全固態(tài)電池是未來(lái)能源領(lǐng)域的關(guān)鍵制高點(diǎn)，正處于邁入產(chǎn)業(yè)化階段的關(guān)鍵窗口期。當(dāng)前，全球范圍內(nèi)全固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入白熱化階段，呈現(xiàn)出多技術(shù)路線并行、專利布局加速、跨國(guó)合作與區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)交織的復(fù)雜態(tài)勢(shì)。

躋身全球第一方陣

我國(guó)全固態(tài)電池在科研產(chǎn)出、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和場(chǎng)景應(yīng)用等多方面均保持國(guó)際領(lǐng)先水平，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

我國(guó)全固態(tài)電池科研產(chǎn)出處于全球第一方陣。我國(guó)發(fā)表的全固態(tài)電池論文數(shù)量急速增長(zhǎng)，年度發(fā)表論文數(shù)量從2015年的21篇增加到2023年的562篇，居全球首位。突破性成果不斷涌現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和清華大學(xué)等突破了固—固界面接觸等世界性難題，為全固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)開(kāi)辟了新路。

我國(guó)成為全固態(tài)電池主要技術(shù)來(lái)源國(guó)。從技術(shù)來(lái)源看，全球固態(tài)電池領(lǐng)域的專利申請(qǐng)中，約37%來(lái)自日本，約30%來(lái)自中國(guó)。從專利布局看，中國(guó)已經(jīng)超越日本，成為全球固態(tài)電池專利布局最多的市場(chǎng)，占比約35%。從專項(xiàng)技術(shù)看，我國(guó)全固態(tài)電池電解質(zhì)技術(shù)專利申請(qǐng)量居世界首位，約占全球比重為39%。

我國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與國(guó)際領(lǐng)先水平同步。從國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程看，全固態(tài)電池正處于中試向小批量生產(chǎn)過(guò)渡階段，預(yù)計(jì)2027年開(kāi)始小規(guī)模量產(chǎn)，2030年有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。以寧德時(shí)代、國(guó)軒高科等為代表的領(lǐng)軍企業(yè)在技術(shù)成熟度、中試線建設(shè)和良品率方面與國(guó)際先進(jìn)水平一致。

我國(guó)全固態(tài)電池應(yīng)用向多元場(chǎng)景拓展。整體看，汽車仍是全固態(tài)電池最大應(yīng)用領(lǐng)域。得益于能量密度高、安全性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，全固態(tài)電池成為解決傳統(tǒng)領(lǐng)域需求痛點(diǎn)問(wèn)題、促進(jìn)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿A(chǔ)，應(yīng)用領(lǐng)域正從電動(dòng)汽車向電動(dòng)垂直起降飛行器、人形機(jī)器人、消費(fèi)電子、儲(chǔ)能等領(lǐng)域延伸。

發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)

我國(guó)全固態(tài)電池在多方面領(lǐng)先的同時(shí)，仍面臨技術(shù)積累不足、部分技術(shù)瓶頸難突破和產(chǎn)業(yè)體系轉(zhuǎn)換存在惰性等困難，在與主要國(guó)家爭(zhēng)奪技術(shù)主導(dǎo)權(quán)、開(kāi)展國(guó)際合作等方面處于不利位置。

當(dāng)前，國(guó)外正在加速布局，我國(guó)面臨被“換道超車”風(fēng)險(xiǎn)。一方面，全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)加大對(duì)全固態(tài)電池的政策支持。美歐日韓等通過(guò)制定戰(zhàn)略、加大資金支持、出臺(tái)專門(mén)政策等措施，加速體系化布局，以爭(zhēng)奪下一代電池技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。另一方面，全球范圍內(nèi)，傳統(tǒng)車企、電池制造巨頭以及專注于固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)新企業(yè)，紛紛積極投身全固態(tài)電池賽道，形成多元化競(jìng)爭(zhēng)格局。

技術(shù)瓶頸亟待突破，存在路線不確定風(fēng)險(xiǎn)。從技術(shù)自身發(fā)展看，全固態(tài)電池部分關(guān)鍵核心技術(shù)需加強(qiáng)攻關(guān)，主要包括電池失效機(jī)理等基礎(chǔ)性問(wèn)題，以及固—固界面、鋰枝晶生長(zhǎng)機(jī)制和離子運(yùn)輸機(jī)制等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。從路線選擇看，全固態(tài)電池研發(fā)主要集中在硫化物、氧化物和聚合物三條技術(shù)路線，不同地區(qū)企業(yè)在技術(shù)路線選擇上呈現(xiàn)差異化。目前，全固態(tài)電池技術(shù)路線尚未實(shí)現(xiàn)完全收斂，三條路線在離子電導(dǎo)率、穩(wěn)定性、成本及技術(shù)成熟度上各具優(yōu)劣，兼顧所有要求的“完美方案”仍未形成。我國(guó)在主要路線均有布局，但面對(duì)層出不窮的新方案和新技術(shù)，仍有錯(cuò)失領(lǐng)先地位的可能。

技術(shù)積累深度不夠，缺乏具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)主體。我國(guó)在全固態(tài)電池領(lǐng)域活躍企業(yè)數(shù)量最多，但在技術(shù)積累深度方面與國(guó)外仍有差距。在全固態(tài)電池及電解質(zhì)材料專利申請(qǐng)量排名前三十的機(jī)構(gòu)中，日本、中國(guó)、韓國(guó)和歐洲企業(yè)數(shù)量分別為17家、7家、5家和1家，排名前十的均為日韓企業(yè)。我國(guó)技術(shù)積累相對(duì)薄弱、專利布局處于相對(duì)劣勢(shì)，在未來(lái)研發(fā)和全球市場(chǎng)開(kāi)拓中，可能面臨技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。

產(chǎn)業(yè)體系面臨重構(gòu)，一定程度上存在轉(zhuǎn)換惰性。全固態(tài)電池量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)臨近，它將引發(fā)的不僅是技術(shù)更迭，更是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈的重構(gòu)。我國(guó)已基于液態(tài)電池和半固態(tài)電池建立了從原料及基材生產(chǎn)、電芯及電池包裝配、裝備制造到電池回收的完整產(chǎn)業(yè)鏈，向全固態(tài)電池轉(zhuǎn)換將對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈造成沖擊。此外，我國(guó)全固態(tài)電池安全測(cè)試、壽命評(píng)估、市場(chǎng)準(zhǔn)入等標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，或陷入“技術(shù)領(lǐng)先卻失語(yǔ)國(guó)際”困境。

合作研發(fā)趨勢(shì)明顯，但我國(guó)創(chuàng)新協(xié)同度不高。全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)是體系化競(jìng)爭(zhēng)，跨機(jī)構(gòu)和跨國(guó)界的協(xié)同創(chuàng)新是全固態(tài)電池創(chuàng)新的重要趨勢(shì)。日本以舉國(guó)之力推動(dòng)全固態(tài)電池商業(yè)化，建立官—產(chǎn)—學(xué)聯(lián)盟。韓國(guó)政府推動(dòng)LG新能源、SK On、三星SDI等動(dòng)力電池企業(yè)成立電池聯(lián)盟。美國(guó)能源部設(shè)立“Battery500聯(lián)盟”，加強(qiáng)跨部門(mén)和跨領(lǐng)域合作。對(duì)比而言，我國(guó)全固態(tài)電池創(chuàng)新仍存在認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)同等問(wèn)題。

完善協(xié)同創(chuàng)新體系

推動(dòng)我國(guó)全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展，需強(qiáng)化頂層戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)財(cái)稅、標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)、場(chǎng)景、國(guó)際合作等政策協(xié)同部署，加快推動(dòng)技術(shù)迭代，提升產(chǎn)業(yè)柔性轉(zhuǎn)換能力，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。

第一，加強(qiáng)全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略部署。加快研究制定全固態(tài)電池綜合性戰(zhàn)略規(guī)劃，圍繞全固態(tài)電池基礎(chǔ)和關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)、材料和裝備協(xié)同發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)制定等進(jìn)行系統(tǒng)化布局。針對(duì)裝備升級(jí)和市場(chǎng)推廣等形成專門(mén)財(cái)稅支持政策，階段性采用終端應(yīng)用補(bǔ)貼、稅收減免、示范推廣等政策工具，強(qiáng)化早期市場(chǎng)培育。充分發(fā)揮我國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)人形機(jī)器人、低空裝備等與全固態(tài)電池協(xié)同創(chuàng)新，以新場(chǎng)景新應(yīng)用為牽引加速技術(shù)迭代和熟化。

第二，強(qiáng)化全領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)布局。建立全固態(tài)電池技術(shù)路線圖與動(dòng)態(tài)評(píng)估機(jī)制，定期組織全球技術(shù)評(píng)估，跟蹤硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物等主流固態(tài)電解質(zhì)路線的進(jìn)展與瓶頸，動(dòng)態(tài)調(diào)整支持重點(diǎn)。推動(dòng)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)同步推進(jìn)，加快性能、市場(chǎng)、安全和測(cè)試等標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)布。加快知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，圍繞全固態(tài)電池關(guān)鍵環(huán)節(jié)開(kāi)展專利積累和儲(chǔ)備，結(jié)合市場(chǎng)拓展戰(zhàn)略有針對(duì)性加強(qiáng)海外專利布局。

第三，完善協(xié)同創(chuàng)新體系。圍繞材料改性、界面工程及規(guī)?；苽浼夹g(shù)，加強(qiáng)跨學(xué)科跨主體協(xié)同攻關(guān)，形成全固態(tài)電池的材料、電芯、系統(tǒng)集成試驗(yàn)制備能力。支持科技領(lǐng)軍企業(yè)建設(shè)全固態(tài)電池創(chuàng)新聯(lián)合體，帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)以及高校和科研院所整體創(chuàng)新能力提升，重塑產(chǎn)業(yè)體系競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。加大對(duì)全固態(tài)電池創(chuàng)新平臺(tái)支持力度，鼓勵(lì)建設(shè)人工智能驅(qū)動(dòng)的研發(fā)平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)、中試平臺(tái)和公共測(cè)試平臺(tái)等，提高共性技術(shù)和服務(wù)供給水平。

第四，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)體系轉(zhuǎn)換靈活性。鼓勵(lì)電解質(zhì)的氧化物、硫化物、聚合物等多元路線并行研發(fā)與競(jìng)爭(zhēng)，避免鎖定特定技術(shù)路線。構(gòu)建“平臺(tái)化+模塊化”產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，政府牽頭建立國(guó)家級(jí)研發(fā)中試平臺(tái)，聚焦界面工程、規(guī)?；苽涔に嚨汝P(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)材料、設(shè)備、電芯與整車企業(yè)形成模塊化協(xié)作聯(lián)盟，降低產(chǎn)線轉(zhuǎn)換成本，實(shí)現(xiàn)從材料體系到電池包設(shè)計(jì)的快速重構(gòu)。豐富金融支持工具，設(shè)立產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型基金，專項(xiàng)支持企業(yè)產(chǎn)線柔性化改造與技術(shù)轉(zhuǎn)換。

第五，引導(dǎo)企業(yè)有序開(kāi)展國(guó)際合作。加強(qiáng)與新興市場(chǎng)在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)品出口、企業(yè)合資、研發(fā)共建等全方位合作。密切跟蹤國(guó)外相關(guān)政策動(dòng)態(tài)，鼓勵(lì)企業(yè)聯(lián)合應(yīng)對(duì)海外市場(chǎng)潛在風(fēng)險(xiǎn)，支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)聯(lián)合出海，圍繞關(guān)鍵礦產(chǎn)等構(gòu)建穩(wěn)定的海外供應(yīng)鏈體系。

(作者徐海龍、蘇楠分別為中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院副研究員、研究員)