可關于電動汽車而言，追求更高的電池能量密度和更長的行駛里程又是剛需。即便"動力鋰電池不可能完全消除安全隱患"已經變成公認的事實，一批又一批的高密度高續(xù)航產品仍然不可防止地紛至沓來。

在本屆法蘭克福車展上，高續(xù)航純電動汽車型再次不出意外地成為了人們關注的焦點。在這之中，大眾品牌關于電動汽車的"解讀方式"無疑是最大的亮點之一。續(xù)航330-550km的全新ID.3表現(xiàn)不俗，但在大眾看來，這僅僅是個開始。擁有質變級飛躍的固態(tài)電池技術已經在大眾的電動化戰(zhàn)略表中明確體現(xiàn)，只是完全實現(xiàn)商業(yè)化尚需時日。

這種說法讓我們似曾相識，因為在此之前，日本汽車制造商豐田也曾發(fā)表過類似的觀點，將固態(tài)電池視為未來的主攻方向。由此我們不禁發(fā)問，這是否意味著，固態(tài)電池已經代表了電動汽車的未來？在安全性上，它的本質是天使還是魔鬼？它的到來，將為新能源汽車行業(yè)帶來光明還是陰霾？

什么是固態(tài)電池？

想要弄清這些問題，就要從動力鋰電池的發(fā)展現(xiàn)狀切入分析。按照電池的物理結構進行分析，目前技術涵蓋的電池形態(tài)重要分為四種：

液態(tài)／凝膠態(tài)電池是指只含有液體電解質，半固態(tài)（Halfsolid）液體電解質質量百分比＜10％，準固態(tài)／類固態(tài)（Nearlysolid）液體電解質質量百分比＜5％，全固態(tài)（AllSolid）不含有任何液體電解質。

按照技術進展來判定，目前，市場中售賣的純電動汽車采用的鋰離子或鋰聚合物電池，絕大多數(shù)均屬于液態(tài)／凝膠態(tài)電池，只是由于正極材料的不同，又分為了NCA、NCM等不同的電池種類。而這些元素的不同特性，又會決定不同種類電池之間的能量密度有所差異。

隨著技術水平的不斷提升，進入2019年以來，越來越多的車型開始配備能量密度更高的NCM811電池。

811的含義是什么？這三個數(shù)字指代的是三元鋰離子電池正極材料中鎳鈷錳或鎳鈷鋁的配比為8：1：1，因此811電池即三元鋰離子電池中的一個細分類型。

要解釋的是，這三種元素中，鎳的比重越高電池能量密度就越高，但鎳也是金屬活性高的元素，因此它的比重越大電池的安全性也就越低。而鈷元素在三元鋰離子電池中也起到至關重要的用途，鈷元素可以提高電池的穩(wěn)定性，同時新增電池的循環(huán)壽命。

綜合以上信息可以看出，目前最先進的811電池擁有低穩(wěn)定性，高能量密度的"雙重人格"，雖然暫時能夠滿足汽車廠商關于車輛續(xù)航里程的需求，但安全性注定是個極大的隱患。且在此之后，除了參照TSLANCA（A為鋁元素）三種元素9:0.5:0.5的配比進行升級外，這種傳統(tǒng)意義上的三元鋰離子電池也很難再有更多的上升空間。權衡利弊之后，發(fā)展全新形態(tài)的電池技術，也理所當然成為了技術專家主攻的方向。

那么，既然電池種類成百上千，為何大家偏偏會選中全固態(tài)電池？

查閱相關資料發(fā)現(xiàn)，相比于現(xiàn)階段的液態(tài)電池，全固態(tài)電池的優(yōu)勢極其明顯，尤其是在安全層面上，液態(tài)鋰離子電池于過度快充時會出現(xiàn)"枝晶"，刺穿內部隔膜引發(fā)電池短路而起火爆炸的危險。而理論上，固態(tài)鋰離子電池則可防止此危險發(fā)生。

而在工作原理上，其固態(tài)的電解質具有的密度以及結構，可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量和能量密度。

除此之外，固態(tài)電池的優(yōu)勢可總結為：

1）循環(huán)壽命長

2）工作溫度范圍寬

3）薄膜柔性化

4）回收方便

5）可快速充電

6）和電極材料相容性好

7）耐潮濕環(huán)境

而相對應的，全固態(tài)電池的缺點只有成本高、產量低這些自身屬性之外的因素而已。

豐田、CATL領銜，固態(tài)電池研發(fā)進行時

雖然全固態(tài)電池的產品優(yōu)勢頗多，但至今還沒有任何一家公司能將這項技術真正用于實踐，由此可見其研發(fā)環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)。而一個更鮮明的例證就是，雖然全球范圍內開展固態(tài)電池研究的機構很多，但彼此之間的研發(fā)進展還存在著較大差異。

根據(jù)不完全統(tǒng)計，全球范圍內約有50多家制造公司、初創(chuàng)公司和高校科研院所致力于固態(tài)電池技術。其中，我國院校發(fā)表的相關SCI文章居世界首位，而在國際發(fā)明專利方面，日本則占據(jù)了全球范圍內的一半以上，豐田更是以26項專利占據(jù)了單一機構中的首位。除此之外，在歐美地區(qū)，專攻這一領域的創(chuàng)業(yè)公司數(shù)量也開始逐漸增多。

假如按照地區(qū)劃分，固態(tài)電池的海外發(fā)展大致集中在法國Bolloré、美國Sakit3、日本豐田這"三巨頭"身上。他們之中，法國的Bollore的資歷又是最老。

早在2011年十月，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動汽車"Bluecar"和電動巴士"Bluebus"，在法國巴黎及其郊外供應汽車共享服務"Autolib"，幾年來已累計投入了3000輛搭載30kWh的由BatScap制造的固態(tài)電池，但尚且沒有在乘用車領域展開攻勢。

美國Sakti3致力于電池技術的研究已有20年，并且擁有70余項專利。2015年十月，被真空吸塵器創(chuàng)新者戴森以9000萬美金的價格全資收購，以解決應用在其產品中的可充電鋰離子電池續(xù)航時間不夠長、安全性有限的問題。

Sakti3目前存在的最大問題是其采用薄膜沉淀工藝的制造技術，這就造成其成本居高不下，且在未來降低成本的可能性也不算太大。因此在現(xiàn)階段，其產品只能應用于小型家電之中。

和歐美不同，日本則采取38家機構聯(lián)合的方式研發(fā)全固態(tài)鋰離子電池，豐田是其中的龍頭。2018年四月啟動的該項目預計總投資100億日元，聯(lián)合機構包括了豐田、本田、日產、松下等23家汽車、電池和材料公司，以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術機構將共同參和研究，計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關技術。在全球范圍內，這家規(guī)模最大的聯(lián)合機構普遍最被看好。

回到國內，由CATL領銜的"五小龍"（CATL、江蘇清陶、珈偉股份、贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍）也早已對全固態(tài)電池展開深入研究，但發(fā)展路徑卻存在很大差異。

CATL以硫化物電解質為重要研發(fā)方向。目前，容量為325mAh能量密度為300Wh／kg的聚合物鋰金屬固態(tài)電池300周循環(huán)以上剩余82％，但也由此可見，距離真正投入商業(yè)化尚有一定的差距。

中場逼近，固態(tài)電池路在何方？

既然每家公司都無法做到獨當一面，那么固態(tài)電池大規(guī)模應用于量產電動汽車究竟有多遙遠？在這個問題上，不同主機廠給出的答案，是不相同的。

"保守派"如大眾汽車。大眾汽車集團管理董事會主席迪斯在接受汽車頭條App采訪時明確表示，有關全固態(tài)電池量產或工業(yè)化生產的規(guī)劃將在2023年至2024年間實行，雖然還有幾年時間，但和大眾汽車集團的整體發(fā)展步調保持一致。

而在技術領域上，大眾汽車品牌電池卓越中心負責人FrankBlome的態(tài)度則更加保守。他向在場媒體坦言，堅信有朝一日固態(tài)電池會投放市場，但至今，大眾還沒有在電解質材料上做出最終的決定。因此，固態(tài)電池產品化或投入到整車之中，最早也要到2025年。

"激進派"如豐田。在豐田電動化戰(zhàn)略，也就是到2025年豐田旗下所有車型，包括雷克薩斯車型全部都要完成新能源化的目標下，豐田汽車執(zhí)行副總裁，研發(fā)主管寺師茂樹曾公開表示，研發(fā)新型固態(tài)電池的節(jié)奏要逐步加快，并預計將于2020年的夏季奧運會到來之前正式推出市場。

這一方法，比大眾至少提前了3年。但能否如愿實現(xiàn)，目前看來尚無定論。

的確，相比歐美等新創(chuàng)公司而言，豐田在固態(tài)電池領域的探索要早得多，同時投入的精力也更多。在堅定地側重于硫化物固態(tài)電池研發(fā)工作多年后豐田通過基礎技術，已經實現(xiàn)了將全固態(tài)電池的體積功率密度提高到約2.5kW/L。和此同時，體積能量密度成功地提高到了高達約400wh/L，相當于2010年左右的鋰離子電池（LIB）大約2倍的水平。

但實驗數(shù)據(jù)畢竟無法和商業(yè)化直接劃等號。今年六月，豐田汽車公司宣布和我國電池制造商CATL合作，以加快向電動汽車的轉變。而在合作項目上，固態(tài)電池位列其中，這一點似乎更加耐人尋味。

據(jù)知情人士透露，這很有可能是豐田固態(tài)電池研發(fā)進展不如預期，甚至可能不理想，至少短時間內無法實現(xiàn)量產。但和CATL直接掛鉤，以為著我國團隊科研力量的加盟。競爭優(yōu)勢提升之后，豐田如愿完成2020年的技術落地也并非無法完成。

兵馬未動糧草先行，相比之下，大眾在固態(tài)電池的發(fā)展進度上看似落后，實則更早地在商業(yè)模式上展開了探索。

為擺脫亞洲電池制造商的依賴，同時在電池領域取得領先技術，今年六月份，大眾集團宣布向美國加州科技公司QuantumScape公司投資1億美元，共同建立一家合資公司用來研究固態(tài)電池技術，大眾派遣一位高管擔任QuantumScape董事會成員。按照計劃，雙方落實固態(tài)電池的時間點是2025年，和FrankBlome所述的時間點相吻合。

值得一提的是，大眾早在2014年十二月已經持有QuantumScape公司5%的股權，此次大眾再次注資1億美元，大眾集團已成為QuantumScape公司最大股東。這也表明，大眾集團已經將固態(tài)電池的"主動權"攥在了手中。

和此同時，在電池供應各方面，大眾集團也在始終堅持用"兩條腿走路"。在保證集團內部設立研發(fā)機構的同時，和供應商保持合作，并和Northvolt這樣的合作伙伴建立合資公司生產電池。這些，的確關于確保電池的供應起到關鍵用途。不過，至于合縱聯(lián)盟能否出其不意，最終還要倚仗于每家公司的研發(fā)進度究竟如何。

總結一句話，在技術真正落地之前，一切結果都是舉棋不定。

從整體來看，固態(tài)電池現(xiàn)在的制備技術成熟度還有待加強，能形成規(guī)模產量的公司有限，技術規(guī)模化擴產要克服的困難還有很多。僅憑借業(yè)界公認的"2021年，半固態(tài)電池將投入商業(yè)化"的觀點判斷，全固態(tài)電池似乎離我們還很遙遠。

但不論是豐田的2020計劃，還是大眾的2025之約，兩家進展不盡相同的公司已經說明了一個問題：未來的電動汽車，大概率將是固態(tài)電池為技術主導的產物。