坐飞机的人大概都有过这种体验:锂电池装在包里,心里总有点不踏实。把液态电解质换成固态陶瓷或聚合物,电池就能充得更快、用得更久、塞进更小的空间,关键是——更不容易起火。这就是固态电池被反复提起的原因。

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但这项技术已经"再过几年就量产"喊了十多年。实验室里它确实能跑通,麻烦出在两件事上。

第一件是枝晶。固态电解质配锂金属负极时,充电过程中会长出针状细丝,也就是枝晶,它们最终会顶穿电解质、让电芯短路。固态电解质本该在物理上挡住枝晶,可不少材料在枝晶像树根顶开混凝土地基那样钻过来时,自己先裂了。

第二件是规模化制造。量产需要大量无缺陷的类陶瓷薄片来做电解质,还需要干燥车间来组装,因为这类电解质容易和水反应。有意投产的厂商给出的价格区间不一,但多数预计到2030年代中期,固态电池的成本能和锂离子电池组持平。

进展也不是没有。比尔·盖茨投资的 QuantumScape 2010年在硅谷成立,围绕一类它称与锂兼容、不会生成枝晶的陶瓷材料做电池。联合创始人兼首席技术官 Tim Holme 说,团队此后"花了大约10年学习如何加工它,以满足所有其他要求"。

2025年,这家初创公司公布了一套专有的大规模制造方法,可以快速生产并热处理电池所用的陶瓷电解质。Holme 的说法是:"在陶瓷领域,从来没有人做到过这件事。"他提到,一万年来制造陶瓷都要把原料放进炉子里慢慢烧上几天,"我们找到了把它缩短到几分钟的办法"。

推这项技术的远不止一家。全球最大车企丰田早在2010年就启动了固态电池研究项目,如今正与能源和石油公司出光兴产合作建设试点工厂,承诺的指标是充电10分钟以内、续航最高745英里——如果兑现,是相当大的跨越。

在中国,占全球电池市场约40%的宁德时代也在猛攻固态电池,仅2024年就向一个研究项目投入近26亿美元。梅赛德斯则已在去年秋天给一辆 EQS 轿车装上固态电池,不间断行驶750英里后仍有余量。

能不能真正起量,还得看钱。车用电池市场够大,投资逻辑成立,但任何一点成本上浮通常都会转嫁给买家,所以第一批固态电动车电池必然更贵。

电网储能的买家也有顾虑。他们正忙着应付数据中心带来的用电需求增长,对还没走完降本曲线的新技术未必愿意下手。不过话说回来,储能时长远超锂离子电池典型8小时水平的前景,或许能让他们更容易被说服。

一些公司借用了聚变行业的打法:先攻近期市场、拿更好的毛利,用这笔钱养研发、压成本。加州的 Solid Energies 和总部在亚利桑那的 Sion Power 等固态电池企业,正考虑把电池卖给航空业或军方。

咨询机构 BloombergNEF 电池技术与供应链负责人 Evelina Stoikou 说:"这些行业对成本没那么敏感,通常需要的量也更小。这是验证概念的好办法,然后走完流程、拿到能生产并最终放大的试点工厂的资金。"

技术能跑通,钱也在,需求不远。但制造业里该有的未知数,一个都不会少。