度上可以说是技术倒退，由811回到622，有的622都站不住，再回到523。我理解他们这么做是为了满足安全性的要求，但是这个技术倒退实在是不可恭维的，也给我们整车厂带来了很大的困惑。

举个例子，4.8米车长的SUV，电动车和传统车相比，重量重了300-400kg，这是什么概念？从碳中和、从能耗等等方面来说这都是不适合的。电池能量密度下来了，重量因此大幅提升，这会对整车设计、安全性、操控性，包括底盘的强度等等方面，带来极大的困扰。所以，电池能量密度实际上不能简单地降下来就了事。

在能量密度不降低的情况下，要增强安全性，我自己觉得，别去走其他技术路线，扎扎实实把半固态电池（也就是固混电池）做上去。固混电池的安全性与现有的液态体系相比有很大提高，同时能量密度也满足整车企业的要求。所以，我强烈呼吁电池企业不要犹豫，赶快产业化，给我们整车企业提供安全可靠的固混电池。

墨柯：刚才廖总说的一句话我感触深刻，也是第一次听，就是整车厂现在考虑成本，不仅仅是一次性的电池采购了，也包括今后可能的召回等等，这些成本也是要提前考虑的。在这种情况下，可能今后的电池技术开发会更加重视安全，尽可能地少出问题。下面我们请安驰科技徐总来说一说对固态电池的看法及在此之前的电池技术路线。

徐小明（安驰科技总经理、创始人）：我们有一个研发人员是从..回来的研究固态电池技术的人。目前固态电池技术开发的重点是固态电解质中锂离子的传输问题，预计2030年之前很难实现商业化应用。即便实现应用，前面3-5年也会率先在消费类电子产品领域应用，这样，安全性可控，也用得起。

我本身是学电化学的，电池的核心部件有三个——正极、负极、电解质，以哪个东西命名，就说明这个东西是瓶颈，因为不是瓶颈就不用它命名了。从提升电池能量密度来说，电池的正极、负极和电解质都有很多工作可以做的。不管是磷酸铁锂提升能量密度的路径，还是高电压中镍、三元提升安全性的路径，都还有很大的空间。总的来说，2025年之前，我认为整个体系不会有太大的变化。

墨柯：还是现有的三元和磷酸铁锂的技术？

徐小明：是。慢慢地提升，能量密度每年提升百分之十几，这样的技术路径。

墨柯：您也同意廖总的看法，固态电池上市之前，半固态是可行的解决办法？

徐小明：对，半固态可以提高安全性。安全性是电池技术开发首要的考量因素，我们之所以开发固态电池技术，就是因为固态电池更安全。解决安全性问题之后，才敢去提升电池能量密度，否则不敢。

墨柯：这种固液混合的技术，电解液大概占比会是多少？

廖振波：5%-10%。到了10%以内的时候，电池的安全问题就能得到基本解决，即使电池受到外力的剪切，都不会短路，因为随着剪切的方向，电解质会有阻断正负极。当然，如果电解液占比能进一步提升到5%以内的话就更安全了。

要补充一点就是，我们整车企业对电池能量密度是有要求的，能量密度多少才合适呢？我们认为，单体电芯能量密度一定要达到280-320Wh/kg，这样，对于整车设计，重量方面才能满足要求；低于这个，成组之后的pack能量密度达不到220Wh/kg以上，其实是对整车会带来极大负担的，因此这个角度来说，一定是要用三元。

墨柯：单体280Wh/kg？

廖振波：对。要用三元，三元才能解决这个问题，但是三元又不能走111体系和523体系，这是从整车的角度去考虑这样的问题。

墨柯：这个就比较有意思了，我们知道安驰科技的徐总是看好磷酸铁锂路线的，徐总刚才的主题演讲主要说的就是磷酸铁锂，现在廖总说三元，有点碰撞了。请教徐总，您认为磷酸铁锂电池路线将来单体的能量密度能发展到多少？能不能达到廖总刚才说的280Wh/kg？

徐小明：280Wh/kg肯定是到不了的。我认为廖总刚才说的应该是主流乘用车产品用三元。实际上，不同的车辆产品对电池有不同的需求侧重。比如说同样50kWh的pack，系统能量密度分别是200Wh/kg和160Wh/kg，会有明显的重量差；如果是30kWh的pack，对应的重量差就会小很多了，车辆对电池pack重量的敏感性也会降低不少。但不管怎样，磷酸铁锂电池单体做到280Wh/kg肯定是不可能的。

墨柯：您觉得能够到多少呢？

徐小明：根据我们现在的实验室结果，现在可以做到210Wh/kg，但是真正量产，你还要考虑成本。我认为可能到2025年的时候，结合一部分固态的技术（固混），包括负极的改进，我觉得应该能做到230Wh/kg左右。

墨柯：如果再结合固态电解质技术呢？

徐小明：我们还没有详细地算，因为本身它差距最大的就是正极的重量这一块，第二是电压，（磷酸铁锂电池的）电压要始终低15%，这个是你怎么救也救不回来的。所以，三元电池单体如果做到300Wh/kg的话，磷酸铁锂就要低15%以上，这是必然的。

墨柯：您的意思跟廖总刚才说的有一点是一致的，就是固态电池技术之前，还是固液混合是比较现实的一个方案。谢谢徐总！接下来我们有请郭总，你们宁德时代的研发走向，不管是电池业界还是整车厂都是非常关注的，现在请您来讲一讲固态电池及其之前的电池技术走向。

郭永胜（宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长）：谢谢大会给这个机会，能跟各位在座的专家，各位同行交流一下我们对电池技术的一些看法。北汽是我们非常重要的战略合作客户，刚才廖总讲的核心意思是整车厂需要的是兼具安全的高能量密度电池。

墨柯：廖总首先强调的是电池安全。