隨著新能源汽車產業持續發展，電動汽車的續駛里程和安全越來越受到人們的關注，而這些特性都集中體現在動力鋰離子電池上。假如說鋰離子電池打開了電動汽車時代的大門，那么固態電池或許能讓電動汽車的發展再上一個新臺階。作為全球數一數二的車企，豐田汽車日前宣布，到2030年將投資1.5萬億日元（約合人民幣881億元），用于車用動力鋰離子電池的研發、生產和配裝。其中，研發層面的投資額為5000億日元，用于將動力鋰離子電池的成本削減一半，并打造新型鋰離子電池，包括固態電池。在豐田大舉投資加快研發的同時，寶馬、福特、大眾等跨國車企也在積極投資固態電池初創公司，全球固態電池領域的競爭進一步升溫。

日系車企大手筆促自研

眾所周知，豐田在電動化領域可謂“不走尋常路”，當海外競爭對手大眾集團、戴姆勒、寶馬、通用汽車、福特，以及日本本土同行日產、本田等汽車廠商競相轉向純電動技術路線時，豐田依然不緊不慢，保持著自己的步調。

在豐田的電動化戰略中，油電混合動力車占據了相當大的比重。豐田于1997年推出了全球首款量產混合動力車——普銳斯，截至目前，旗下混合動力車累計銷量已經突破1800萬輛。該公司此前預測，到2030年，豐田電氣化車輛的年銷量將達到800萬輛，其中200萬輛為純電動汽車和氫燃料動力鋰電池車。也就是說，現階段豐田的電動化轉型仍以混動為主。

雖然豐田在電動化領域轉型遲緩招致一些批評之聲，但從現實的角度來看，混動技術正源源不斷地為豐田供應現金流。實際上，展望未來，豐田一直在為發力純電動進行技術儲備。當前，鋰離子電池技術是純電動汽車的主流，而豐田正在抓緊研發，目標是在2030年之前供應升級版的新型鋰離子電池，重要路徑包括：液態電池的材料進化、電池結構革新、全固態電池。

其中，豐田有關固態電池的研發已持續多年，并取得了一些階段性進展。歐洲專利局與國際能源署此前公布的一份報告顯示，豐田10余年來一直在研發下一代電池，2014～2018年，豐田提交的固態電池專利申請數量一直位居榜首。去年四月，豐田與松下成立了一家電池合資公司，核心業務之一就是固態電池。在日本，配裝豐田全固態電池的電動汽車于去年八月正式取得牌照，開啟路試。為了解決電池循環壽命短的問題，豐田還表示，今后將繼續研究、開發固體電解質材料。豐田首席技術官前田正彥表示，豐田十分看好固態電池的前景，預計在2025年之前將下一代電池投入實際應用。

在此次大手筆的電池投資規劃中，豐田釋放出一個信號，那就是加碼純電動技術，而固態電池將是豐田發展純電動技術的一個重要籌碼。傳統液態鋰離子電池的能量密度上限被公認為是300Wh/kg，而固態電池理論上的能量密度可達700Wh/kg，且安全性高、循環壽命長，成為未來鋰離子電池的重要發展方向之一。固態電池重要用于純電動汽車，而前田正彥指出，假如工程師能在功率輸出的穩定性方面找到平衡，那么豐田考慮將固態電池的應用延伸到混動車上。

事實上，不少人認為，與大眾、戴姆勒等公司相比，豐田設置的電動汽車銷量目標過于保守，但日本東海綜合研究所高級分析師杉浦誠司表示，豐田可能做出了正確的決定，因為這種策略可以為其爭取一些時間，使之專注于開發和量產固態電池，而固態電池有望帶動電動汽車產業取得新的突破。彭博新能源財經曾公布一份報告稱，假如固態電池全面投產，其生產成本可能是目前鋰離子電池的40％。

除了豐田外，本田也在社長三部敏宏的領導下加快了對固態電池的研發，計劃今年晚些時候嘗試啟動示范生產線，并希望在2025～2030年將固態電池配裝在量產車上。另外，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）此前曾網羅數十家日本車企、電池廠商、材料廠商、大學、研究機構等，共同開展固態電池領域相關基礎研究。

歐美車企押寶“潛力股”

與日系車企堅持自主研發相比，歐美車企更青睞通過押寶固態電池初創公司的方式，來掌控這項技術。例如，SolidPower是一家位于美國科羅拉多州的固態電池初創公司，專注于固態電池的研發、生產和銷售。早在2017年，寶馬和福特宣布投資SolidPower，并于今年進一步擴大投資。去年十月，SolidPower宣布其第一代全固態鋰金屬軟包電池開始進入量產，能量密度達到320Wh/kg。

在寶馬和福特的支持下，SolidPower日前宣布，將在美國科羅拉多州建設第二座廠，新廠將擴大全固態電池關鍵材料的產量，包括每年生產多達30噸的硫化物基固體電解質材料，較目前的產量新增20多倍。按計劃，寶馬和福特將在2022年向其采購全固態電池，并在試驗車上進行測試。SolidPower還有意借殼上市，該公司首席執行官道格·坎貝爾稱，通過合作與融資，SolidPower爭取盡快將固態電池技術應用在電動汽車上。另外，現代汽車和三星集團旗下風投機構也參與過對SolidPower的投資。

與之相比，另一家固態電池領域的“明星”公司QuantumScape則得到了大眾集團、上汽集團、比爾·蓋茨等知名公司和商界人士的支持，并于去年實現借殼上市。大眾集團是其大股東，于2018年向其注資1億美元，去年宣布追加2億美元投資。今年五月，QuantumScape與大眾集團達成協議，計劃于年底前選定雙方合資的固態電池試點廠，目標是在2024年之前建立一條生產線，使得大眾能在2025年推出配裝固態電池的電動汽車。

據悉，廠很可能會選址在德國薩爾茨基特，這里也是大眾集團的電池生產基地之一。據今年三月大眾集團“電池日”透露的信息，大眾集團正在布局磷酸鐵鋰離子電池、高錳三元鋰離子電池、鎳鈷錳三元電池以及固態電池。不過，在大眾看來，固態電池才是未來車輛動力鋰離子電池的最終形態，2025年之后可以投入應用。

除了大眾集團外，QuantumScape近日向美國證券交易委員會（SEC）披露的一份文件顯示，其剛剛與一家營收排名全球前10的整車公司簽訂了合作協議，將合作評估固態電池原型，并供應相關產品。

2025～2030年商業化可期

雖然固態電池性能優異，但技術門檻也很高，業內普遍認為，固態電池大規模商業化應用還需時日。寧德時代此前坦言，公司已在固態電池領域進行了多年研究，但現階段全固態電池仍有不少技術難題未解，例如固態擴散和液態擴散難度不是一個數量級，沒徹底解決之前很難從根本上做好固態電池。“公司研發固態電池已有多年，處于國內第一梯隊，可做出固態電池樣品，但相關指標離商業化應用還有較長距離。”寧德時代有關人士表示。

“據我們的觀察，沒有哪家電池生產商或汽車制造商不關注固態電池的。”德國弗勞恩霍夫協會系統與創新研究所高級科學家克里斯托弗·尼孚表示，“像豐田這樣的公司已經具備了一些優勢，因為他們已經進行了很長時間的內部研發，而且可能已經了解要構建怎么樣的供應鏈了。”不過，豐田并沒有那么樂觀，前田正彥指出：“技術瓶頸依然不少，由于固態電池不使用電解液，離子導電率大幅降低，且固態電解質界面接觸性較差。我們希望能一一攻克這些難題。”

另外，就在今年一月，我國造車新勢力公司之一——蔚來汽車宣布，其計劃2022年推出的新車將搭載150kWh固態電池，從而使得續駛里程達到1000公里。不過，這更像是一個噱頭，蔚來要使用的固態電池，準確地說應該是半固態電池，仍帶有液態電解質，與豐田、本田等公司正在研發的全固態電池并不是一回事。

美國GuidehouseInsights能源咨詢公司首席分析師薩姆·阿布薩米德指出，固態電池最大的問題是其至今仍未走出實驗室階段，量產難度較大。有關固態電池在量產車上的應用，不少車企將時間節點設定為2025年及之后，例如現代汽車和寶馬計劃在2030年前為量產車配裝固態電池。