中日韓全軍覆沒(méi)，固態(tài)電池已經(jīng)布局10多年，為何卻還不能量產(chǎn)？

作品聲明：內(nèi)容取材于網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)下的全球新能源車市，已然步入白熱化的深水區(qū)。回望過(guò)去的歲月，一組殘酷的數(shù)據(jù)足以讓日本汽車工業(yè)的高層感到窒息。在這個(gè)曾經(jīng)依靠燃油車獨(dú)步天下的國(guó)度，國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量竟然只占汽車總市場(chǎng)的百分之二點(diǎn)五。

形成鮮明對(duì)比的是，大洋彼岸的中國(guó)市場(chǎng)新能源滲透率一路狂飆。眾所周知，日本曾憑借舉國(guó)體制豪賭氫能源賽道。

日本試圖彎道超車。結(jié)局極其慘烈。氫燃料乘用車始終無(wú)法沖破基礎(chǔ)設(shè)施與高昂成本的枷鎖。大規(guī)模商業(yè)化徹底失敗。錯(cuò)失液態(tài)鋰電池發(fā)展黃金窗口期的日本，眼看燃油車帝國(guó)的城墻一塊塊剝落。日本車企的市場(chǎng)份額在全球范圍內(nèi)節(jié)節(jié)敗退。

對(duì)于這位昔日燃油車霸主而言，全固態(tài)電池絕對(duì)是最后一張逆天改命的底牌。為了奪回失去的疆土，日本政府近乎不遺余力地砸下重金。

拿批準(zhǔn)的四個(gè)固態(tài)電池研發(fā)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，最高的一筆政府補(bǔ)貼高達(dá)48.5億人民幣。韓國(guó)同樣陷入技術(shù)焦慮。韓國(guó)政府公布產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略計(jì)劃。他們要在2030年前瘋狂砸入20萬(wàn)億韓元用于固態(tài)電池研發(fā)。大洋彼岸的美國(guó)更是將固態(tài)電池規(guī)模化生產(chǎn)直接寫進(jìn)國(guó)家級(jí)藍(lán)圖。

然而，極具黑色幽默的現(xiàn)實(shí)擺在眼前。早在2006年，豐田等巨頭就已經(jīng)開(kāi)始在這個(gè)領(lǐng)域瘋狂囤積專利。時(shí)至今日，十多年的光陰如白駒過(guò)隙。那些曾經(jīng)信誓旦旦要在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)上大放異彩的量產(chǎn)計(jì)劃，早已碎了一地。時(shí)間表一推再推，仿佛在嘲笑全人類的工程極限。為何全球頂尖科技巨頭在這條賽道上屢戰(zhàn)屢敗？外界甚至產(chǎn)生一種“全軍覆沒(méi)”的蒼涼感。

要洞悉這場(chǎng)全球科技巨頭集體受挫的內(nèi)核，人們需要從最微觀的物理世界尋找答案。 傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的核心構(gòu)造其實(shí)非常精簡(jiǎn)。無(wú)非是正極、負(fù)極、隔膜，以及充斥其間的液態(tài)電解液。

在充放電過(guò)程中，帶正電的鋰離子就像勤勞的搬運(yùn)工。它們穿過(guò)隔膜，在液態(tài)電解液這個(gè)“游泳池”里來(lái)回游動(dòng)。悲劇的根源恰恰在于這池水。

目前主流電解液由六氟磷酸鋰、有機(jī)溶劑等調(diào)配而成。它天生具備易燃易揮發(fā)的致命弱點(diǎn)。一旦車輛遭遇猛烈撞擊，外部力量刺穿電池內(nèi)部隔膜。正負(fù)極直接接觸引發(fā)短路。瞬間的高溫就會(huì)讓這些有機(jī)溶劑如同被點(diǎn)燃的火藥桶般猛烈爆發(fā)。

為了徹底掐斷這根導(dǎo)火索，科學(xué)界給出的解法極其干脆。科學(xué)家把這池易燃液體抽干，換成絕對(duì)安全并且不可燃的固態(tài)電解質(zhì)材料。

這不僅讓電池具備免疫起火的超強(qiáng)體質(zhì)，更釋放了巨大的內(nèi)部空間。固態(tài)電解質(zhì)完全不畏懼短路。工程師們可以肆無(wú)忌憚地?fù)Q上能量密度極高的硅碳負(fù)極甚至純金屬鋰負(fù)極。如此一來(lái)，一輛車的純電續(xù)航里程可以輕輕松松突破1000公里大關(guān)。

理論看似無(wú)懈可擊，實(shí)施起來(lái)卻布滿令人絕望的深淵。當(dāng)鋰離子失去液體的潤(rùn)滑，被迫進(jìn)入致密的固體內(nèi)部進(jìn)行遷移時(shí)，阻力呈指數(shù)級(jí)暴增。這就好比一個(gè)人在清澈泳池里可以如魚得水。如果把泳池填滿堅(jiān)硬沙子，還要強(qiáng)行游動(dòng)，那簡(jiǎn)直舉步維艱。物理學(xué)上將此稱之為“離子電導(dǎo)率”極其低下。

為了攻克離子在固體中游不動(dòng)的世界級(jí)難題，全球材料學(xué)家們分化出三條充滿荊棘的技術(shù)路線。每一條都寫滿血淚史。

其一，率先折戟沉沙的是聚合物路線。歐洲人曾對(duì)它寄予厚望。早在2011年，法國(guó)博洛雷集團(tuán)極為激進(jìn)地推出一款純電動(dòng)車。它成為人類歷史上首款搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車型。這款車主打極致安全。代價(jià)卻極其荒誕。聚合物材料的離子電導(dǎo)率在常溫下低得令人發(fā)指。

它僅僅是傳統(tǒng)電解液的百分之一不到。為了讓鋰離子勉強(qiáng)活動(dòng)起來(lái)，這款車在啟動(dòng)前，必須先硬生生把電池加熱到60度以上。

如果在嚴(yán)寒冬季，車主大概只能眼睜睜看著這塊冰冷的“板磚”發(fā)呆。再加上僅有120公里的可憐續(xù)航以及高昂售價(jià)，這種逆人性的工業(yè)產(chǎn)品最終只能淪為時(shí)代的棄兒。聚合物路線在乘用車領(lǐng)域幾乎被判死刑。

其二，美日韓巨頭們吸取教訓(xùn)，轉(zhuǎn)身?yè)湎蛐阅茏顬檎训牧蚧锫肪€。從微觀結(jié)構(gòu)來(lái)看，硫化物的晶體結(jié)構(gòu)為鋰離子提供極為寬闊的遷移通道。其離子電導(dǎo)率甚至能夠媲美液態(tài)電解液。這本該是足以終結(jié)傳統(tǒng)燃油車的終極武器。

大自然在賦予它超強(qiáng)性能的同時(shí)，也給它上了一道近乎無(wú)解的詛咒。硫極其活潑并且脆弱。一旦它接觸到空氣中微量水分甚至氧氣，就會(huì)發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)。它會(huì)釋放出劇毒且極易爆炸的硫化氫氣體。

這種地獄級(jí)別的嬌貴屬性，要求電池在制造過(guò)程中必須身處絕對(duì)干燥以及充斥惰性氣體的極端苛刻環(huán)境中。任何一絲工藝疏忽都會(huì)釀成慘劇。

更為致命的是成本。拿合成這種電解質(zhì)的硫化鋰來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)價(jià)格高得令人咋舌。每噸售價(jià)逼近480萬(wàn)元人民幣。對(duì)比之下，傳統(tǒng)液態(tài)電解液核心原料六氟磷酸鋰每噸僅僅只需8萬(wàn)元上下。幾十倍的成本鴻溝宛如一道天塹。這也無(wú)情解釋了豐田手握全球最多固態(tài)電池專利，卻只能眼睜睜看著量產(chǎn)時(shí)間表一推再推的現(xiàn)實(shí)。車企深深陷入無(wú)盡的跳票泥潭。

在這場(chǎng)似乎看不到盡頭的全球技術(shù)長(zhǎng)跑中，中國(guó)企業(yè)展現(xiàn)出極度務(wù)實(shí)的工程智慧。 他們將重兵囤積在氧化物路線。氧化物材料天生具備極高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。它不怕水也不怕氧。成本也相對(duì)可控。

它也有一個(gè)讓人頭疼的硬傷。質(zhì)地過(guò)于堅(jiān)硬。當(dāng)硬邦邦的固態(tài)電解質(zhì)與同樣堅(jiān)硬的正負(fù)極材料接觸時(shí)，界面之間會(huì)產(chǎn)生大量微觀縫隙。這導(dǎo)致鋰離子無(wú)法順暢通過(guò)。

為了打破僵局，中國(guó)工程師們大膽引入“半固態(tài)”這種極具東方哲學(xué)的過(guò)渡方案。工人們?cè)谘趸镫娊赓|(zhì)中滴入約10%的液態(tài)電解液。這就如同給生銹齒輪注入潤(rùn)滑油。它完美解決剛性接觸痛點(diǎn)，同時(shí)又將安全性提升到一個(gè)前所未有的高度。

縱觀人類工業(yè)發(fā)展史，任何一次底層技術(shù)顛覆，從來(lái)都伴隨無(wú)數(shù)次試錯(cuò)與破滅。中日韓在這個(gè)賽道上的十年苦旅絕非一場(chǎng)徒勞無(wú)功的荒誕劇。那些堆積如山的失敗數(shù)據(jù)與報(bào)廢試驗(yàn)品，正是鋪墊通往未來(lái)帝國(guó)的高昂基石。

現(xiàn)如今的電池江湖，早已不再是單純的商業(yè)博弈。它更是大國(guó)之間關(guān)于高端制造業(yè)控制權(quán)的生死角逐。破曉前的黑暗總是最為漫長(zhǎng)并且寒冷。雖然距離那塊完美、廉價(jià)并且極致安全的純固態(tài)電池走進(jìn)千家萬(wàn)戶還有一段路要走，但在漫長(zhǎng)戰(zhàn)役中，腳踏實(shí)地的務(wù)實(shí)者終將親手推開(kāi)新時(shí)代大門。