3023.简单聊聊固态电池

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去年研究湖南裕能时，和宁德、比亚迪的一些专家聊过固态电池的情况，也查阅了一些资料。个人对固态电池相对谨慎，因此一直没写过相关内容，结果最近半年固态电池相关企业股价一直涨。本文的固态电池指全固态电池。

首先我们来看看固态电池的进展。固态电池可不是图纸、规划阶段。宁德时代已经在合肥 5 吉瓦时中试线已投产，进行小批量生产。

比亚迪在重庆基地规划20吉瓦时，其中第一条线在2025年底落地，2026年规划达到10吉瓦时。当然，从整体规模上而言，2024年新能源车动力电池使用量为894.4吉瓦时，固态电池占比还很低。

按照宁德、比亚迪专家的说法，2027年，固态电池电动车装车量占比应该还在5%以内，2030年的目标达到10%以上；2035年目标达到30%-40%。从专家的说法来看，固态电池真正大规模应用，应该是在5年之后。

固态电池未来有多大的空间，我们需要先搞清楚，固态电池究竟在替代谁？

先从磷酸铁锂电池取代三元锂电池说起。2020年，三元锂电池的比例在70%以上，磷酸铁锂20%以上；而到了2024年，这个比例翻转了，磷酸铁锂70%以上，三元锂20%以上。

之所以出现这样的变化，在于这些年三元锂进步不大，而磷酸铁锂的性能有较大提升，比亚迪刀片电池、宁德时代神行电池的相继问世，磷酸铁锂的充电速度追上三元锂，安全性优于三元锂，电池管理系统也优化，价格比三元锂便宜；因此综合而言，磷酸铁锂电池性价比高，成为车企最爱。

这里又出现了一个问题：为何同一系列产品的高端车型往往配置三元锂电池呢？这就在于三元锂主要的优势：能量密度高于磷酸铁锂，三元锂电芯能量密度最高可以达到310瓦时每千克，磷酸铁锂电芯可以达到260瓦时每千克。

高端车型相较普通车型，往往配备了更多的电机，增加空悬、C D C减震，性能更优的卡钳通风盘，更大的轮胎轮毂，更豪华的座舱系统，这些都意味着质量的提升；而电池从磷酸铁锂升级为能量密度更高的三元锂，恰恰能把质量节省下来，留给增配。再或者，同样质量的电池包，三元锂电池电池容量更大。

消费电子领域里的手机、平板、笔记本电池等，目前主流是钴酸锂电池，价格高，主要特点是能量密度高于三元锂。未来也会全部被固态电池所取代。

其次，我们再来看看固态电池的优点。

固态电池目前最实质的优点在于能量密度高。目前乘用车领域，三元锂电芯能量密度最高可以达到310瓦时每千克，磷酸铁锂电芯可以达到260瓦时每千克，而固态电池可以达到500瓦时每千克。

电芯占电池包质量比例在70%左右，对应100度电池包的质量，磷酸铁锂550千克，三元锂需要461千克，而固态电池只需要285千克。可见，如果都是461千克电池包，三元锂是100度电，而固态电池可以做到162度电；又或者，同样是100度电池包，固态电池会轻176千克，可以用在车辆的增配上。

固态电池还有其他优点，比如充电速度更快，但我个人认为，伴随动力电池充电速度整体迈向5 C，以及超充桩相对不足，这方面的吸引力在减弱。理论上，固态电池不易燃爆，循环次数高，但应用初期可能恰恰相反。

说完优点，我们再来看固态电池的缺点。

固态电池目前最核心的问题是：初期技术不成熟。具体体现：价格高，循环次数低。

首先是价格：

目前，磷酸铁锂电芯价格在0.3元每瓦时，三元锂电池0.5元每瓦时，硫化物全固态电池1.5-2元每瓦时。电池包的成本大头是电芯，除了电芯外，另有管理与结构件、制造与集成成本等，这些合计在0.15-0.2元每瓦时。换算一下，100度电池的电芯价格，磷酸铁锂4.5万左右，三元锂7万左右，而硫化物全固态电池在17-22万。

再看循环次数。

目前三元锂的循环次数在2000-6000次，磷酸铁锂在4000-15000次，而固态电池，理论循环次数更高，但目前技术路径和制造水平下，大概在800-1000次，目前的技术不够成熟导致循环次数没有理想那么高。当然，按照每次循环400公里计算，800次循环，也可以达到32万公里。但实际行驶路况下，可能会缩水，使用过程可能易坏。

再看看固态电池的组成，固态电池是如何组成的。

首先是正极。固态电池正极和三元锂类似，主要采用高镍三元，长期方向是富锂锰基等锰系材料。严格意义上说，正极应该是正极组件，由正极材料层和集流体构成。三元锂电池正极集流体一般为铝箔，但硫化物固态电池集流体多采用不锈钢或镍基合金。

其次是负极，负极材料变更，是固态电池能量密度提升的关键。目前三元锂动力电池负极为天然石墨负极，理论比容量372毫安时每克；半固态电池主要采用石墨+高比例硅基；固态电池将逐渐转为硅基负极、锂金属负极，理论比容量达到4000毫安时每克左右。三元锂负极集流体材料一般为铜箔，但硫化物固态电池集流体多采用纯镍箔、镍基合金。

第三是固态电解质。三元锂电池使用六氟磷酸锂+溶剂+添加剂组成的液态电解液，固态电池没有电解液、隔膜，取而代之的是固态电解质。固态电解质主要分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物四大技术路径。目前全球研发的核心是硫化物路线，这是未来固态电池的核心路径。

然而这些组成部分，目前来说技术上还有很多难题需要攻克。所以固态电池任重道远，一来固态电池真正的爆发是在5年后，二来固态电池是替代三元锂电池，对很多锂电池产业链公司而言，其实并没有什么增量。设备公司可能业绩增量相对好一些。

从买车角度而言，很多朋友希望再凑合1-2年，买固态电池车辆，省的现在买完2年后就过时。我不赞同这种看法，未来5年固态电池会有个快速降本的过程，且目前技术还在快速发展，未来1-2年高价买固态电池车辆，很容易成为先驱。