【汽車人】固态電池的荊棘之路

電動汽車供應鍊的規律，是同代産品的生産規模，決定商業競争力。固态電池即便上車，甚至主流化，也很難颠覆現有格局。

文 /《汽車人》黃耀鵬

如果要評選電動汽車技術的“跳票王”，固态電池是有力的競争者，可能和高等級自動駕駛在伯仲之間，而後者并不天然鎖定于電動車。兩者的共同點，都是打破了無數商業化前景的預言。

上海車展上，固态電池變得低調了很多，沒有一款車實際搭載，開的都是2025年兌現的“支票”。而且言辭上也保守了很多，什麼試産、預量産、小規模搭載等等，也有一些主機廠将承諾期限延長到2028年甚至2030年。

而互聯網是有記憶的。2020年的時候，許諾2023年投産的有好幾家。現在不過是将承諾期往後挪了幾年，輿論也已經“脫敏”，對此關注的不多，似乎沒把新承諾當回事。

樂觀基調消失

在這裡，我們還是要提到韓國，因為韓國是唯一由政府出面、組織固态電池在内的一攬子“先進電池技術”攻關項目的國家。

幹活的是電池企業，但牽頭投資的是政府。4月20日韓國宣布，将由政府和企業共同出資20萬億韓元（約合1050億元人民币）。這就打破了政府作為監管和政策制定的角色設定，目标則是“維持韓國在動力電池領域的絕對實力”。

不清楚“絕對實力”，指的是現在電動車正在使用的锂離子電池，還是固态電池。前者已經沒有比的必要，後者則明顯是豐田占優。

自從2008年開始牽頭研發固态電池以來，豐田簽署的合作夥伴有七八家，截至2022年專利累積到1300多項，相當于排名2-5名（松下、出光興産、三星、村田）之和。事實上，專利個數排名前10的，全是日韓企業。

但豐田2021年就已經改變了“2025年量産”的口風，豐田某高管當時表示，在全固态電池方面“進展不樂觀”。對了，這句話是在“2030年電池戰略會”上講的。對2030年這個年份，不必太在意，它隻是表明豐田在巨額投入之後，已經将全固态電池視作技術儲備，判定暫時很難兌現商業價值。

這一判斷和甯德時代相差不多，董事長曾毓群表示：“固态電池有很多科學及技術的基礎問題尚未解決，我們公司深耕十多年，仍然認為難以形成有技術可行性和市場競争力的産品。”

專利不等于商業前景

固态電池技術，理論上比液态锂電池安全性更好（沒有易燃的電解液），更長的續航能力（能量密度更高）、低溫不怕電量跳水（還是因為電解液）、循環次數更多（其實磷酸鐵锂的循環次數已經很可觀了）。

全球主機廠、電池供應商、各類研究機構和大學，努力投入了十來年，論文發了無數，技術路線卻隻篩出三條，即介質方案分别為：聚合物、氧化物和硫化物。

其中，日韓選擇了硫化物固态電解質路線，歐美普遍選用氧化物固态電解質+锂金屬負極，而中企則同時在三條路線上布局，并對半固态（還分為固液混合和凝聚态）保持了投入力度。

日韓企業仍是老套路，在固态技術尚處在實驗室階段，就開始密集申請專利。而這種思維的實質，就是公開方案（不包括細節）換取IP保護。

假設技術走通了，自己不具備足夠市場體量，到頭來仍依賴大國推廣技術，而專利牆設置得太完美（即“小院高牆”），那麼後者哪怕落後了，也選擇直接規避。

若不考慮技術是否能走通，所有實驗室方案統統申請專利，那麼就相當于告訴後來者，自己都踩過哪些坑，相當于替對手趟雷。

氫能技術就屬于前一種狀态，而固态電池似乎正在落入後一種狀态，兩種其實都不太妙。

電動車行業一直在告訴每一個從業者，必須将技術與規模、技術與商業價值結合起來。如果隻想着自己全吃，到頭來發現自己沒有行業領軍能力，那就不隻是尴尬的問題了。

美國投資者看空固态前景

大衆汽車和比爾·蓋茨個人聯合投資的初創公司QS（QuantumScape），則是歐美技術路線的代表。

QS在2020年上市，上市前已經驗證了單層電池在常溫加壓下，1C速率循環充放1000次，還能保持初始電量的90%。當時開的“支票”，也是2025年投産（與大衆汽車合資）。當時QS股價高達132美元。

這兩年，業内普遍認識到，固态電池的高安全性是靠不住的，因為它更容易産生“锂枝晶”（負極金屬析出），導緻内短路，照樣能釋放大量熱量，進而導緻起火。就連QS公司的萬聖節活動上，好幾年都有人扮成“锂枝晶”怪物。

大家還發現，其高能量密度的認知也是錯誤的。真正起作用的是矽負極或者锂金屬負極。相反，因為固态電解質電導率太低（影響放電倍率和低溫性能），QS不得不摻入氧化物和凝膠電解質，這其實就是半固态。

這就是為什麼半固态能夠小規模部署的原因，因為半固态修正了固态幾個根深蒂固的毛病。

QS在去年底交付了一小批原型電池給主機廠客戶（都沒宣布客戶是誰，我們猜是大衆汽車）。創始人、董事長賈格迪普·辛格（一看名字就知道是印度裔）承認，這批産品的可靠性方面“仍有很大提升空間”。

與此同時，QS股價也跌到7美元，公司開始裁員。二級市場的投資者似乎對固态電池和該公司的前景喪失了大部分信心。

美國電動車生産商菲斯克，已經宣布放棄固态電池研發計劃，而2018年的時候，該公司是對該技術最積極的公司之一。該公司創始人表示：“固态電池是一種這樣的技術，當你覺得你已經完成了90%，幾乎達到目标時，然後你意識到剩下的10%比前面的90%困難得多。”

看上去像是在說可控核聚變。馬斯克則一直嘲笑固态電池近乎于搞“永動機”。從創始人技術認知層面的差異，看菲斯克一直被特斯拉壓得擡不起頭，是有合理性的。

從實驗室到量産：荊棘之路

其實說“行百裡半九十”，仍然低估了固态電池商業化的難度。因為即使實驗室條件下走通了，成功申請了專利，距離量産還有相當距離。

實驗室條件下的電池容量都太小（大多是單層電池，隻有幾百個mAh），實際上單體沒有幾個Ah，幾乎沒有上車資格。

實驗室數據會誤導人。他們往往隻算材料級能量密度，而刻意忽略整體重量。這就是為什麼實驗室能量密度數據很漂亮，但不敢拿到生産線上去。而且，實驗室将固态電解質層塗得太厚，這都是被動質量（不直接産生能量），也不考慮封裝，锂過量也不考慮。

實驗室喜歡做“小電池”還有一個原因：内阻小。如果同樣的設計做成大電池，内阻就相應變大，電池自發熱就變得更嚴重，這樣就加劇了锂枝晶問題。

循環次數也是如此，都是基于小電池的設計。真實器件的循環能力，往往和實驗室條件下大相徑庭；也不用動辄宣稱1萬次循環，大電池能做到3000次就已經很難了。

這就是為什麼電池創業公司，很少有能走到量産這一步的原因。

而量産本身，更是一條布滿荊棘的道路。固态電池有千般好，對材料的加工精度要求太高了。比如QS下大力氣研發的基于無機氧化物電解質的固态電池，氧化物需要800℃燒結成型。在這個溫度下，大尺寸、超薄陶瓷制備，還要求表面目視無缺陷。這種苛刻要求，讓良品率非常低，也大幅擡高了成本。

甯德時代估計同電量的固态電池，制造成本将是現在電池的4倍，也有日企的報告樂觀估計說是兩倍。既然大家都尚未做到量産這一步，成本都是估出來的，具體高多少很難說。

眼下倒是有個“觀察窗”，今年就有品牌宣稱，将提供150度電的半固态電池選裝。隻要看看這塊電池加多少錢，就可以窺見其成本模樣了（半固态對固态電解質尺寸精度的要求已經降低了很多）。

現在的局面，電池初創公司和日韓主機廠都已經降低了宣傳調門。而現在的一線電池供應商，則更保守一些，他們甚至沒有給出量産節點。

保守主義者的勝利

當前，液态電池也在進步，盡管三元在高鎳路線上遇到了天花闆（811之後的9:0.5:0.5，似乎支持者很少），但磷酸鐵锂的能量密度似乎還有上升空間。

不過，液态電池即便能解決能量密度的問題，其安全性也因為固有的電化學性質而無法根本解決。固态電池的發展機會，不在于能量密度，而在于安全性。如果這一點比不過液态電池，就沒希望出頭。

而當前發展迅速的高壓快充，正在降低能量密度的重要性，即在不斷強化當前技術路線的合理性。從這個角度看，給固态電池發展留有的空間，其實是存疑的。

其實隻要是主流電池企業，一定會跟進固态電池研發。他們比任何潛在對手都更想知道新路線的可行性。

原因很簡單，現在一線供應商的生産線投資，至少都有幾百億人民币的量級，而未來産能規劃一個比一個大。但固态電池，在很大程度上要重建生産線，即産能基本上沒有繼承性。如果固态電池這條路被判定有潛在商業價值，電池供應商馬上就會收縮現有投資。

他們當然不願意在付出巨大沉沒成本、但還沒收回投資的時候，就被迫另起爐竈。但如果喪失了對未來技術趨勢的洞察，結局可能是災難性的，這與意願無關。

說簡單點，就算電池供應商暫時不願意轉移投資，他們也必須盡可能提早知道，對手有沒有可能搞出量産固态電池。

有人形容這種詭異的局面，是動力電池行業的“黑暗森林”。《汽車人》判斷，沒那麼嚴重。因為技術細節上雖然都有自己的小秘密，但判斷商業可行性隻需要不多的研發投資。這就是為什麼，甯德時代等一線供應商，固态電池研究了十幾年，看不到上車前景，但仍很淡定的原因。他們知道路沒走錯就足夠了。

至于他們的結論，即固态電池在2025年之前，是技術問題，在2025-2030年是生産成本問題，和量産時間承諾一樣，都不重要，因為眼下沒人說得準。

同理，在液态锂電池（目前就是三元和磷酸鐵锂）布局失意的主機廠，更願意看到固态電池颠覆當前的格局。

這幾年電動車發展告訴我們，要從“勢”的角度看行業潮流，不局限于任何一個單一的技術。行業向新能源發展的勢頭，不是潮流中某一朵“浪花”能夠決定的。任何單一的技術，對大局而言，都沒有那麼重要。

押注某一項技術，将其作為大殺四方的神兵利器，本身就犯了幼稚病。固态電池因為受到矚目，大家都在盯着進展，指望憋出一個秘密大招，隻會浪費當前成熟技術路線下的商業機會。這個道理，也可套用到衆多潛在電池技術身上。

電動汽車供應鍊的規律，是同代産品的生産規模，決定商業競争力。如此看來，固态電池即便上車，甚至主流化，也很難颠覆現有格局。【版權聲明】本文系《汽車人》原創稿件，未經授權不得轉載。