國外企業(yè)布局情況

整車企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局可以分為內(nèi)部研發(fā)和對外投資兩類。前者以豐田為代表，后者以寶馬、大眾為代表?？梢钥吹?017年以來不論是哪種路線，整車企業(yè)的動作都有所加快，而造成兩者策略差異的主要原因在于整車企業(yè)前期積累的多少。

豐田歷來在電池技術(shù)上有著深厚的積累。從普銳斯鎳氫電池到Mirai燃料電池，豐田都是業(yè)界最早將新能源技術(shù)應用于整車層面的車企。

在固態(tài)電池領(lǐng)域，豐田目前憑借三方面戰(zhàn)術(shù)進一步鞏固先發(fā)優(yōu)勢：

1、內(nèi)部研發(fā)積累大量專利，在新技術(shù)上有絕對的自主權(quán)，同時豐田表示將在2030年之前投資在相關(guān)電池研發(fā)的資金可能超過130億美元;

2、由日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)牽頭投資100億日元，豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家日本汽車、電池和材料企業(yè)，以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術(shù)機構(gòu)將共同參與研究，計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù);

3、與松下合作固態(tài)電池研究，從不同層面去研究和解決問題，為第四代電芯小規(guī)模量產(chǎn)打基礎(chǔ)。

從技術(shù)路線上來看，豐田主要是基于固態(tài)鋰離子電池，采用石墨類負極、硫化物電解質(zhì)與高電壓正極的組合，并計劃于2022年實現(xiàn)商品化。但是豐田固態(tài)電池目前的主要問題在于循環(huán)壽命還較短(小于3年)，這也是豐田下一階段的研發(fā)重點。

以大眾、寶馬為代表的車企在固態(tài)領(lǐng)域的積累不及豐田，但是近年來明顯加快了布局的步伐。2017年底寶馬與SolidPower建立合作伙伴關(guān)系共同研發(fā)固態(tài)電池，2018年中大眾向QuantumScape投資1億美元，并計劃在2025年實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。與此同時，寶馬還投資2億歐元在慕尼黑建立電芯研發(fā)中心，開始涉及電芯級別的技術(shù)驗證和開發(fā)。與豐田主要依靠內(nèi)部研發(fā)不同，對于大眾、寶馬等德系車企來說，投資初創(chuàng)企業(yè)快速獲取固態(tài)電池的相關(guān)專利、同時通過內(nèi)部研究加深對下一代電池技術(shù)的理解，是一條效率更高的道路。

不過也并非所有企業(yè)都在進軍固態(tài)電池領(lǐng)域。特斯拉作為電動汽車同時也是動力電池的領(lǐng)軍者，目前還沒有在固態(tài)電池方面擁有一件專利。檢索與特斯拉相關(guān)的專利數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)特斯拉在電池領(lǐng)域總共擁有244件專利，但主要集中在電池系統(tǒng)、電池包和充電領(lǐng)域，而在材料方面專利較少。盡管馬斯克曾表示固態(tài)電池“有一定前景”，但是距離技術(shù)成熟還需要時間，目前也不足以“改變特斯拉的戰(zhàn)略”。

特斯拉的Model3車型采取了以NCA為正極材料的松下21700圓柱型電池，電芯能量密度可以達到300Wh/Kg，甚至超過了部分半固態(tài)鋰離子電池。特斯拉目前的如意算盤仍然是在2020年堅持目前的材料體系并通過Gigafactory的擴產(chǎn)來快速降低電池成本，進一步擴大在這一代電池技術(shù)上的優(yōu)勢。

此外，作為全球最大的汽車零部件供應商，博世在今年年初宣布放棄對電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的投資，并出售了之前收購的從事固態(tài)電池研發(fā)的子公司SEEO。博世仍然看好固態(tài)電池的技術(shù)方向，但是對于重資產(chǎn)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行投資非常謹慎。博世預計投資建設(shè)200GWH的動力電池產(chǎn)能(20%市場份額)需要200億歐元左右的投資，而制造成本中接近3/4都是材料成本，不利于發(fā)揮競爭優(yōu)勢。因此博世的態(tài)度是“需要了解電池技術(shù)，但不必親自制造電池?！?br/>
另外，電池初創(chuàng)企業(yè)也是一股新生力量，在固態(tài)電池領(lǐng)域受關(guān)注度較高的初創(chuàng)企業(yè)主要包括SEEO、Sakti3、SolidEnergy、QuantumScape。

從融資情況來看，SEEO獲得了三星等公司的投資，Sakti3獲得了由通用汽車公司為首的共計2000萬美元的投資，SolidEnergy則獲得了通用汽車和上汽等公司的1200萬美元投資。今年6月QuantumScape獲得德國大眾汽車公司1億美元的投資。

這些初創(chuàng)企業(yè)大多由美國頂尖高校的研究人員創(chuàng)辦，它們選擇的電解質(zhì)主要可以分為聚合物、氧化物兩大體系。

SEEO通過和勞倫斯伯克利國家實驗室共同研發(fā)DryLyte(一種可以循環(huán)使用>2000次的固態(tài)電解質(zhì)/隔膜)，于2012年將該技術(shù)應用于(Li/LFP)電池;2016年，通過開發(fā)NCx系統(tǒng)、新的鋰箔凈化和軋制方法，SEEO規(guī)劃在未來3年擴大量產(chǎn)規(guī)模和提升電池能量密度(達到450Wh/kg即大于30Ah)。

SolidEnergy起步晚但公司采用了折中的半固態(tài)電解質(zhì)+鋰金屬負極路線，其獨特之處在于：

1、采用突破性的固體保護涂層(陽極-裂解物)組成了聚合物和無機材料，這種固體保護涂層直接應用到經(jīng)過表處理的鋰金屬陽極上可以用來抑制鋰枝晶的生長。它具有高鋰離子導電率但是與液體電解質(zhì)不混溶;

2、采用革命性的液體電解質(zhì)(陰極-裂解物)具有高鋰電鍍和剝離效率、在高壓陰極有高氧化穩(wěn)定性并且能降低溶劑揮發(fā)性;

3、采用一種創(chuàng)新的電池組裝工藝可以最大限度地提高電池能量密度，解決循環(huán)過程中的體積膨脹問題，并且使得鋰金屬可以通過現(xiàn)有的鋰離子電池基礎(chǔ)設(shè)施被規(guī)?；刂圃斐鰜怼?br/>
2017年SolidEnergy從特種航天領(lǐng)域入手推出容量為3Ah的HermesTM電池，質(zhì)量和體積能量密度分別達到450Wh/Kg和1200Wh/L，目前以每月5000個電池的速度量產(chǎn)，并且通過了第三方的檢測。

氧化物電解質(zhì)體系主要分為薄膜型和和非薄膜型。薄膜型固態(tài)電池以Sakti3為代表。這一類電池具有良好的倍率及循環(huán)性能，但是電池容量較小，目前僅能用于消費電子類產(chǎn)品。Sakti3目前也被英國家電巨頭Dyson收購。非薄膜型固態(tài)電池以QuantumScape為代表。這一類電池整體性能指標較為均衡，離子電導率高于聚合物電解質(zhì)、電池容量大、可量產(chǎn)，是理想的電解質(zhì)材料之一。目前QuantumScape正在與大眾合作推進固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化。

國內(nèi)固態(tài)電池進展

國內(nèi)固態(tài)電池研發(fā)主要依托于中科院等科研機構(gòu)，不過近幾年部分企業(yè)開始嘗試進行科研成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，例如贛鋒鋰業(yè)與中科院寧波材料所許曉雄團隊合作、中科院物理所與衛(wèi)藍新能源合作等。總體來看，國內(nèi)的固態(tài)電池研發(fā)呈現(xiàn)較為分散的格局，而且國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界(包括整車企業(yè)與電池企業(yè))在固態(tài)電池領(lǐng)域的積累遠不及豐田等國外競爭對手。

中科院青島能源所儲能院崔光磊團隊長期從事復合聚合物固態(tài)電解質(zhì)研究，目前已研制出全海深高能量密度高安全固態(tài)鋰電池動力系統(tǒng)，能量密度達300Wh/Kg，并且在馬里亞納海溝完成1萬米的高壓環(huán)境下完成深海測試。

中科院寧波材料所許曉雄團隊從事氧化物與硫化物固體電解質(zhì)研究，已經(jīng)開發(fā)出能量密度達到260Wh/Kg的10Ah固態(tài)單體電池。借助寧波材料所的技術(shù)，江西贛鋒鋰業(yè)在寧波當?shù)赝顿Y5億元人民幣籌建億瓦時固態(tài)動力鋰電池生產(chǎn)線。第一代固態(tài)鋰電池技術(shù)通過中汽研汽車檢驗中心檢驗，放電容量約13Ah，能量密度約245Wh/Kg，循環(huán)1000次后容量保持率大于90%。