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特稿:全固態電池上演“三國殺” 中國能否實現“關鍵一躍”?

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2025-11-25 09:34 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網11月25日電(記者 崔隽)據央視新聞報道,中國已建成首條大容量全固態電池產線,目前正在小批量測試生產。

此前,中國在全球液態電池領域已佔據絕對優勢。韓國市場調研機構SNE Research最新發佈的數據顯示,2025年1-5月,寧德時代、比亞迪等6家中企在全球的市場佔有率合計為68.4%。

既然中國在電池領域已擁有大比例領先優勢,為何還要押注全固態電池?全球範圍內,哪些國家也在該領域持續發力,試圖“彎道超車”?未來全固態電池將帶來哪些顛覆改變?

中國首條大容量全固態電池產線建成。(圖源:央視新聞截圖)


最具潛力的“下一代動力電池”

了解固態電池,一個最先浮現的問題是,和液態電池相比,它有何差異和優勢?

使用液態電解質的傳統鋰電池,其結構就像一個游泳池,兩頭是正極和負極,中間是電解液,鋰離子靠它來回游動完成充放電,隔膜則是那層防水網。在過度充電、撞擊、高溫等情況下,電池易發生隔膜破損,導致內部短路,可能引發燃燒甚至爆炸。

全固態電池則是指電池單體中只含有固體電極和固態電解質,不可燃、無腐蝕,從材料本源上極大提升安全性,有望從根本上解決電動汽車的電池自燃難題。

在能量密度上,液態鋰離子電池能量密度已逐漸接近約350瓦時/千克的極限,而全固態電池有望突破500瓦時/千克的高能量密度,可以滿足新能源汽車發展對動力電池的高性能要求。

此外,固態電池還具有循環壽命更長、工作溫度範圍更寬、體積更小等潛在優勢,不僅能應用於高端汽車,也是低空經濟、人形機器人、高端消費電子等前沿領域理想的動力解決方案。


中日韓“三國殺”

合肥國軒高科動力能源有限公司首席科學家朱星寶曾對《南方周末》回憶,2023年前後,中國科技部和工信部組織了一次行業頂尖專家密集調研,課題是是否有一種顛覆性的技術,會在未來衝擊中國的全球電池地位。調研的結論就是:全固態電池。

過去,中國在動力電池領域實現了“彎道超車”發展。如今,其他國家也希望通過研發下一代動力電池,再“彎道超車”中國。其中,日本和韓國對此投入巨大,成果頗豐。日本專利調查公司Patent Result的統計數據顯示,在全固態電池專利布局方面,日韓全球領先,目前排名前十的機構均為日韓企業。

日本是最早研發鋰離子電池的國家。早在20世紀90年代,日本就有鬆下、三洋和索尼組成的初代“三巨頭”布局電池。21世紀初,日本鋰電池在世界呈壟斷之勢,此後卻逐漸節節敗退,與中韓拉開差距。其中一個重要原因是,日本豐田和本田主要發展氫能汽車,因此政府在扶持電動汽車方面一直猶豫。

錯失產業機遇的日本,只能決意主攻下一個制高點。早在2007年,日本新能源產業技術綜合開發機構就開始規劃布局固態電池,牽頭38家企業和科研機構進行固態電池項目研發,申請專利數量達5689項,約占全球申請量27%。去年,日本政府還宣布向豐田汽車、日產汽車等動力電池項目提供高達3500億日元(約合172.86億港幣),以此加強本國電池行業競爭力。

在多年全力押注之下,日本在硫化物電解質體系積累了強大的技術壁壘。有業內人士預測,最早的固態電池的量產大概率會發生在日本。

韓國同樣有著深厚的電池產業基礎,依託三星SDI、LG新能源等現有電池巨頭,在製造工藝和客戶渠道上具有優勢,正積極推動產品線多樣化發展,涵蓋磷酸鐵鋰電池、全固態電池等多種類型。

對比日韓的發展進程,中國在全固態電池領域跑了多遠?

其實中國對全固態電池的戰略意識形成很早。1990年代,日本索尼公司實現了液態鋰離子電池的商業化。面對技術差距,中國科研界制定了務實策略:優先攻克液態鋰離子電池技術,實現產業化并搶佔市場,同時堅持對全固態電池的遠期研發進行布局。

2020年代,在液態鋰離子電池產業達到全球領先的背景下,中國開始全力向全固態電池產業化衝刺。2024年初,中國全固態電池產學研協同創新平台成立,整合產業鏈上下游力量,共同攻關。

中國擁有全球最完備的電池產業鏈和最大的電動汽車市場。因此,中國企業優先選擇能與現有液態鋰電池產線兼容度更高的氧化物、聚合物路線,或通過“半固態”作為過渡方案,目的是快速推進產業化應用,搶佔市場先機。

硫化物電解質路線是日韓企業擁有大量專利的技術路線,因此大多數中國企業選擇另辟蹊徑或雙管齊下。比亞迪、萬向集團走的是聚合物路線;寧德時代同時走硫化物和氧化物路線;國軒高科也是兩條腿走路,一方面走硫化物全固態電池路線,另一方面開發聚合物、氧化物複合電解質的半固態電池積累技術,并逐步過渡到聚合物、氧化物複合物的全固態電池。

目前中國在半固態電池已處在領先態勢,但是全固態的競爭才剛剛開始。寧德時代今年5月披露,公司在全固態電池上持續堅定投入,技術處於行業領先水平,2027年有望實現小批量生產。比亞迪也表示,計劃2027年啟動全固態電池的批量示範裝車應用。國軒高科近期發佈的70Ah全固態電芯能量密度達到350Wh/kg,較去年提升150%,該產品中試線已形成0.2GWh產能,良品率達到90%,正同步設計年產能2GWh的量產線。

對中國來說,固態電池技術的突圍,不僅是新能源產業升級的“關鍵一躍”,更是中國企業搶佔全球能源技術話語權的戰略窗口。行業普遍將2027年視為全固態電池小批量裝車驗證的關鍵節點,并預計在2030年前後實現大規模量產。但在這之前,還需克服高性能電極、複合電解質膜、高穩定界面、全新製造工藝等方面等挑戰。


不只是開啟下一代電動汽車的鑰匙

全固態電池若能成功商業化,將帶來一系列顛覆性的應用場景,有業內觀點認為,最先落地的可能是低空飛行器和人形機器人。

一方面,固態電池高能量密度與安全性使其成為電動垂直起降飛行器的理想動力來源,能够解決續航和安全焦慮。另一方面,對於人型機器人來說,固態電池體積更小、能量密度更高,也適合對空間和重量極為敏感的機器人應用。

全固態電池被比喻為開啟下一代電動汽車的鑰匙。預計在2027-2030年間,固態電池將實現小規模裝車,為駕駛者提供超長續航和更快充電體驗。

在更長遠的未來,全固態電池還可能重塑能源、航空航天等多個產業格局。它可能催生短途電動飛機,甚至推動電動航空運輸成為現實;還可能加速能源儲存革命,極大提升電網級儲能系統的可靠性,加速風能、太陽能的普及。

在民眾的日常生活中,智能手機、筆記本電腦等設備可因固態電池實現更輕薄、更持久的續航,甚至支持全新形態的可穿戴設備,實現電子設備消費升級。在國家發展戰略裡,固態電池或將在軍事與航天領域發揮重要作用,尤其適合航天器、潛艇等高風險環境。(完)


【編輯:崔隽】

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