群众在与Quantum Scape协作9年后，宣告于2025年开端出产固态电池，并运用于群众电动轿车，一次充电可达500英里（约804公里）行进路程。本年4月，群众轿车在Quantum Scape测验了新一代固态电池，并对后者追加了1亿美元出资。近来，群众首席技能官Thomas Schmall在承受采访时泄漏，群众对开发新一代固态电池寄予厚望。

　　除此国外的轿车厂商中，丰田、福特、宝马等均已明确提出固态电池投入运用的时刻线。

　　而国内的厂商中，本年1月10日，蔚来宣告正式推出150kWh电池包，运用半固态电池。搭载该电池包的蔚来ES8续航路程将到达730公里。

　　宁德年代也曾在本年1月揭露了两份关于固态电池的专利，别离为“一种固态电解质的制备办法”、“一种硫化物固态电解质片及其制备办法”。

　　电池技能，一向被以为是新动力轿车遍及的瓶颈，锂离子电池的高温安全性、低温能效、能量密度、自重等问题无法得到底子的处理；其他如钠离子电池的能量密度低，在动力层面运用空间受限；氢燃料电池则因为昂扬的本钱，在乘用车范畴无法大规划推行。

　　恩力固态，是现在国内为数不多从事固态锂电池研制出产的草创公司。在固态电解质资料、固态电解质隔阂、负极资料等方面已完结实验室研制，进入工艺开发阶段。其硫化物为电解质的全固态原型电池可完成-40-100ºC安稳工作温度区间、5C以上充放电、600次以上循环（100%DOD）。另一款依据固态电池技能堆集开发而成的锂金属电池品，经客户验证能量密度达450Wh/kg。

　　就锂离子电池和固态锂电池的开展问题，恩力固态的CEO车勇博士和36氪聊了聊。

　　二十一世纪以来，跟着微电子技能的不断开展，电子设备日益增多，顾客对电源提出了越来越高的要求，从而使锂（离子）电池进入了大规划的实用阶段，逐渐代替着铅酸电池等传统电池。

　　现在，锂离子电池已很多运用在消费电子产品、新动力轿车、航空航天及储能范畴等，商场需求呈现逐年继续快速增加的态势。依据IIT的核算猜想，估计到2022年全球锂电池总需求量和商场规划将别离到达125.4 GWh和422亿美元，未来年复合年增加率估计别离为14.9%和12.9%，将继续保持在较高水平。跟着新动力轿车及智能电网等运用范畴的快速开展，针对锂二次电池功能也提出了更高的要求。

　　金属锂负极以极高的容量（3860mAh/g）和最负的电势（-3.040V vs 规范氢电极）被称为二次锂电池“圣杯”电极。运用金属锂为负极的锂金属二次电池也被以为是高比能电池的终极形状。

　　事实上，锂金属二次电池的商业化前史要比今日的锂离子电池还要早一些，一家叫做Moli Energy的加拿大公司早在1987年就推出了锂金属二次电池制品，用二硫化钼作为正极，金属锂作为负极。能量密度超越100Wh/kg，在业界引起很大轰动。这家公司之后于1989年推出其第二代产品，正极选用二氧化锰,负极继续选用金属锂。但在此刻，其第一代产品开端呈现安全事故，之后不得不悉数召回并付出了巨额补偿。1989年末公司破产清算，次年头被NEC收买。

　　NEC后来又制作了50万支电芯投入实验，历时2年，其时绝大部分电芯都呈现了毛病，而导致毛病的“真凶”便是锂枝晶。

　　在同一时刻段，取得2019年诺贝尔化学奖的John Goodenough等三位科学家（及一些并不为世人所知的科学家和工程师们）别离在锂离子电池的正极、负极、电解液、隔阂等方面取得了一系列严峻打破。1990年2月14日，索尼正式对外发布了一款全新的选用钴酸锂正极和碳负极的锂离子二次电池，到达4.1V的电压，80 Wh / kg的能量密度。从此锂锂离子电池的大规划工业化拉开序幕，而锂金属二次电池便从商场上消失了。

　　直到近年全球各地对固态电池的研制鼓起，又将锂金属负极再次面向台面。2020年9月固态锂电池研制公司Quantum Scape在美国上市，其实验室样品选用锂金属负极（反响），续航间隔为一般锂离子电池的1.8倍，15分钟可充溢 80%，电池不易劣化，38万公里时能够坚持80%容量。股价敏捷由10美元涨到130美元，其死后的出资者包含群众、比尔盖茨、索罗斯等。本年6月宣告行将在美国纳斯达克以SPAC方法上市的另一家美国草创企业Solid Power选用了硫化物固态电解质的一起也挑选了锂金属负极这一选项。

　　事实上，在之前的三十年间，美日的多家研讨组织关于固态锂电池的研讨从未中止，首要包含诺贝尔奖得主锂离子电池之父John Goodenough教授在美国德克萨斯大学奥斯汀分校的实验室、日本东京工业大学菅野了次教授的实验室等。他们别离从不同的技能道路在固态电解质资料等方面取得了技能打破，技能道路首要包含氧化物和硫化物电解质资料。而当固态电解质资料的研制取得了打破后，人们期望能够从头运用锂金属为负极资料，运用固态电池系统去处理困扰业界三十余年的锂枝晶等难题。

　　2021年3月，据日经报导，一家草创公司恩力固态（Enpower Greentech Inc.）与Softbank软银株式会社联合发布新闻，由两边一起研制的能量密度450Wh／kg等级的锂金属电池于近期成功验证，将运用于软银的平流层通讯无人机。此外，两边在延伸锂金属电池循环寿数的相关中心技能方面也取得了开展。相关中心技能包含能按捺锂金属枝晶的超薄（10nm以下）镀膜技能，以及能一起完成高电压和高库伦功率（充放电功率）的固态电解质界面技能。

　　自从特斯拉在2008年推出第一款运用锂离子电池组作为动力的Roadster，世界锂离子电池的商场格式发生了巨大的改变。产能从日本向我国、韩国搬运，2020年，我国的锂离子电池产值达188.5亿支，年产能160GWh。2016-2020年，年均复合增加率超越20%，可是最近两年来，尽管有很多新动力车型落地，电池的年增加率却降到12%-14%之间。

　　可见尽管方针和商场都有严峻的歪斜，电池在整车的本钱占比又超越30%，可是新动力轿车的开展并没有给电池的产值带来量级的进步。并不是因为电池产能所限，咱们能够从揭露数据中看到，世界锂价相对改变区间不大，在2017-2018电池用碳酸锂价格乃至腰斩。约束锂离子电池在新动力轿车范畴更大规划运用的原因是其自身的功能。

　　数据显现，曩昔十年，锂电池的本钱下降了近85%，2011年是3800元/KWh，2020年下降到578元/KWh。与此一起，锂离子电池能量密度进步了近3倍，2011年是80Wh/kg，2020年上升到270Wh/kg。可是这个能量密度现已接近了物理极限，未来进一步进步的空间很小。关于轿车而言，重要的方针续航路程也很难进步，除非加大电池组，可是现在长续航车型整车质量现已很大，因而能量密度在很大程度上限制了续航路程的进步。

　　一些固态电池开发者如Quantum Scape、Solid Power等，电池能量密度均已超越380Wh/kg。即对应相同分量的电池组，轿车的续航路程可进步30%-80%。未来跟着研制的深化和工艺水平的进步，能量密度还将有进一步进步的空间。

　　从本钱的视点来考量，固态锂电池中没有额定添加贵金属之类物质，可是减少了液体的电解质成分，依照首要成分金属锂的同比价格，在研制和工艺本钱被摊薄后，相同电量的固态锂电池本钱会比锂离子电池还要低一些。

　　1995年索尼出产锂离子电池的日本群山工厂起火，100万18650电池付之一炬，起火原因是老化实验的电池爆破。之后索尼关于锂离子电池添加了针刺等非常规实验以进步安全性，可是之后戴尔笔记本起火，导致索尼召回1000万块电池，并付出4.44亿美元补偿。之后索尼将电池事务出售给村田制作所。

　　而在新动力轿车范畴，不针对某一个特定品牌，电池的起火爆破等事故都并不稀有。

　　在锂离子电池中，当电池内部温度因为各种原因反常升高时，PE隔阂熔化构成隔阂阻断。锂离子会会集穿过构成大电流，导致正负极短路和起火、爆破。

　　而固态锂电池，因为没有电解液，不存在这种特别的临界状态，即便进行针刺实验使其决裂，也没有起火爆破的危险。

　　恩力固态的硫化物全固态电池现在现已完成600次以上的循环100%DOD，电池仅衰减20%。而在实验室环境，也完成了10C的充电，即6分钟电池充溢电。

　　这一起衍生了另一个问题，现在的锂离子电池，很难完成超充，而超充是处理续航的最快途径。比如在超充范畴布局最早的特斯拉，对应3C的超充尚没有遍及到大部分车型，而或许近期会推出的V4超充仅针对Cybertruck一款车型。

　　无论是手机，仍是新动力轿车，在冬天都面对电量危机，前一分钟或许还有50%的电量，之后或许瞬间归零。更严峻的问题是，无法充电。

　　因为锂离子电池负极选用液态电解质，在低温环境电解质的流动性变差，放电和充电的进程都无法顺利进行。

　　软银之所以看好固态电池方向，除了高能量密度的要素外，固态电池优异的低温功能也应该是在极低温的平流层通讯无人机上运用恩力固态电池的原因。

　　恩力固态是一家全球化的公司，在美国、日本和我国均设有研制组织，协作伙伴包含诺贝尔奖得主锂离子电池之父John Goodenough教授、日本东京工业大学菅野了次教授。

　　恩力固态选用硫化物电解质技能道路，比较于Quantum Scape为代表的氧化物技能道路，硫化物具有更高的离子导电率和温度适应性。现在恩力在硫化物固态电解质、固态电解质隔阂方面现已进入量产工艺预备阶段。Q2021年将发动100MWh产线建造。

　　恩力运用其在固态电池的技能堆集，也开发出了半固态的锂金属电池。现在恩力的3500mAh锂金属电池现已进入中试阶段，年内将向大客户小批量供货，用于无人机等项目。并已开端布局下一阶段2021-2022行将开端的规划量产。到时，其固态电池和锂金属电池产能将到达200MWh，产品将运用于高附加值的商用电子产品和高端消费电子产品范畴。

　　参阅锂离子电池从研制成功到大规划商用的开展途径，固态锂电池也将阅历类似的进程。在前期商场阶段开端小规划试产，在一起将精力投入工艺设备的研制，跟着工艺的老练本钱不断下降，终究完成工业化出产，并投入规划化的商场运用。关于固态锂电池而言，新动力轿车这个运用场景是必定的趋势。

　　车勇把公司其时的开展阶段定坐落工业化前期，重点是经过对消费测高功能电池商场的拓宽，不断锻炼工艺水平，进步产品良率，终究构建完好的固态电池供应链系统，并下降固态电池的出产制备本钱。至于是否向动力电池商场浸透，车勇以为这反而是一个瓜熟蒂落的工作。

　　预期在2022-2023年，恩力将完成GWh等级的固态电池产能，运用固态电池的功能优势进入多种运用场景。在2024-2026年，到达10GWh等级的产能，进入新动力轿车范畴。

　　1）固态锂电池开发方面抢先的企业是具有超越1000项专利的丰田。据核算，在与现有电池尺度相同的情况下，丰田开发的全固态电池可使续航间隔延伸至2倍以上。丰田在电池开发方面与松下打开协作，现在纯电动轿车用锂电池的本钱为每千瓦时约合1.3万日元，日本新动力工业技能归纳开发组织（NEDO）与丰田等协作的项目提出了这样的方针：经过建立量产技能和完成量产作用等，到2025年把全固态电池的本钱降至每千瓦时1.5万日元，到2030年降至1万日元，到达与锂电池平等的水平。

　　2）群众轿车方案最早于2022年与协作伙伴Quantum Scape开端试出产，群众曾多次出资已上市企业Quantum Scape，其固态电池续航间隔能比锂离子电池延伸1.8倍，到达730公里。充电15分钟即可到达总电量的80％。据悉电池不易劣化，行进38万公里之后，容量仍能坚持开端的80％。群众方案2024～2025年开端量产，开端的年产能为1GWh，之后方案添加20GWh的产能。规划相当于现在欧洲电池总产能的一半多，可满意数十万辆纯电动轿车的运用需求。QuantumScape(QS-US) 经过SPAC方法上市，现在市值约为120亿美元。

　　3）美国草创企业Solid Power 2021年5月在福特、BMW、动力出资公司 Volta Energy Technologies 领投的募资中筹措到 1.3 亿美元，用于电动车电池出产。而且正方案以SPAC方法上市，估计估值为 12 亿美元。宝马和福特宣告扩展对Solid Power的出资规划。据悉Solid Power的全固态电池理论上可使续航间隔最高到达锂电池的2倍。宝马方案于2022年收买测验用电池，2025年之前开端对装备全固态电池的车辆进行路测，2030年之前上市。

　　4）三星SDI于5月25日宣告，将在2025年之前开发大型全固态电池单元和原型全固态电池单元，并于2027年开端量产。从2008年开端，三星SDI与三星高档技能学院、日本三星研制研讨所等协作开发全固态电池。这些组织一向担任规划研制活性资料，2020年3月，三星技能研讨院开发了一项首创技能，能够进步全固态电池的运用寿数和安全性，一起将其尺度折半。

　　5）法国博洛雷集团（Bolloré）从2011年就开端测验固态电池在电动车范畴的商业化，其自主研制的电动轿车Bluecar搭载30kWh金属锂聚合物电池，续航为120km。大约有2900辆投进到了巴黎轿车同享服务项目Autolib，这也是世界上第一个选用固态锂电池的电动轿车事例。

　　BatScap挑选全固态中的聚合物技能道路，正极资料选用LFP，负极资料选用金属锂，电解质选用聚环氧乙烷（PEO），但其Pack能量密度仅为100Wh/kg，且工作温度要求60~80℃，有必要继续将电池加热至60°C以上来保持电池内部的导电才能。

　　6）德国博世+美国SEEO，成立于2007年的SEEO是美国劳伦斯伯克利国家实验室仅有授权具有中心专利的电池公司，2015年博世（BOSCH）收买美国SEEO，并与日本GSYUASA（汤浅）公司、三菱重工一起建立了新工厂，主攻固态阳极锂离子电池。其时SEEO开发的固态电池就已完成350Wh/kg的能量密度，约是平等体积锂电池的两倍能量。但在2018年头，因为博世的战略改变，不再自行出产电池，也就宣告抛弃对SEEO的投入。

　　7）2018年6月，日本经济工业省与日本新动力工业技能归纳开发组织（NEDO）宣告发动新一代高效电池“全固态电池”中心技能的开发。该项目估计总出资100亿日元（约合5.8亿元人民币），丰田、本田、日产、松劣等23家轿车、电池和资料企业，以及京都大学、日本理化学研讨所等15家学术组织将一起参与研讨，方案到2022年全面把握全固态电池相关技能，到2030年前后将每千瓦时电池组的本钱降至现在的三分之一左右。

　　8）Solid Energy日产、现代、村田制作所、TDK、三洋化成、三井金属、古河机械金属、旭硝子、出光兴产、日了造船等也都在进行这个范畴的研制。

　　9）我国台湾厂商辉能科技在试产混成固态电池，其间液态部分不到3%。负极将从石墨转向高SiOx含量(14%以上——100%)的硅氧复合物。在2025年左右，SiOx硅份额到达100%程度的时分，与锂离子电池电池比较在能量密度上就会有显着的优势。

　　10）蔚来宣告，它将在2022年第四季度推出具有360Wh / kg的能量密度的固态电池，以蔚来量产的时刻来看，它那种应该不是增加的固态电池，而是半固态电池，外界一向在猜想其电池协作方。

　　11）卫蓝新动力则在北京房山与江苏溧阳具有两大出产基地。溧阳工厂方案出产无人机电池，产能规划2亿瓦时，出产可5C接连放电的270Wh/kg混合固液电池。在动力电池范畴，卫蓝新动力完结了300Wh/kg以上高镍三元正极的混合固态电池规划开发，循环寿数到达1200次以上，估计在2022年量产。

　　12）清陶动力先后取得北汽、上汽、广汽等车企出资，并与合众新动力达到协作，一起推动固态电池的研制与运用，两边对新款哪吒U进行了近两年的联合研制和测验。2018年，清陶动力建成国内首条半固态电池产线，首要投用于特种电源、高端数码等范畴。2019年7月，清陶动力年产10GWh半固态锂电池项目签约在江西省宜春市。

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