丰田的固态电池，挑战在2027年-2028年投入实际应用。

改变电动车游戏规则的突破口

前两天，丰田开了一场技术说明会，透露了有新的方案解决固态电池量产难的问题，让我们看到了固态电池量产的曙光。

无独有偶，就在上个月底，上汽集团通过旗下两只基金追加了清陶能源大约27亿元的投资，成为清陶能源的第一大股东，股权占比去到了15.29%。这已经是上汽第三次追加清陶的投资了，前两次分别在2020年和2022年，同样以基金的方式。

清陶能源是干嘛的呢？没错，干的就是咱们开篇所说的固态电池。固态电池里头的独角兽也不少，例如辉能科技、卫蓝新能源、赣锋锂业、国轩高科、宁德时代等等。这里头，清陶能源是最早商业化的，已经建成了国内首条具有完全自主知识产权体系的固态锂电池生产线。

在这之前，上汽就和清陶就有着非常深入的合作。

2022年上汽集团与清陶能源就建立有固态电池联合实验室，携手推动了固态电池在汽车市场的商用。目前，他们联合开发的第一代固态电池已经完成了装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，实现单体能源密度368Wh/kg。

这可是相当了不起的能源密度，作为参考，即便把负极材料升级为硅碳材料的特斯拉4680电池，它的能量密度也才309Wh/kg，已经非常接近三元锂电池的上限了，但和固态电池还是有点差距。

凭借着368Wh/kg的能量密度，上汽测试车辆的续航轻松突破1000公里。

不光是上汽，许多车企都开始押宝固态电池，基本上叫得上名字的车企都投了不少时间和成本。

例如比亚迪在前不久的股东大会上就透露了他们有在布局固态电池的产业；东风汽车还说了他们是最早研发固态电池的车企之一，而且还推出了50辆搭载固态电池的示范运营车；最激进的是赛力斯，说是今年就有固态电池的量产车上市。

还有国外的很多车企，例如奔驰、宝马、福特、通用、现代、丰田、本田、日产等等都在积极布局固态电池，咱们就不一一细说了。

东风集团研发的固态电池。

最近，貌似资本市场已经闻到了固态电池量产上市的风向，所以固态电池板块的概念股一路走高，赛力斯甚至一度涨停。

当然，我们需要分清楚固态电池和半固态电池的概念，因为后者仅仅是现在的液态电解质电池的一种改良方案，还没有彻底解决固态与固态完美接触的问题，按照业内人士的话来讲就是，只有30%的技术创新。

能打包票说今明年就能量产上市的所谓固态电池，其实更多只是半固态电池。如果真是这样的话，那固态电池概念股的强势更多只是“假阳”，大家就不要追杀进去了，因为半固态电池量产上车早已不是什么新闻了。

固态电池的量产有机会，但没有那么快，按照中国科学院院士欧阳明高的话来讲就是，“固态电池真正投入大规模商业应用的时间在2025年～2030年之间。”在固态电池领域比较积极的日系三雄——丰田、本田、日产，大规模量产的计划都在2030年前后。

不知道大家有没有发现，许多热衷于固态电池的车企，其实在过去一直被认为是新能源市场里头的保守派，上面提到的除了比亚迪和宝马外，其他车企在新能源领域上的声量都并不特别大，销量当然也不怎么高。

为什么这些车企都在一窝蜂地追逐固态电池？原因当然有很多，其中我觉得的一个非常重要的原因在于，他们不想失去固态电池这个风口了。本田甚至称固态电池为：“改变纯电动车游戏规则”。

几乎所有车企、电池的生产商都把固态电池的量产窗口放在了2027年-2030年之间，反正离我们已经不远了。

很多人都说现在的特斯拉哪哪都比不上人家，为什么销量还是那么高？原因我想无他，除了马斯克个人的光环以外，还有就是特斯拉2003年开始就在研究电动车，积累了非常巨大的先发优势，所以很多人一想到买台电动车，首先想到特斯拉这个品牌。

要想打败特斯拉的先发优势，也唯有更大的先发优势。最近几年，很多主机厂最想要抢占的标签就是各种“首发”，什么首款5G车，什么首款搭载8155芯片的量产车......不过，这些都是些花花草草的创新，并不是用户真正关心的地方。

液态电池的上限，是固态电池的下限

用户真正关心的，毫无疑问就是电车里头成本最大的地方——电池。可以说，固态电池是电动车领域最近几年少有的真正具有革命性的技术创新，从某种程度上讲能彻底解决纯电用户的大部分痛点，例如里程焦虑、电池安全等等。

那么，固体电池相比现在的液态电池，究竟有什么优势呢？不多，就三个，但也已经让电池行业发生本质的变化：安全性更好、能量密度更高、循环寿命更长，还有一个优势，还需要去慢慢检验的，就是固态电池的成本可能比现在的液态电池要低，估计是10%-20%的跌幅。

固态电池解决了现在的液态电池必须要牺牲安全性来追求更高能源密度的这个矛盾点。而这一切的奥秘就在于它的固态电解质身上。

所谓的固态电池就是把传统电池里面的液态电解质变成固态电解质。这说来好像很简单，但做起来就很难。一个很简单的例子就是，液态的电解质可以很好地把电极包裹起来，贴合度是相当好的，但是固态电解质很难实现这一点。

固态电机已经不需要传统的单极电极，所以能大大提高通电的效率。

把电解质换成固态之后，别的先不说，首先就能解决了电池易燃易爆这个问题。

电池之所以易燃易爆，一个很重要的原因就在于电池内部发生了短路。为了防止电池内部的短路，现在的锂离子电池内部都会有一层隔膜，把正负极隔开，但是这层隔膜也不是金刚罩，在使用的过程中是有机会被刺穿的。

如果电极的电子分布不均匀，锂离子就会以沉淀的方式依附在电极表面形成锂晶枝。随着时间的沉淀，锂晶枝就有很大的可能刺破隔膜，导致电池内部短路。现在很多主机厂都在攻克的针刺试验，其实就是模拟隔膜被刺穿后电池内部反应的一些情况。

固态电池因为电极被固体隔开了，而且固态电解质本身不易燃、无腐蚀也不挥发，更没有漏液的可能，所以即便没有隔膜也不容易发生短路，不用担心电池老化了会不会更容易爆炸起火。

这也是为什么很多人说固态电池本征安全性要远高于现在的锂离子电池。

固态电池主流的三种电解质，其中欧美更倾向于聚合物和氧合物，中日韩更倾向于硫化物。

也因为固态电池的电解质化学特性比较稳定，所以可以选用一些活性比较强的金属来充当负极，例如液态电解液不能用的锂金属负极。

不管什么电池，纽扣电池也好、圆柱电池也罢，电池的容量都是由电池中正负极材料的比容量和电压差决定的。正极材料现在可选择的范围比较有限，所以固态和液态没有太大的差别，区别度最大的就是负极材料。

现在的液态锂电池大多是用石墨作为负极材料，硅基是现在的发展方向，估计也是一个终极的方案。因为电极的电压不能超过电解液的工作电压窗口，一旦超过了，可能就会造成事故，而现在主流的电解液电压窗口并不超过4.5V，也就意味着液态电池的能量密度有峰值，而并不特别高，业内吹风是350Wh/kg，比上汽和清陶能源合作的第一代固态电池低了。

而有着更大电压窗口的固态电解质，可以选择不同的正负极材料进行组合，可以达到更高的能量密度。业内比较保守的估计是，固态电池的体积能量密度可以超过1000Wh/L，质量能量密度可以超过400Wh/kg。

另外，也因为固态电解质能缓解锂晶枝的现象，所以也能大大提高电池的循环寿命。

一般的三元锂电池的循环寿命两三千次，经过4000次的循环后电池的寿命估计就只剩下60%左右了；磷酸铁锂电池的寿命好一点，5000次循环后的剩余容量能做到80%左右；固态电池的循环寿命则基本在5000次以上。

换句话说，不管是能量密度还是电池寿命，现在的锂电池的上限都是固态电池的下限。

加工很难，但不是不能解决

固态电池最大的问题就是很难加工。

丰田所说的难点在于，因为固态电解质在充放电的过程中会反复膨胀收缩，容易形成龟裂并不利于电池的寿命。还有就是刚刚提到的，因为它是固体和固体之间接触，不像液态电解质可以渗入到电极的各个地方，所以也就有可能存在界面接触不良的问题。

也正因为这个问题，所以也延伸出固态电池的几个缺点。例如它的界面阻抗比较大，没有办法进行超高压的快充，还有就是制造成本会比较贵——为了让电极和电解质接触更加良好，所以需要在生产环节加入压实的工艺，也就需要增添相应的设备。

不过这些都是站在现在固态电池还没大规模量产的角度上说的，也有人预测固态电池的单位成本会比液态电池低，因为它不需要薄膜了。上面提到的什么压实工艺，随着产能的增加，也能快速平摊到每一款电池，最后可能也会到了忽略不计的地步。

不管怎样，固态电池可能会开启电动汽车的新时代，只不过不会那么快就到来。