一個多月前，英國《金融時報》拋出了一個問題：中國會成為史上第一個“電力帝國”嗎？外媒並非突然大開腦洞。資料顯示，2024年中國年發電量飆至10兆千瓦時，是美國的2.5倍，佔全球發電總量近三分之一。不過，《金融時報》只從發電角度來談“電力帝國”的可能性，從另一個角度——儲能（電池）而言，全球各國依舊處於激烈競爭中。而今年以來，中國關於電池的火爆消息接踵而至。今年10月，鋰電業百億級投資密集落地，各大企業加速擴產，行業進入新一輪的擴產周期。今天，我們就通過盤點近期以固態電池為代表的技術突破，探討一下中國成為一個超級“電池帝國”的可能性。圖源：網路狂飆中的固態電池最近，行業內出現一個火出圈的概念，叫作“固態電池”。二月伊始，工信部八部門就明確將固態電池列為重點攻克方向，隨後從中央到地方，支援其發展的重要檔案紛至沓來。在產業端，據不完全統計，已有21家電池企業、九大車企宣佈量產“固態電池”。如奇瑞公佈的“固態電池”續航高達1500km，相當於滿電從杭州一口氣跑到北京。圖源：工業和資訊化部所謂的固態電池，相對於常見鋰電池，最大的區別是電解質從液態變成了固態，且沒有隔膜（區分正負極，防止短路）。2020年的時候，固態電池的概念就已經被炒上天了，因為它具備了兩大極為誘人的優點：◎ 首先，非常安全。液態電解質中的一些有機溶劑和分解物是易燃易爆物，同時還不抗熱，隔膜融化導致短路，溫度快速升高，車主容易被“提前火化”。而固態電解質抗高溫，不怕穿刺，安全性大大增強。◎ 其次，續航強大。普通的磷酸鐵鋰電池的能量密度100wh/kg多一點，而固態電池輕鬆達到400wh/kg。換言之，若電池組的重量一樣，固態電池能比磷酸鐵鋰電池攜帶好幾倍的電量。即便是在北方的凜冬，固態電池也不會像液態電池在低溫時變得粘稠或半凝固，幾乎不影響離子遷移和導電率，也就不存在冬日續航焦慮了。毫不誇張地說，若固態電池普及，“1300公里續航”中間都不需要充一次電。前景看著很美好，但由於關鍵技術一直沒有突破，固態電池的話題也一度沉寂。那麼問題來了，固態電池最大的技術瓶頸到底是什麼？先來看一下鋰電池充放電原理：電池充放電全靠鋰離子在正負極間“往返跑”。鋰離子猶如外賣小哥，負責把電子從電池正極送到負極，配送方式是在液態電解質裡“游泳”，絲滑地潤濕電極顆粒表面。但固態電解質是剛性的，如同陶瓷，金屬鋰電極卻軟得像粗糙的泥巴，兩種材料貼合時，其實是點接觸，介面處坑坑窪窪，鋰離子通過的方式從“游泳”變成“跑高速”，路是變短了，但也變得崎嶇了。“阻力”太多就會帶來電流分佈不均勻，造成發熱，影響充放電效率。這是固態電池難以普及的根本原因。2025工博會，固態電池原材料令人興奮的是，今年下半年，中國科研團隊突破了這一技術瓶頸。中科院物理所的科學家發現，“碘離子”可以用作“介面活性劑”。在電池工作時，碘離子會順著電場跑到電極和電解質的介面處，主動吸引通行的鋰離子過來，那裡有小縫隙、小孔洞，就自動流過去填滿，電極和電解質就會貼得嚴嚴實實。好比你往兩張粗砂紙縫裡滴了點潤滑油，原本不貼合的介面就能滑順地貼合上。除了發現碘離子的神奇功能外，近期的突破還有：清華大學團隊用含氟聚醚材料改造電解質。耐高壓的氟，能夠防止高電壓擊穿電解質——電池在滿電狀態下經過針刺測試、120℃高溫箱測試都不會爆炸；中國科學院金屬所團隊則利用聚合物分子的設計靈活性，在主鏈上同時引入具有離子傳導功能的乙氧基團和具備電化學活性的短硫鏈，可以抓取更多的鋰離子，能力密度提升86%。基於這種材料建構的電池，可承受20000次反覆彎折。一體化聚合物電極-電解質材料的設計 圖源：中國科學院這些關鍵技術的突破，迅速讓固態電池在資本市場裡充滿了想像力。有一隻叫上海洗霸的股票，它不是賣洗髮水的，去年九月獲得多項固態電解質專利後，一年內股價暴漲四倍，今年累計漲了241%；永興材料、尚太科技等6家鋰電企業股價近兩個月累計漲幅接近翻倍；固態電池指數從4月到10月的漲幅接近翻倍。固態電池，儼然成為“全村的希望”。固態電池並非“全村的希望”？然而，中國想成為超級“電池帝國”，並非只有固態電池一條路徑。去年11月，我們去了趟杭州的西湖大學，海歸姜教授介紹了團隊正在實驗的“電池再生技術”。簡單來說，就是給瀕死的鋰電池“打一針”。基本原理是：鋰電池循環後會產生不可逆的化學反應，當電池容量衰減到80%，不導電的副產物增多，導致內阻增大，電池容量迅速滑坡。但此時如果給電池開個孔，向裡面注射“再生液”，溶解掉副產物並提供多餘鋰離子，讓正負極繼續活動，電池就會恢復到健康狀態。團隊經過實驗發現，一塊電池從出廠到80%容量大致需要8年，加入補充液後，會恢復到90%左右，但衰減的斜率會變得很慢，經過十多年後，容量還能保持在78.4%，這使得電池壽命最長能延長至2.5倍。反覆加入補充液，做多可做到4倍壽命，電池容量仍有75%。巧合的是，2月12日，復旦大學研究團隊在《自然》主刊上發表了《外部供鋰技術突破電池的缺鋰困境和壽命界限》，更詳細地介紹了類似“電池打針”的思路。圖源：復旦大學高分子科學系研究團隊發現了一種叫作“三氟甲基亞磺酸鋰”的物質，可以補充電池使用中損失的鋰離子,把它注射到電池內部後，會分解留下鋰離子，其餘成分以氣體形態排出，並不改變電池結構。而這個新物質，則是通過AI的輔助，從300余萬個虛擬分子中篩選並人工合成的。研究團隊用一節容量衰減到85%的磷酸鐵鋰電池進行了實驗：將三氟甲基亞磺酸鋰注入電池中後，顯著恢復了電池性能。在接近12000次循環時，電池仍會保持96%的容量。相當於每天充電兩次的電動車電池可以使用18年，電池衰減率也才只有4%。而現有的電動車電池如果每天充電兩次，3年不到，衰減率就達到30%。理論上，電車也可以像油車一樣父親開完傳給兒子開。產業化和商業化難題但不管是固態電池還是“打針技術”，都會遇到一個靈魂拷問：創新不等於量產，量產（產業化）不等於商業化，想真正商業化，還要考慮實際場景的技術驗證、市場適配、法規合規等難題。先說固態電池。從技術生產來看，主流的固態電解質有三類，但各有各的問題。氧化物熱穩定性優異，但介面接觸差導致循環壽命低；硫化物離子電導率最高，但成本高且易產生有毒的硫化氫；聚合物成本可控，但需加熱才能正常工作。像生產硫化物，就必須處於絕對幹燥或惰性氣體環境下，這就對工藝和生成環境提出極為苛刻的要求。固態電池檢測中根據目前行業資料，全固態電池的良品率在65%—70%，很難談得上量產。除了製造水平的限制，成本是判斷產業化的最大指標。遺憾的是，固態電池的成本目前實在高得離譜。目前硫化物電解質（鋰磷硫氯）的成本為300—500萬/噸，相當於白銀價格的一半。全固態電芯成本在1.5元/wh至5元/wh。研究固態電池的欣旺達曾表示，2026年全固態成本“有望”降至平均2元/wh，換算成100度電池包，價格要20萬，按照電池成本佔總成本40%算，整車成本要50萬元。國際能源署在其《電池與安全能源轉型》報告中指出，到2030年，工藝創新有望讓成本較2023年下降40%。這麼一算，成本也要1.2元/wh，而液態電池——高鎳三元鋰電芯的平均成本僅為0.45元/wh。事實上，各機構預測固態電池真正量產的時間區間是2030年至2035年。現在有很多號稱能“量產”的，都只能叫半固態電池，裡面還保留5%—10%的液態電解質。所以，為了防止市場把半固態電池和固態電池混淆，國家還將出台一個新檔案，將“半固態電池”統一命名為“固液電池”。而電池“打針補鋰”聽著很厲害，但目前僅處於實驗階段。像“三氟甲基亞磺酸鋰”這個關鍵物質，並沒有考慮到實際生產和工藝。因為它的分解物包含二氧化硫和三氟甲烷，前者是污染物，後者在高溫條件下分解為有毒的氟化氫。所以電池中還缺一個“排毒”的工藝。“打針補鋰”也並非只是扎一下再貼個“創可貼”那麼簡單。把針直接扎進電池裡的叫“穿刺實驗”，有爆炸風險。想要打針，就得在電池研發設計的時候，提前預留好打針補鋰的管路（復旦大學實際上重新設計了一塊電池）。這就是一個典型的市場適配和標準合規的市場化難題。這一天終會到來電動車最早於20世紀初由愛迪生和福特合作研發，但續航過短、成本高昂，被一個汽車工人只需花2個月工資就能買到的福特燃油車Model T“吊打”，1930年代徹底從路上消失。所以，一項創新技術能否落地，取決於製造成本、規模效應、轉換成本等，否則很易被全行業扼殺在搖籃中。對於企業而言，電池又是一個高度重資產行業，必須建立全新的生產線，而大多數企業已對液態電池路線付出“沉沒成本”，企業必須優先考慮回本、盈利、滿足現有的市場需求、提高市佔率，有了良性循環之後，才會再去琢磨新技術的成熟工藝，使其產生商業化優勢。深圳國際工業電池展上的固態電池從成本出發，磷酸鐵鋰的價格已經降至2000元/噸的區間，隨著今年行業大擴產，企業為獲得規模效應，採購規模進一步提高，液態鋰電池成本也是否會進一步淪為“白菜價”？再比如，“換電”一旦規模化了呢？不管是蔚來還是後入局的寧德時代，隨著換電站規模加速擴張，“車電分離”模式不再侷限於單一車企，換電模式已逐漸從小眾選擇變成了主流補能方式，未來換電效率有可能壓縮在1分鐘左右，成為了新的加油站。因此，我們面臨的是新世紀的愛迪生和福特的“油電之爭”。新技術未必成為主流，老技術未必被淘汰，兩者並非非此即彼的零和博弈，而是建立起不同梯隊、不同需求的生態。誰會存活下來，是符合商業規律的“自然選擇”的結果。但可以預見的是，只要市場自由，新入局者源源不斷，隨著規模擴張，價格也會被進一步“撇脂”，前沿技術最終會沿著“軍工/航空→高端乘用車→大眾市場”方向逐步普及。或許在5—10年內，中國成為人類歷史第一個“電池帝國”，並非是一個遙遠的夢想。 (吳曉波頻道)
