在新能源汽车产业迅猛发展的今天,固态电池正成为下一代电池技术的核心,也是中日两国车企争夺未来市场话语权的关键战场。这场较量不仅关乎技术创新,更将深刻影响全球新能源汽车产业的版图分布。
固态电池:新能源汽车产业的核心突破方向
自 1881 年第一辆电动车诞生以来,电池技术始终是制约电动车发展的核心瓶颈。从早期铅酸电池的低效率,到锂离子液态电池成为行业主流但仍面临能量密度、安全、充电速度等难题,电动车的每一次重大突破都与电池技术革新息息相关。
固态电池作为目前最具颠覆性的技术,具有安全性高、续航长、充电时间短、能量密度高等特性,是解决新能源汽车里程焦虑的绝佳电池方案。按照行业公布的信息,搭载固态电池的车型续航里程将超过 1000km,并且充电时间仅需 10 分钟。这背后主要是固态电池能量密度高,加上固态电解质机械强度很高,可以防止锂枝晶穿刺,能够使用比容量极高的锂金属负极材料,仅通过这一改进锂电池的能量密度就可以提升至 400W・h/kg 以上。
技术路线:差异化的突围之路
在固态电池的技术迷宫中,中日企业选择了截然不同的破局之路。日本主要押注硫化物固态电解质体系,这一选择源于 2011 年东京工业大学 Kanno 教授发明的硫化物固态电解质,攻克了固态电池离子电导率低的难关。
丰田凭借自 2000 年以来积累的约 1300 项固态电池相关专利,位居世界第一,全力押注硫化物固态电解质体系。这种电解质以超高的离子电导率著称,配合纳米级电极结构设计,丰田成功将电极与电解质的界面电阻降至行业最低水平,使得电池在充放电过程中稳定性远超同类产品。其研发实验室的数据显示,采用该技术的电池在 1000 次循环后容量保持率仍超 90%。
中国企业则采取了更为多元的策略,没有把鸡蛋放在一个篮子里。硫化物、氧化物、聚合物三线齐发,哪家先跑出来就用谁。以上汽集团为例,通过在电解质中融入自主研发的高聚物复合材料,不仅解决了传统固态电池离子传导效率低的难题,更通过三维网状结构设计,让电池在受到外力冲击时依然保持结构完整。在上汽集团与清陶能源合作中,通过电极表面改性技术上的突破,使电池的能量密度提升效率较传统方案提高了 30%。
研发投入:决心与力度的较量
在新能源汽车电池技术的竞争中,日本将固态电池视为关键发展方向,投入了 1.5 万亿日元深耕固态电池技术,以增强其在新能源汽车领域的竞争力。2021 年,日本就制定了固态电池的相关政策,次年,丰田、松下等电池企业组建了固态电池联盟,展现了其在这一领域的决心。
中国在意识到固态电池的重要性后,也迅速行动起来。2023 年,中国政府推出了 60 亿元的固态电池刺激计划,欧阳明高教授牵头成立了中国全固态电池产学研协同创新平台。危机感迫使中国车企在这一赛道加速投入,比亚迪、宁德时代以自研为主,上汽集团与清陶能源合作,蔚来与卫蓝新能源合作,长安汽车与重庆太蓝新能源合作,国轩高科、赣锋锂业等也在积极投入,形成了多点开花的局面。
量产计划:速度与挑战的博弈
在量产时间表上,中日企业展开了激烈的竞速。日本方面,丰田宣布其固态电池已经获得日本经济产业省的认证,将于 2026 年开始逐步生产全固态电池;本田公司则表示会从 2026 年 1 月份开始试验生产固态电池,其投资 430 亿日元建设的生产基地已初步具备量产能力;日产宣布计划在 2028 年上市量产全固态电池。
不过,日本企业的量产之路面临挑战。硫化物电解质高昂的制备成本和尚未成熟的产业链,使其商业化充满挑战。据测算,丰田固态电池的单瓦时成本较锂离子电池高出 3 倍以上,这一差距成为其大规模推广的最大障碍。
中国企业也在积极推进固态电池量产进程。2025 年 7 月,超 10 家中国企业披露了固态电池的进展或量产时间,东风、长安、比亚迪、宁德时代、国轩高科、一汽几乎都公布了大约 2027 年左右开始实现量产的计划。其中,国轩高科进展较快,2025 年 5 月宣布其全固态电池实验生产线已经搭建完成,进入预量产阶段,开始装车路测,其 “金石” 固态电池的 0.2GWh 中试产线已投入运行,相关产品进入装车测试与道路验证阶段,合格率突破 90%。
中国的优势在于拥有完善的新能源汽车电池生产产业链,只要技术完成突破,建成生产线的速度相对较快。但同时也面临着技术难题需要攻克和市场验证的挑战。
性能较量:多维竞争白热化
在能量密度的竞技场上,中日双方展开了激烈比拼。丰田宣称其固态电池在实际应用中能量密度可达 450~500Wh/kg,理想状态下甚至能触及 600Wh/kg 的天花板,这意味着搭载该电池的车型续航里程将突破 1200 公里大关。中国企业则以 “步步紧逼” 的姿态回应,计划 2026 年实现 400Wh/kg 以上全固态电池量产,2027 年进一步提升至 500Wh/kg,旗下部分车型的半固态电池目前已实现 1000km(CLTC 工况)的续航成绩。
充电速度的比拼更将竞争推向高潮。丰田以 “10 分钟充满电” 的目标直指燃油车的补能效率,试图从根本上改写电动车的使用体验。中国企业则采取更为务实的策略,部分车型搭载的半固态电池实现 12 分钟补能 400km,这一数据既满足了用户的日常使用需求,又与当前的充电基础设施完美适配。
在安全性与低温性能方面,双方也各有千秋。丰田的硫化物固态电池凭借不可燃的特性,从源头上杜绝了自燃隐患,在零下 30℃的极端环境中,仍能保持 15 分钟满充的高效性能。中国企业则以 “硬核防护” 技术构建起安全防线,其固态电池在针刺、200℃热箱等严苛测试中均保持零起火,90% 以上的低温容量保持率,为北方市场的电动车用户提供了保障。
产业化竞速:成本与规模的双重挑战
技术优势能否转化为市场胜势,量产成本是绕不开的关键。日本企业虽计划通过规模化生产降低成本,但硫化物电解质高昂的制备成本和尚未成熟的产业链,使其商业化之路充满荆棘。而且硫化物里最关键的锗、锆等原材料,八成要从中国购买,在供应链安全方面存在隐患。
中国企业则凭借中国完善的产业链优势,在成本控制方面展现出潜力。有数据显示,中国企业生产的半固态电池成本只有传闻中丰田方案的三分之一。中国在资源端也具有优势,全球六成锂矿、八成钴供应链在中国企业手里,设备国产化率九成以上,这为控制成本提供了有利条件。
未来展望:谁将主导新能源汽车产业?
固态电池的竞争是一场综合实力的较量,涉及技术研发、产业链配套、成本控制、市场应用等多个方面。日本在固态电池领域布局早、专利多,尤其在硫化物电解质方面有深厚积累,但面临成本高、产业链不成熟和市场规模有限的挑战。
中国则在研发速度、产业链完整性和市场规模方面具有优势,通过渐进式创新和多元技术路线降低风险,用市场反哺技术,用规模压低成本。虽然在专利数量上与日本还有差距,但近年来专利申请数量增长迅速,2024 年下半年申请的固态电池专利就是日本的三倍。
这场竞争远未结束,2027 年前后将是固态电池量产的关键窗口期。谁能率先突破量产密码,解决成本与性能的平衡问题,谁就将在全球电动车产业中占据有利位置,掌握未来的话语权。无论结果如何,这场技术较量都将推动固态电池技术的进步,最终惠及全球消费者,加速新能源汽车的普及。
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