德日2025推出固态电池原型车 中国锂电霸主将迎来竞争

日产汽车宣布将在2025年完成固态电池原型车，并在2028年向市场推出首款固态电池驱动汽车。图为日本车展上的日产汽车。（图／美联社）

中国电动车新秀在全球攻城略地之际，其动力电池生产商在全球市场的表现更为优异，宁德时代与汽车巨擘福特在美国合作建厂震惊全球。老牌汽车大国德国、日本对快速崛起的中国电动车业不敢轻忽，加速开发固态电池等关键材料，接连宣布将在2025年推出固态电池原型车，并计划于2028年上市。已然称霸车用锂电池的中国要如何应战，对未来全球电动车业将有决定性的影响。

锂离子电池与固态锂或钠电池工作原理比较。（图／NISSAN）

动力电池是快速发展的电动汽车最核心关键技术之一，也是发展电动车工业的重点。目前全球电动车用动力电池市占率前10名有6家是中国企业，这6家企业在全球总市占率达56%，中国在此行业的霸主地位难以动摇。不过，目前市面上动力电池几乎都是液态电解质传导的磷酸铁锂或三元锂电池，其缺点是能量密度较低、充电速度慢，电池寿命短、安全性较差，而且锂原料较为稀缺，因此全球汽车业界积极开发固态电池。

尤其是日本，挟着大量固态电池专利优势，3大汽车厂与电池业者合作开发速度愈来愈快。最近日产（NISSAN）欧洲研发中心资深副总裁摩斯（David Moss）表示，日产已经成功开发出商业化的全固态电池，将于2025年开始试生产，2028年推出固态电池驱动的全新电动汽车。同样在欧洲的汽车大国德国，知名宝马（BMW）集团不久前也宣布准备打造全固态电池试生产线，也预订在2025年推出首辆原型车。两大汽车王国在固态电池的进展互不相让，加上近几年在锂电池与电动车业有不少斩获的中国，固态电池成为投资界新宠，让这场电动车关键技术竞争更加激烈。

日产汽车网页上公布了最新开发固态电池生产设备原型。（图／NISSAN）

目前液态电池结构包括阳极、阴极、隔离膜，再加上液态电解质，而固态电池则是使用固态电极和固态电解质。因为固态的电解质能传导更大的电流，因此能提升电池容量。它的电解质采用玻璃化的锂或钠化合物，不只大幅提升锂电池的能量密度，让续航里程达到1000公里以上，也增加其安全性，并解决液态电解质腐蚀性造成的漏液问题，同时改善低温的表现，以及提高充电速度达数倍之多。专家因此认为，固态电池是动力电池的革命性突破，必然会成为车用电池的主流。

日产汽车开发的固态电池已完成，将在2025年前建造原型车，2028年向市场固推出态电池驱动汽车。（图／NISSAN）

由于前景看好，全球大型车企都投入大量人力与资源进行开发，中国也不例外，但是都还在研发阶段，目前仅德国宝马与日本日产公布了原型车与建立生产线的时程。倒是中国车企有几家推出液态与固态混的「半固态」电池做为过渡方案，不过专家分析称，这种半固态仍需要电解液与隔膜，只能算是液态电池的改良型，没有根本结构上的创新，以抽换概念进行宣传与炒作股价的意图相当明显。

目前日产公布的技术资料显示，其固态电池已完全没有电解液，因此能大幅提高电力储存与传输效率。而电解质如果是液态，高温时就会有沸腾的问题、低温会有凝结问题，如此会影响其储电能力与传导能力。就因为没有这些缺点，固态电池能量密度可以提高一倍，充电速度能提高3倍，电池制造成本相较液态锂电池可节省多达50%。这样的性能在动力电池市场上被认为是杀手级的产品，一旦上市，液态电池将很快遭到淘汰。

锂离子电池需要液态电解液进行电流传导，其蓄电量较低，充电速度慢，固态电池使用固态电极和固态电解质，能传导更大的电流，提升电池容量。（图／财团法人车辆研究测试中心）

过去固态电池成本太高，大约是液态电池的4倍之多，2010到2014年间日本在丰田汽车的带动下掀起一阵固态电池研究热潮，开发出大量的专利。其造价解决方案是开发出硫化物体系的固态电解质，才大幅降低了制造成本。目前来看，日产在技术上已经相当成熟，成本下降也有成果，已具备掀起市场更换固态电池风潮的实力。

为应对欧洲与中国强大的竞争力，日本投入动力电池技术开发的规模极为可观，在政府牵头下，由丰田、松下、京都大学、日本理化学研究院等38家汽车、电池、材料企业和科研机构联合起来，订定计划在2030年前后将固态电池组每千瓦小时的成本降至锂电池的30%。德国宝马、韩国三星也都结合了相关业者组织研发机构共同开发，也大约会在2~3年内启动固态电池量产。中国则提出2030年完成固态电池转换，进度上似乎比这些竞争对手慢了些。在德日宣布量产与上市规划后，目前在全球动力电池占据前几名的中国厂商，将要准备好迎接电动车业一番史诗级的激战。