“充电10分钟行驶1200公里”，固态电池真能实现吗？| 专访清陶能源李峥

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文|王静仪
编辑|赵成
“充电10分钟行驶1200公里”，这是丰田汽车固态电池近期喊出的口号。
最近，丰田频繁释放固态电池信息，官宣固态电池技术取得突破：已克服耐久性问题，并将尺寸、成本和重量减半，有信心在2027年或2028年大规模生产。
固态电池是一种新型锂电池技术，相较于当下的电池技术，体重更小、充电效率更高、安全性更好，被视为重要发展方向，但有众多技术和成本难关尚待突破。因此，丰田的表态引发部分业内人士怀疑。
7月6日，宁德时代首席科学家吴凯在2023中国汽车论坛上提出质疑：首先，全固态电池还有一些核心问题有待解决，准确量产时间很难预测；其次，丰田固态电池成本降半的信息不明确，没有说明对标的分母是什么、用了什么独到的方法。


相较于丰田固态电池2027年量产的目标，中国企业的量产速度更快——固态电池初创企业清陶能源和中国销量最大的车企上汽集团开展合作，到2024年，固态电池将率先在智己汽车上量产；到2025年，上汽旗下的智己、飞凡、荣威、MG品牌将推出更多固态电池量产车型，全年销量突破十万辆。
在清陶能源总经理李峥看来，日本是用举国体制发展固态电池，起步早，论证过程也很严谨；中国的优势则是上车量产快，迭代快，能实现量产一代、研发一代、储备一代。
“一个技术真正被市场接受，不仅仅技术问题，这里面还有商业问题，价格、成本是不是也能被市场接受。”李峥对财经汽车（ID:caijingqiche）表示，目前界面阻抗等固态电池核心技术障碍已被初步扫除，更要平衡成本和收益，商业上要有可行性。
李峥以及清陶能源的创始团队都是毕业于清华大学的博士，对于这些材料科技工作者来说，技术问题相对简单，只是不同的材料排列组合起来做拼图，但是拼好的图，寿命、功率、成本是不是能够满足量产车型的品牌、市场定位，需要多方做非常充分的沟通和设计，最终才能落地实现。


目前，上汽和清陶联合开发的第一代固态电池已完成装车试验，在实现“系统级零热失控”的前提下，单体能量密度达到每公斤368瓦时，相比磷酸铁锂电池能量密度提升100%以上，测试车辆最大续航里程达到1083公里，充电10分钟续航增加400公里。
需要指出的是，丰田提出的“充电10分钟行驶1200公里”是一项技术参数，而清陶的“充电10分钟续航400公里”是整车级别的概念，两者不能简单以数字论高低。
展望未来，李峥认为，固态电池成为大规模标配，基于几个大的前提，一是性价比，二是生产制造的成熟程度超过液态电池。毕竟目前液态电池在极限制造、极限成本压缩方面，已经做到了非常极致的水平。
“中国产业链的资源和能力是极大的优势，在中国做创新，一定比在其他国家做创新来得更好。固态电池真正走入市场，这一天一定会加快到来。”李峥对财经汽车（ID:caijingqiche）说。


01日本举国体制做固态电池
中国上车快、迭代快
财经汽车（ID:caijingqiche）：丰田前一阵提出，自己的固态电池可以“充电10分钟行驶1200公里”，你认为这个技术可以实现吗？
李峥：这是一个材料级的比喻，方便公众理解。“充电10分钟1200公里”是传导锂离子能力的参数，假如说其他任何的东西都没有限制，单纯用材料传导锂离子的能力换算成充电速度的话，10分钟之内传过去的电荷，积累的电量可以供一个车跑1200公里。就好像说一个东西很细，大家没有概念，如果说多少分之一的头发丝，大家就有概念了。
而我们介绍的明年上汽集团装车，这是产品级的概念，就是我们的电池充电10分钟，在整车量级上实现400公里的续航，不是单纯描述材料传导锂离子的速度。
这两个都没有错，但是不能放在一起进行类比，丰田没有推出充电10分钟跑1200公里的车，而上汽清陶明年就能看到充电10分钟续航400公里的车量产。
财经汽车（ID:caijingqiche）：丰田的全固态电池会在2027年量产并装车，清陶同样也是2027年实现全固态电池量产，但在明后年会先以半固态、固态形式装车，一步一步走，这是基于怎样的考虑？
李峥：这个问题涉及到中国和日本固态电池产业发展的差别。
日本在固态电池的开发规模化、产业化过程中是举国体制，日本政府的相关科技主导部门，在很多年前就已经前瞻地制定了固态电池产业化的计划，整合日本国内比较知名大的财团、整车、材料、电池的企业都参与到计划中，包括丰田、本田、松下、索尼、东立等等都参与进去。
日本固态电池产业比较大的特点就是严谨，论证很充分，工作过程中提出了切实可行的规模化节点，从他们展示出来的数据和指标上是可信的，符合科学规律的。
中国在固态电池开发虽然比日本起步晚，但优势是产业规模大，产业链的完整程度好，市场规模大。
我们要找到有中国特色的、发挥优势的路径，就是不断地结合制造能力的升级、产品应用的拓展，实现一种迭代式的发展方法，也就是量产一代、研发一代、储备一代，逐步上台阶。
比如说我们清陶能源还是一家创业公司，要考虑融资问题、生存问题、经营现金流的问题。我们通过推出量产产品，贡献收入和利润，不断地滚动支持研发的工作，而不是天天闭门造车憋大招，憋到时间点放出完美的产品。
任何技术、产品都是不断迭代升级的。比如说液态电池，1991年索尼推出液态电池，当时的单体能量密度才80多瓦时/公斤，现在进阶到接近300瓦时/公斤，也是不断升级的过程。
固态电池也是一样，作为新的赛道，不可能某个时间节点一次性的推出完美的解决方案，而是通过推出一个产品，结合市场不断提高制造能力、材料性能，不断升级、提高性价比，最终实现更加远期的目标。


02 技术障碍已初步扫除
更要考虑成本和收益
财经汽车（ID:caijingqiche）：宁德时代在上周发布的磷酸铁锂电池10分钟可以实现400公里电池，快充是不是比固态电池更有优势？
李峥：从固态电池基础原理来说，就是支持更高的功率性能，因为离子传输的方式是通过短程的离子传导实现的，过程本身传输速度更快。
为了增加补能的速度，涉及到很多解决方案，包括换电、快充，对于行业都是健康的尝试。比如说磷酸铁锂做成快充的过程当中，一定采用了很好的材料处理方式和工艺，增加了磷酸铁锂纳米化的程度，让负极材料导电更好，这些材料处理的工艺对于固态电池进一步提升性能都是有益的。
一个技术真正被市场接受，不仅仅技术问题，这里面还有商业问题，价格、成本是不是也能被市场接受。
定义电池不能只看能量密度，还包括安全性、循环寿命、充放电的功率性能等，在参数指标中寻找平衡，综合起来评价一款电池。
我仅作为材料科技工作者来说，是相对简单，不同的材料排列组合，做拼图而已，但是我拼好的图，寿命、功率、成本是不是能够满足这个车的品牌、市场定位的要求，需要大家做非常充分的沟通和设计，最终才能落地实现。


财经汽车（ID:caijingqiche）：界面阻抗是固态电池的技术难题，因为固态材料挤在一起是硬碰硬的状态，如果界面接触的不充分，离子从一个颗粒传导到另一个颗粒的阻抗一定比液态电池大，这方面是否已有解决方案？
李峥：丰田是固态电池领域研发的先行者，已经有20多年的时间坚持固态电池产业化的研发。丰田宣传了10分钟1200公里，在界面问题已经解决比较好了，或者说解释传输离子已经不能成为制约发展的短板了。
这个问题也不是清陶电池发展的短板，目前并不是因为界面阻抗问题解决不好影响了发展的进程，而是综合选择不同的成本路径实现。
技术路线的选择并不是绝对的，无论氧化物、硫化物，还是卤化物，直观看起来都是白色的粉末，都是具备锂离子传输性能的，但是应用过程中考虑到不同的代次、成本情况、稳定性的情况等等。
从材料科学的观点来说，不同的材料既然有优势，也有有劣势的地方。比如硫化物的优势是单个材料传输锂离子速度最快，但也存在问题，比如说稳定性、工作中会不会被还原、会不会产气。
我们第一代固态电池选择了氧化物+聚合物的技术路径，第二代固态电池选择了氧化物+卤化物+聚合物的路径，也是利用不同的材料之间的物理性能，怎么让电池更致密、阻抗更小，我就选择什么材料来做。
所以说制约发展的并不是界面阻抗，也不是一而贯之的路径，材料的选择只是整体产品性能的一个实现手段。我们的工作就是通过复合材料的路径不断迭代，通过材料的排列组合扬长避短，让这些材料传输锂离子的长处发展出来，在可靠性、稳定性上做好平衡。


财经汽车（ID:caijingqiche）：清陶提出，2024年半固态电池在制造成本上跟液态的锂离子的电池相当，但是外界一直以为固态电池成本上相对液态高很多，是怎么做低成本的？
李峥：成本关系到怎么定义清陶能源这个公司。第一，我们是一个材料公司，有大规模的材料生产制造的能力；第二，清陶能源是一个工厂，以生产制造为本，有非常强的生产制造能力。
固态电池的开发过程，从来都不是憋在实验室搞研发，从设计产业布局、整合资源过程，我们一步到位考虑了工艺上和设备上的创新。
为了能够快速的实现规模化的创新工艺和创新设备的量产化，在2018年，我们通过资本并购的形式，形成了设备的生产能力，把行业内积累生产制造的经验、产业链整合的经验整合到清陶团队里来。从设计角度来说，从源头上就考虑了成本，这个也是我们为什么能推出和现在液态电池成本相当，进一步通过产品升级实现成本下降的根本原因。
在工艺设计来说，我们考虑材料成本、材料的损耗率，每一个工艺制程的合格率、优良率，考虑这个工序能不能嫁接到成熟的工艺去，如果不能，我们就要工艺上优化和重新设计，这些阶段共同把握才有了能够交付性价比优势的产品。


03固态电池大规模普及有两大前提
财经汽车（ID:caijingqiche）：对于普通消费者来说，电动车仍然存在续航、低温衰减等问题，固态电池对解决这些问题有多大帮助？
李峥：电池性能是由很多技术参数综合评价的，除了经常讲到的能量密度、功率密度外，也包括高低温性能，但是最终我们看到的是汽车，这是一个系统集的概念。
在开发过程中，整合了材料、电芯和系统，这里面有些是靠材料完成的，有些靠电芯完成的，有些靠系统完成的。比如说到2025年，我们要在荣威品牌上规模化量产固态电池的产品，我们在材料本身就有明显的优势，系统角度来说，原来磷酸铁锂的系统，对于低温的考虑我们肯定要做减法，综合各方，最终组成六边形战士。
前一段时间我们拿上汽的魔方电池做了一个测算，同样的续航，固态电池整包能轻几十公斤，也就是实现同样的续航，重量少了，百公里电耗也会降低。如果保持在电芯相同单价的情况下，装更少的电量实现相同的续航，减重就可以减能耗，也是降本的可靠实现路径。
财经汽车（ID:caijingqiche）：最终全固态电池技术成型的阶段，可能70%的产线都是全新的，这个在电池的生产端、整车端是不是也有相应的更新需求？
李峥：电芯的产线工艺革命是必然的，因为材料都不一样，如果我们用液态电池已有的产线做固态电池，一定做不好，一定没有革命性的成果。固态电池的设备创新、工艺创新是必经之路。
清陶之所以产业化走得快，是我们在设备、工艺、材料上协同开发更好，这个事情主要是在材料、电芯和系统层面。新能源汽车经过这么多年的发展，电芯到管理系统、整车系统性的应用、Pack的组成方式，基本上摸得差不多了。


财经汽车（ID:caijingqiche）：固态电池成为大规模标配，你估计是在什么时间？
李峥：基于几个大的前提，一个是性价比，二是生产制造的成熟程度超过液态电池。目前液态电池在极限制造、极限成本压缩方面已经做到了非常极致的状态和水平。
我们相信在中国的大环境下，产业链的资源和能力是极大的优势，在中国做创新，一定比在其他国家做创新来得更好。在这么多资源齐心协力的基础上，一定会加快这一天的到来。


财经汽车（ID:caijingqiche）：电池行业有一个特点就是投入集中化，第一名可以吃到50%的市场份额，除了第一名其他赚不到钱。在前沿的投入上面，清陶有20个博士，但是宁德时代有200个博士，小公司在这个环境下怎么生存？像宁德时代不断地投入，怎么跟他们PK？
李峥：我没觉得我们现在是要跟行业龙头PK的状态，行业龙头有非常多值得我们学习的地方，锂电池、新能源汽车这个行业真正发展的机会只存在代次性的科技创新，如果你停止了科技创新，基本上就形成了行业的垄断格局，行业里排在相对靠后的企业，无论产业链整合能力、综合成本各方面没有比较优势。但是这个事怎么破解，还是靠技术创新。
我举一个简单的例子，比如说咱们用的手机，当年市场就是诺基亚、摩托罗拉的天下，任何企业都没有机会。但是随着智能化手机对手机行业的革命，就产生了产业格局的迭代，产生了新的机会，我觉得任何行业的小公司，或者是坚持科技创新的公司，需要更关注在单独点上的研发投入，用更聚焦，更高、更有效率、更坚决的革命态度去做研究，这也是我们唯一的机会。

来源：https://view.inews.qq.com/k/20230824A0A4P400
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