固態(tài)電池是相對(duì)于液態(tài)電池而言的，一般是指固態(tài)鋰離子電池。它用固態(tài)電解質(zhì)替代了后者的液態(tài)電解質(zhì)和隔膜。與液態(tài)電池相比，固態(tài)電池最大的優(yōu)點(diǎn)是可以徹底解決安全問(wèn)題。電動(dòng)汽車自燃事件時(shí)有發(fā)生，主因是液態(tài)電解質(zhì)屬于易燃物品。雖然近些年來(lái)動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)在解決液態(tài)電池的安全隱患方面精益求精：使用耐高溫陶瓷隔膜、修飾正負(fù)極材料表面、優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化電池管理系統(tǒng)（BMS）、改善冷卻系統(tǒng)，但仍無(wú)法將其根除。只有用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì)，鋰離子電池才會(huì)百分之百安全。另外，固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)還有單體能量密度更大（350 -500 Wh/kg）和使用壽命更長(zhǎng)（循環(huán)5000次以上，理想情況下可達(dá)45000次）。

（圖注：液態(tài)鋰離子電池與固態(tài)鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較）

液態(tài)電池與固態(tài)電池并非非此即彼的關(guān)系，依電解質(zhì)的形態(tài)分類，兩者之間還有半固態(tài)電池與準(zhǔn)固態(tài)電池。如此一來(lái)，上面所說(shuō)固態(tài)電池4字的意思就是全固態(tài)電池了。半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)3種電池被業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

從液態(tài)電池轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)電池不可能也不需要一步到位，可以采取逐步降低液態(tài)電解質(zhì)含量的方法，沿著先半固態(tài)、再準(zhǔn)固態(tài)、最終全固態(tài)的道路前進(jìn)。

生產(chǎn)全固態(tài)電池的技術(shù)難點(diǎn)主要有四個(gè)：

電解質(zhì)電導(dǎo)率低于液態(tài)電解質(zhì)；

界面電阻較高，低溫環(huán)境下性能差；

循環(huán)充放電過(guò)程中電芯體積會(huì)發(fā)生變化；

電池管理系統(tǒng)（BMS） 與系統(tǒng)集成方案不成熟。

這些問(wèn)題最近在實(shí)驗(yàn)里已基本被解決。

目前，大規(guī)模量產(chǎn)全固態(tài)電池的瓶頸主要來(lái)自供應(yīng)鏈：一是電解質(zhì)及其原材料供應(yīng)鏈尚未形成，相關(guān)工藝尚不成熟；二是生產(chǎn)電極與電芯的設(shè)備量產(chǎn)尚需假以時(shí)日。

除了大規(guī)模量產(chǎn)尚需時(shí)日外，阻礙全固態(tài)電池規(guī)模應(yīng)用的還有一個(gè)問(wèn)題：生產(chǎn)成本高。因此，業(yè)內(nèi)人士普遍預(yù)計(jì)5-10 年后搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)汽車市場(chǎng)才能啟動(dòng)。不久前，寶馬、日產(chǎn)先后給出了其搭載全固態(tài)電池的試產(chǎn)車面世的時(shí)間表：2025年。同時(shí)日產(chǎn)還表示將從2028年開(kāi)始量產(chǎn)其搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。

全固態(tài)電池的投資機(jī)會(huì)主要來(lái)自固態(tài)電解質(zhì)的創(chuàng)新。目前常見(jiàn)的固態(tài)電解質(zhì)主要有3類：氧化物、硫化物、聚合物。日產(chǎn)官宣稱其固態(tài)電池采用的是硫化物固態(tài)電解質(zhì)。硫化物固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是電導(dǎo)率高，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差且對(duì)水過(guò)于敏感。

顯然，全固態(tài)電池，或者說(shuō)固態(tài)電解質(zhì)的投資機(jī)會(huì)3-5年后才會(huì)到來(lái)。

最近一兩年固態(tài)電池領(lǐng)域的投資機(jī)會(huì)來(lái)自半固態(tài)電池。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)半固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化將始于2024~2025 年。實(shí)際上，近年以來(lái)已有多家國(guó)內(nèi)新能源車企發(fā)布或推出了搭載半固態(tài)電池的電動(dòng)汽車，蔚來(lái)發(fā)布 ET7，東風(fēng)發(fā)布 E70，嵐圖推出了追風(fēng)。另外，贛鋒鋰業(yè)也曾發(fā)布消息稱搭載其三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng)SUV賽力斯-SERES-5將于今年年內(nèi)上市。

（圖注：蔚來(lái)搭載衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池的純電動(dòng)車ET7，官宣續(xù)航里程1000公里）

半固態(tài)電池的投資機(jī)會(huì)來(lái)自關(guān)鍵材料體系創(chuàng)新成果，尤其是供應(yīng)鏈的新增節(jié)點(diǎn)及其材料。前者包括固態(tài)電解質(zhì)涂層、原位固態(tài)化鋰鹽等，后者包括鋰鑭鋯氧（LLZO）、磷酸鈦鋁鋰（LATP）、硫化物固態(tài)電解質(zhì)、新型鋰鹽等。

氫燃料電池
 

氫燃料電池是一種通過(guò)引發(fā)氫與氧的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生、輸出電能的裝置。氫燃料電池的用途相當(dāng)廣泛，氫燃料電池車只是其中之一。實(shí)際上氫能汽車并非只有氫燃料電池車一種，還有一種名為氫內(nèi)燃機(jī)車。寶馬、馬自達(dá)等傳統(tǒng)燃油車巨頭都曾在氫內(nèi)燃機(jī)車的研發(fā)上投下巨資，雖取得一定進(jìn)展，但最終都不了了之了，原因是氫內(nèi)燃機(jī)車的產(chǎn)業(yè)化前景明顯不及氫燃料電池車。前者的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自氫內(nèi)燃機(jī)，后者則來(lái)自電動(dòng)機(jī)。換言之后者的本質(zhì)是“自帶氫燃料發(fā)電機(jī)的電動(dòng)車”。目前，氫燃料電池車的性能已與傳統(tǒng)燃油車接近。

氫燃料電池車的優(yōu)勢(shì)首先來(lái)自氫能的優(yōu)勢(shì)。氫能被譽(yù)為 21 世紀(jì)的“終極能源”：環(huán)保、熱值高、來(lái)源多樣、儲(chǔ)運(yùn)靈活、損耗少。其中最重要的是環(huán)保。豐田汽車前CEO豐田章男曾說(shuō)：“純電動(dòng)車并不環(huán)保”。因?yàn)榧冸妱?dòng)車使用的電能大多還是由傳統(tǒng)石化燃料轉(zhuǎn)化而來(lái)的，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)零碳排放。氫則可以讓汽車徹底擺脫對(duì)傳統(tǒng)石化燃料的依賴，實(shí)現(xiàn)零碳排放——這里的氫指的是綠氫，即先實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電，再退過(guò)電解水制造出來(lái)的氫。換言之，沒(méi)有氫新能源就無(wú)法形成閉環(huán)。氫是實(shí)現(xiàn)第4次能源革命不可或缺的載體，制氫用氫是可再生能源深度脫網(wǎng)與工業(yè)深度脫碳、實(shí)現(xiàn)碳中和的必選項(xiàng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，氫燃料電池發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生1000kW•h（即1000度）電能排放出的污染性氣體的重量不到1盎司，而傳統(tǒng)燃油發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生1000kW•h（即1000度）電能排放出的污染性氣體的重量是25磅。后者是前者的16倍。

除了氫能本身?yè)碛械膬?yōu)勢(shì)外，氫燃料電池車的優(yōu)勢(shì)還有補(bǔ)能速度快、續(xù)航穩(wěn)定。豐田汽車曾官宣其第二代搭載氫燃料電池的轎車Mirai的性能指標(biāo)：加氫5分鐘續(xù)航850km——在極限續(xù)航測(cè)試中甚至達(dá)到了1360km。

當(dāng)然，目前氫燃料電池在技術(shù)上仍不成熟。換言之，它也有一些劣勢(shì)。

首先是制氫和儲(chǔ)氫成本都很高。綠氫主要通過(guò)電解水或者從碳化石燃料中提取，需要專用設(shè)備，價(jià)格不菲；氫易燃且性能極不穩(wěn)定，儲(chǔ)氫需要對(duì)其進(jìn)行壓縮，得使用由特殊合金材料制造的低溫儲(chǔ)存裝置，價(jià)格也不菲。其次就氫燃料電池本身而言，也還有諸多規(guī)模應(yīng)用方面的瓶頸：

一是造價(jià)高：車用氫燃料電池一般是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。生產(chǎn)這種電池要使用質(zhì)子交換隔膜和鉑觸媒。兩者都是貴重材料，價(jià)格很高。

二是反應(yīng)/啟動(dòng)性能差：氫燃料電池車的啟動(dòng)速度不及傳統(tǒng)燃油車。

三是性能體積比偏�。簹涞拿芏群艿停�一般以液態(tài)形式儲(chǔ)存。既便如此，氫燃料電池車的續(xù)航能力要想與傳統(tǒng)燃油車比肩，仍需要比油箱大得多的儲(chǔ)存裝置。這使得搭載氫燃料電池的車要有較大的體積。

四是基建設(shè)施不足：目前無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外加氫站都很少。

五是儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)損耗大：氫從被提煉出來(lái)到被注入車的相關(guān)儲(chǔ)存裝置，整個(gè)過(guò)程的損耗率約為50%。

上述這些劣勢(shì)讓氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化難以全面提速，只能局限于某些特定領(lǐng)域。不過(guò)，由于“終極能源”的特殊地位，幾乎所有在新能源市場(chǎng)上角逐的國(guó)家均發(fā)布了氫能發(fā)展規(guī)劃，且給出了明確的發(fā)展目標(biāo)。換言之，氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化是有時(shí)間表的。因此從投資的角度講氫燃料電池是值得關(guān)注的。

要規(guī)�；瘧�(yīng)用氫燃料電池首先得把制氫成本降下來(lái)。2023-2025年是全球綠氫（風(fēng)光氫一體化）項(xiàng)目密集開(kāi)建期。這意味著綠氫成本將不斷下降，且降幅可以量化。據(jù)光大證券測(cè)算，在電費(fèi)成本下降和碳排放考核趨嚴(yán)的加持下，2025-2027年綠氫的制造成本與銷售收益會(huì)基本實(shí)現(xiàn)盈虧平衡�；�于這一預(yù)期光大證券認(rèn)為目前的氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)就類似于2015-2016年的鋰離子電池車產(chǎn)業(yè)。換言之，氫燃料電池車市場(chǎng)已處于啟動(dòng)期。

（圖注：2023-2025年將是全球綠氫（風(fēng)光氫一體化）項(xiàng)目密集開(kāi)建期）

不過(guò)，與鋰離子電池車發(fā)軔于高端家用車不同，氫燃料電池車將發(fā)軔于商用車，而且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，由于成本與技術(shù)方面的原因氫燃料電池車以商用車為主的局面都不會(huì)改變。中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)劉小詩(shī)曾表示：“2030年左右部分氫燃料電池商用車車型將有望在一些使用場(chǎng)景中擁有全生命周期經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)”。言下之意，2030年以前，氫燃料電池家用車恐難取得“全生命周期經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)”。

因此，未來(lái)幾年氫燃料電池的投資機(jī)會(huì)除了來(lái)自氫燃料電池制造企業(yè)及其上游供應(yīng)鏈企業(yè)、配套設(shè)施企業(yè)（比如氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)），還來(lái)自商用車企業(yè)。國(guó)內(nèi)大多數(shù)商用車企業(yè)在氫燃料電池車領(lǐng)域均有布局。短期看機(jī)會(huì)最大的是重型卡車。第一商用車網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，2022年國(guó)內(nèi)氫燃料電池車總銷量為4782輛，同比增長(zhǎng) 155%，其中重型卡車為 2465輛，占比超過(guò)一半。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)未來(lái)幾年氫燃料電池車的銷量有望在重型卡車市場(chǎng)取得突破。

（圖注：重型卡車在氫燃料電池車市場(chǎng)上一馬當(dāng)先）

結(jié)語(yǔ)