宁德时代全固态电池开启样品验证，能源新世纪即将到来

电子发烧友网报道（文/黄山明）日前，有媒体报道，宁德时代于今年增加了对全固态电池的研发投入，并且将全固态电池的研发团队扩充至超过1000人。这也是电池业内第一次有公司如宁德时代这样投入巨量资源研发固态电池。
 
有消息称，当前宁德时代主攻硫化物路线，近期已进入到20Ah样品试制阶段。这意味着电池方案已经初步定性，将进入到生产技术探索阶段。据宁德时代此前披露，有望在2027年实现全固态电池的小批量生产。
 
宁德时代加大投入全固态电池
 
近年来，固态电池发展迅速，作为新能源汽车的核心技术之一，备受各界高度关注。业内普遍认为，固态电池将颠覆当下新能源汽车的市场形态。
 
从固态电池本身的特性来看，固态电池采用固态电解质，不易燃烧、不易爆破，没有电解液走漏的风险，从而降低了自燃和爆炸的可能性。在极端情况下，如外部撞击或内部短路，固态电池的安全性都要远高于液态电池。
 
并且固态电池能量密度有望突破500Wh/kg，甚至更高，这将使电动汽车的续航里程超过1000公里。同时由于克服了锂枝晶现象，固态电池的循环性能可以达到45000次左右，远高于传统锂离子电池。
 
此外，在充电时间上，已经有实验室展示了全固态电池可以在15分钟内充电至80%，有的研究团队更是声称可以实现5分钟充满80%的电量。一旦实现，将彻底解决当下电池焦虑问题。
 
再加上全固态电池的工作温度范围比普通要更大，以硫化物电解质为例，其工作温度范围达到-60°C至120°C，使用更多的极端环境。而且固态电池的厚度可以大幅降低，安全性提高后，可以省去电池内部的温控组件，进一步提高体积利用率。还不含有毒重金属，更加环保。
 
此次宁德时代所研发的全固态电池便是主攻硫化物路线，据宁德时代掌门人曾敏群此前透露，宁德时代在固态电池领域的研究已经持续了7-8年时间。但按照宁德时代自己的评价，目前其固态电池的研发还处于“4”的阶段（用技术和制造成熟度“1-9”评价体系）。
 
有知情人士称，目前宁德时代的方案能够将三元锂电池的能量密度做到500Wh/kg，比现有主流电池提升40%以上，但充电速度与循环寿命还未达到预期。
 
该电池样品已经达到20Ah试制阶段，通常全固态电池样品试制是从1Ah开始不断做大单个电池容量，在1Ah阶段主要用于检测电池材料的性能优劣；10Ah样品则主要检测电池的单体性能
 
宁德时代首席科学家吴凯表示，目标到2027年达到“7-8”的水平，这意味着可以小批量生产全固态电池，但即便如此，届时生产时仍然会面临成本问题。
 
研发全固态电池最难的地方在于“固-固界面”问题，就是正极材料与电解质之间固固界面接触不充分，阻碍离子传输；负极在充放电过程体积膨胀大，导致固-固界面的动态损伤，难以修复，持续恶化。这种情况将严重影响全固态电池的循环寿命与倍率性能。
 
目前尽管有些技术方法能够解决这一问题，如从材料改性、界面工程、机械加工到化学键合等多个方面入手，但如何彻底解决，以及如何采用低成本的方式解决这一问题却成为了难点。
 
2027成全固态电池关键一年
 
有意思的是，不仅是宁德时代，不少企业都将固态电池的产品推出定在2027年左右，比如比亚迪旗下的弗迪电池对外表示，将在2027年小批量生产固态电池，预计将有1000辆车搭载这一电池进行示范。到2030年，预计将有4万辆搭载全固态电池的车型上市，到2033年，这一数据将提升至12万辆。
 
此外，欣旺达计划在2026年实现全固态电池的商业化量产，目前，该公司已经完成了第一代半固态电池的开发，并正在进行第二代半固态电池样品的中试。欣旺达目标是再2025年完成第三代聚合物复合全固态电池的研发，而第四代全固态电池也在积极开发中，能量密度有望达到700Wh/kg。
 
国轩高科也在此前宣布已成功制备被测试了车规级全固态电池样品，电芯的循环次数超过3000次。根据国轩高科的计划，将在2027年进行小批量试装，预计2030年正式进入大规模生产阶段。
 
中创新航在今年推出了名为“无界”的全固态电池，据官方透露，该电池能量密度达到430Wh/kg，电池容量超过50Ah并在多个技术方面实现了突破。中创新航同样计划在2027年开始小批量装车，并在2028年启动量产。
 
亿纬锂能则预计在2026年推出具有高功率、高环境适应性和绝对安全性的全固态电池。该电池将优先用于混合动力汽车，并计划在2028年推出能量密度达400Wh/kg的高必能全固态电池。
 
此外，国内首台全固态锂电池量产线近期在北京亦庄正式投产，该产线由北京纯锂新能源科技公司投建，计划先完成小批量试产，量产产线目标产能为200MWh，相当于能够同时给20万辆两轮车进行充电，满产后每天可生产上千个固态锂电池。
 
此外，包括上汽集团、鹏辉能源、孚能科技、蜂巢能源、广汽、东风、长安、赣锋锂业等，都在积极布局固态电池，证明未来在这一领域的竞争将愈发激烈，已成为业内必争之地。
 
之所以将时间节点推至2027年，主要在于目前全固态电池还面临着不少困难，除了上文的固-固界面问题，还包括锂金属负极应用、硫化物电解质在空气中不稳定，以及合成成本较高等难题。
 
以成本为例，此前蔚来汽车推出了一块容量仅150度电的半固态电池，但成本估算在30万以上，这还只是半固态电池。从原材料来看，目前硫化物固态电解质的成本普遍较高，约为195美元/公斤，远高于实现商业化所需的50美元/公斤。
 
不过随着技术的成熟和制造工艺的优化，制造成本有望大幅降低，预计2030年后，当全固态电池应用规模大于10GWh时，电芯价格将降至1元人民币/Wh左右。预计到2035年，全固态电池的电芯价格将降至0.6-0.7元人民币/Wh。
 
总结
 
作为颠覆能源行业的全固态电池技术，目前已经看到不少企业正在投入研发，不过目前仅有宁德时代动用大规模成本来进行针对性的发展，这有望带动整个全固态电池技术加速落地。但目前由于受到技术、成本等各方面的原因，各家推进全固态电池的时间基本在2027年左右，随着技术的发展与成熟，2030年将有望进行普及。