半固态电池：离液态很近，离固态很远

整个上半年，半固态电池扎堆上车。上汽MG4有“半固态安心版”；蔚来有150kWh半固态电池包；奇瑞、广汽等车企也披露了半固态电池年内上车的计划。下游客户卖力推销，上游电池厂的生产线自然火力全开。中创新航和蜂巢能源等电池公司，已经承诺下半年量产半固态电池。

与此同时，史上最严电池安全令实施在即，动力电池热失控后“不起火不爆炸”成为强制要求，似乎是半固态电池上车的关键因素。

但半固态电池，真有那么好吗？

离液态很近，离固态很远半固态电池这个名字很容易让人望文生义，理解为“半个固态电池”、“做到一半的固态电池”。但从产品属性看，半固态电池更接近液态电池的增强改良版。

从结构看，两者都是三明治结构，在电芯单体内部，中间一层是隔膜，上下两层分别是正极和负极。

从材料看，半固态电池和液态电池的材料基本相通，正极沿用磷酸铁锂和三元锂，负极主要在石墨和硅碳负极上做文章。

不仅如此，电解质的作用也更多是运输离子，隔膜则负责隔离，防止正负极接触短路。

在锂电池内部，锂离子往返两极运动，来实现电池的充放电。液态锂电池的正负极和隔膜完全浸润在电解液里，锂离子相当于在泳池里游泳。

半固态电池，顾名思义是将泳池里的水排出一部分，换成固态物质。液体减少了，但电解质的作用没有根本性改变。

因此，半固态电池仍然具备液态电池特有的属性，反而离固态电池差的挺远。

锂离子电池内部

也就是说，液态电池-半固态电池-固态电池并不存在连贯的技术迭代，固态电池和前两个东西，完全是两个物种。

全固态电池“含水量”几乎为零，拿掉了隔膜，电解质负责隔离。同时，固态电解质又普遍支持更高的工作电压，不像液态电解质，电压一高就容易罢工分解。

因此，固态电池天然能配高电压、高容量的正极材料，让能量密度一举突破500Wh/kg。

产品相近相远，某种程度上也决定了产线和工艺的兼容性。

在液态锂电池的基础上，半固态电池偏向小修小澳，全固态电池几乎要推倒重来。

半固态电池和液态电池的工艺设备可以极大程度兼容，部分只需要增加一条隔膜产线和固态电解质的涂布工艺[1]，也有极端基于工艺改进完全兼容现有产线的情况[2]。

反观全固态电池，液态电池产线最多70%的设备无法直接使用，需要淘汰更新。更有从业者早年发声：全固态电池和液态电池一样的地方只有充放电流程[3]。

对应的，全固态电池生产线改造成本极高，按照行业数据测算，单GWh投资约是传统液态电池产线的2倍以上。

虽然半固态和全固态电池有着本质区别，但不可否认，存在即合理这句话是有道理的。

还得继续等“半固态电池”名声大噪的背后，反映了一个现实问题：

液态电池的性能逐渐逼近极限，全固态电池距离大规模装车又很遥远。无论资本还是产业界都需要一个能两相平衡的折中方案。

过去十几年，产业界一直不遗余力提高动力电池的能量密度，力求在有限的底盘里塞入更多电量，延长续航里程。主要体现在两大手段：

一是换材料，正负极是电芯重要的组成部分，也决定了电芯理论能量密度的上限。

比如正极材料从磷酸铁锂切换到三元锂，从中镍到高镍三元；负极材料从石墨到硅基再到下一代材料金属锂，每一次材料的迭代，核心目的都是提高能量密度。

二是结构优化，当材料配方已经没有明显进步，就必须在现有的空间里施展拳脚。

相同化学体系下，电池形态从小圆柱到大圆柱，从圆柱到排列组合后几乎没有空隙的长刀短刀电池，甚至取消模组的CTP和更精简的CTC结构，都是为了换取包大的空间利用率。

但走到今天，大的创新几乎已经先后完成，动力电池的能量密度也触及到了天花板。

传统的CTM集成方式到现在流行的CTP、CTC

全固态电池是公认的动力电池终极方案，研究认为能量密度理论上限能突破900Wh/kg，什么意思？

一台百公里电耗16kWh的中大型纯电车，续航1500km大约需要240kWh电量。如果参考现有的三元锂电池Pack，重量得逼近1吨，车重轻松突破3吨。若使用全固态电池，重量可能只有三分之一。

另外，全固态电池也完美解决了动力电池既要又要的问题。

在液态锂电池中，三元锂能量密度高，稳定性较差；磷酸铁锂性格稳定，缺点是能量密度偏低，容易让电动车变得又笨又重。反观全固态电池，鱼和熊掌全都要。

但完美的技术路线总是有这样那样的难题，全固态电池也不例外，概念兴起于上世纪70年代，至今仍未实现量产。

在需要攻克的技术难题里，固固界面是典型代表。在液态电解液中，离子运动很容易，而全固态电池的电解质和电极都是刚性固体，不仅很难贴合，也给离子运动造成了极大阻碍，快充性能先天不足。

也是在这样的背景下，打着擦边球的半固态电池出现了。

相比液态锂电池，半固态电池的能量密度和安全性双双提高，产品本身并没有错，但说到底不是“半个全固态”，离真正的全固态也相去甚远，名字惹人误会。

去年年中，宁德时代高管曾点名批评固态电池行业的歪风邪气：资本热度比产业热度高。工信部也看在眼里，着手制定国标，准备将动力电池一分为三，即液态电池、混合固液电池和固态电池。

也就是说，打着“半固态”旗号的电池，未来会一律并入“固液电池”。

来源：全国标准信息公共服务平台

至于固液混合电池的生命期有多长，最终取决于终极技术的成熟速度。

何况制造业的大多数门类，原型开发只是第一步，接下来还有两座大山：能不能量产？良率有多高？对动力电池来说，还有漫长的验证和测试过程。

如果只生产一块纯粹用于测试和验证的固态电池，大部分电池公司都能做出来。但要稳定成规模的量产、生产成本可控、经过严格的测试装车，是全固态电池面临真正的难题。