与传统动力锂电池相比，固态电池具有安全性好、能量密度高等优点，具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，避免了传统锂电池中的电解液泄露、电极短路等现象，有望根除安全隐患。因此，固态电池也被众多业内人士公认为是下一代电池技术的主流。
“目前新能源汽车动力电池已经历铅酸电池、镍氢电池、液态锂离子电池，进入三元时代，但（目前的）三元电池能量密度和安全性仍然不能满足政府和市场的需求。”国家工信部培训中心汽车专家张翔曾表示，固态电池被日本、中国、美国、欧洲、韩国的资本普遍看好，预计到2025年开始小批量进入市场，将成为电动汽车取代燃油汽车的一大利器。
今年1月，蔚来发布了电池容量为150kWh的固态电池产品。该电池正极材料使用高镍、负极采用硅碳，使用原位固化工艺的固液电解质，并配合纳米级包覆工艺，实现了360Wh/kg的电池能量密度。搭载新电池包的2018款ES8，NEDC续航里程达到730km，全新ES8续航里程达到850km，ES6性能版续航里程达到900km，EC6性能版续航里程达到910km，而最新的蔚来ET7续航里程将达到1000km。
事实上，不仅是蔚来，全球主流车企和动力电池巨头企业都在加速研发固态电池技术。据了解，大众将在欧洲建厂生产固态电池，预计将在2024-2025年间实现量产；宝马则于2017年开始牵手Soild Power开发固态电池；丰田与松下宣布成立合资企业生产固态电池，戴姆勒牵手加拿大魁北克水电公司加速固态电池应用。
在国内市场，合众汽车、天际汽车、北汽集团、长城汽车、比亚迪、宁德时代、国轩高科、赣锋锂业等企业在固态电池领域也都在积极布局。
今年1月，国家知识产权局公布了比亚迪最新的283项专利，其中固态电池方面有两项专利。一是“一种正极材料及其制备方法、一种固态锂电池”，二是“一种锂离子电池固态电解质及其制备方法和固态锂离子电池”。此外，宁德时代也公开了“一种固态电解质的制备方法”“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”两种固态电池相关专利。
2020年9月，国轩高科表达了公司在固态电池方面的布局，2022年开始进行固态电池技术的迭代升级，生产高安全固态电池，2025年将生产出能量密度超过400Wh/kg的全固态电池。此外，赣锋锂业年产亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线已建成试产；江苏卫蓝2019年举行了固态电池项目奠基仪式，计划建成年产0.1GWh固态电池生产线；辉能科技称2023 年将开始全固态电池试产，2024 年全固态电池量产。
“锂离子电池以其高能量密度、高效率和低自放电率在电动汽车中占据主导地位，然而，锂离子电池内含有易燃的液体电解质，容易引起严重的安全问题，这阻碍了锂离子电池的广泛应用。”中国工程院院士陈立泉表示。
陈立泉认为，新一代电池下一步就是要发展固态电池，或者要逐渐过渡到全固态锂电池。固态锂电池的负极材料可以是纳米硅和石墨的复合负极，正极可以是高电压锰酸锂，也可以是富锂锰基材料或者说是不含锂的正极材料，电解质是固体电解质，它的能量密度可以达到 300-450瓦时/公斤。
中山证券首席经济学家李湛也表示，固态电池的优势在于能源密度高，安全性好，易于存储。固态电池本质上是将液态电池的电解液与隔膜替换成固态电解质，同时追求对锂金属负极的应用。在他看来，固态电池因其能量密度高，有望打破新能源汽车里程焦虑。
值得注意的是，据业内人士分析，从液态到固态，对电池结构和生产来说都是一个巨大变革，而这种革命对电池企业而言并不容易。现在液态电池的生产是在极片之间注入电解液，而固态电池内部是固体，这就决定不可能用现有的生产工艺、设备生产固态电池，这对电池生产企业是一项很大的挑战。
李湛表示，纯固态电池目前有两大主流路线——氧化物与硫化物各有优劣，但均还停留在实验室阶段，离量产仍较远，如硫化物固态电解质对生产环境要求苛刻，需隔绝水和氧气，成本控制难度大。
不过，未来发展固态电池的技术路线是确定无疑的，其前景也非常广阔。据中银证券测算，固态锂离子电池市场潜力巨大，全球需求量在2025年、2030年分别有望达到44.2GWh、494.9GWh，2030年其全球市场空间有望达到1500亿元以上。
来源：CBEA电池中国
