固态电池大战在即，谁能突破技术瓶颈成为王者？
固态电池领域面临哪些挑战？
2023-06-09固态电池大战在即，谁能突破技术瓶颈成为王者？
在双碳目标驱动的交通电动化加速转型过程中，动力电池创新成为强化新能源汽车竞争水平、打造国家产业竞争力、稳固企业竞争优势的关键，无论是新能源汽车先发国还是追赶国，或是动力电池链条各企业主体，纷纷瞄准新技术并布局新一代动力电池。当前动力电池创新潜力还很大，新技术竞争格局远未形成，各市场主体有望通过创新技术发展重塑市场与产业格局。
2023年5月31日，上汽集团和清陶能源签署增资扩股协议和战略合作框架协议，将进一步深化双方长期、共赢的战略合作伙伴关系，率先推动2025年实现固态电池技术“10万辆级”大规模量产落地，依托全球领先的创新技术为消费者打造真正安全节能、高性价比的“爆款电动车”。
在固态电池上，上汽一改此前的风格，出手迅猛，量产应用时间表领先全行业，试图锁定固态电池技术释放的首批红利。的确每一轮技术迭代，都将带来产业格局重塑的机会。掌控颠覆性技术的企业，或能逆袭而上。
(资料图片仅供参考)
车百智库作为一家由中国电动汽车百人会联合权威机构、产业链头部企业共同发起成立的专业研究机构，基于此，课题组在《创新驱动新一代电池繁荣》中，通过多方调研、咨询和讨论，对动力电池创新，尤其是固态电池发展进行了深度解读，供行业人士参考。
问题一：在固态电池领域，哪个国家拥有最多专利？中国近三年来有何研发突破？
日本固态电池相关专利拥有量全球领先，中国近 3 年加大固态电池的研发布局。
在全球范围内，对 1990 年-2021 年3 月固态电池相关专利总拥有量进行统计数据分析。在地域方面，日本拥有固态电池专利最多，占比达到 28%；其次是中国，占比达到 22%；美国和韩国的占比分别为 14%和 5%。其中中国自 2018 年起，固态电池相关专利在数量和增速上都有大幅提升，到 2019 年专利总拥有量已超越美国，位于全球第 2。
在专利主体方面，日本丰田公司固态电池相关专利拥有数遥遥领先于其他国家的企业，目前全球排名前 5 的企业均集中在日韩企业德国的博世、美国的 QuantumScape、中国的锋新能源和清陶新能源均进入前10，但 4 家企业总专利数不及丰田的 1/4。
问题二：固态电池领域的全球德韩争霸战，谁或将成为电池界的固态领先者？
固态电池的竞争呈现出全球角力的态势，日韩、欧美、中国等均在积极布局以期望抢占先机。目前来看，固态电池领域市场参与者众多，电池企业、整车企业、科研院所、投资机构等产业链上下游企业，均在进行研发和布局，固态电池产业化进程不断加速。
其中，日韩企业以丰田、三星 SDI、日立等为代表，主要走硫化物路线，技术积累深厚，具有明显的先发优势，且联合研发趋势明显，如丰田和松下、三星 SDI 和 SKI 以及 LG 化学，欧美科研机构和固态电池初创企业是主力军，各大车企纷纷投资，包括 Solid Power、Ouantum Scape、 lonicMaterials 等，研发以氧化物和聚合物路线为主，基础材料科研能力强。
我国部分固态电池企业如卫蓝新能源、清陶能源等，主要依托高校及研究机构科技成果转化而来，研发以氧化物路线为主，与车企合作紧密，如 2019 年北汽投资清陶能源，辉能与蔚来达成战略合作，共同打造采用辉能 MAB 固态电池包的样车等，另外如宁德时代等传统电池企业在硫化物路线方面也有所布局。
问题三：固态电池产业发展面临哪些瓶颈？
1、电导率低、固固界面、金属负极等是目前固态电池行业发展的普遍技术难点，日韩在硫化物的技术垄断地位可能会在一定程度上限制我国的发展。
2、全固态锂电池与正极材料体系兼容度高，对负极、隔膜、电解液会造成一定影响。
3、固态电池成本高于当前商用化液态电池。电解质材料变化、少部分工艺改变、量产质量控制经验不足等因素，导致目前混合固液电池成本仍较高。根据产业调研和测算，以 NCM811 液态电芯和NCM811 混合固液电芯为例，混合固液电芯成本相比液态电芯成本增加约 80%，其中固态电解质成本是主要新增成本，也是混合固液电池中的主要成本中心，占比约达 50%；少部分工艺改动、量产质量控制经验不足、尚未进入大规模量产等因素也导致混合固液电池成本增高。而全固态电池成本相比混合固液电池会进一步增加，一方面，由于固态电解质用量的增加，另一方面，由于全固态电池工艺与液态电池相比变化较大，新增设备折旧摊销、产品质量控制能力缺乏、工程验证周期长等因素也会加大成本。
4、固态电池技术标准体系亟须建立。固态电池命名、尺寸、性能测试、安全测试等标准需建立和完善。目前固态电池的命名、尺寸等缺少明确定义和规范，一方面，需要对固态电池的分类、命名等准则进行规范，如明确混合固态电池、全固态电池等固态电池的定义，减少投资和研发的无效浪费。
另一方面，基于现行国家标准 GB/T 34013-2017，结合刀片电池、固态电解质特点等行业多年发展经验，制定更精简的动力电池尺寸规格标准 （现行国标中规定的电池尺寸型号多达 145 种），助力行业规模化发展。在电池性能测试和安全测试方面，固态电池不太适用直接沿用现有的液态鲤电池标准，需要加强测试规范，促进行业向更高质量方向发展，如增加高温大倍率充电测试、增加超低温放电测试、对针刺和挤压等安全测试标准的试验条件要求更加严苛等。
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