全固態(tài)電池是未來能源領(lǐng)域的關(guān)鍵制高點，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)化競爭已進(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、跨國合作與區(qū)域競爭交織的復(fù)雜態(tài)勢。
躋身全球第一方陣
我國全固態(tài)電池在科研產(chǎn)出、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和場景應(yīng)用等多方面均保持國際領(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)在以下幾個方面。
我國全固態(tài)電池科研產(chǎn)出處于全球第一方陣。我國發(fā)表的全固態(tài)電池論文數(shù)量急速增長，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)，中國科學(xué)院物理研究所、中國科學(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)電池從實驗室走向量產(chǎn)開辟了新路。
我國成為全固態(tài)電池主要技術(shù)來源國。從技術(shù)來源看，全球固態(tài)電池領(lǐng)域的專利申請中，約37%來自日本，約30%來自中國。從專利布局看，中國已經(jīng)超越日本，成為全球固態(tài)電池專利布局最多的市場，占比約35%。從專項技術(shù)看，我國全固態(tài)電池電解質(zhì)技術(shù)專利申請量居世界首位，約占全球比重為39%。
我國全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與國際領(lǐng)先水平同步。從國內(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)過渡階段，預(yù)計2027年開始小規(guī)模量產(chǎn)，2030年有望實現(xiàn)商業(yè)化。以寧德時代、國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)和良品率方面與國際先進(jìn)水平一致。
我國全固態(tài)電池應(yīng)用向多元場景拓展。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)壽命長等優(yōu)勢，全固態(tài)電池成為解決傳統(tǒng)領(lǐng)域需求痛點問題、促進(jìn)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力基礎(chǔ)，應(yīng)用領(lǐng)域正從電動汽車向電動垂直起降飛行器、人形機器人、消費電子、儲能等領(lǐng)域延伸。
發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)
我國全固態(tài)電池在多方面領(lǐng)先的同時，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，在與主要國家爭奪技術(shù)主導(dǎo)權(quán)、開展國際合作等方面處于不利位置。
當(dāng)前，國外正在加速布局，我國面臨被“換道超車”風(fēng)險。一方面，全球主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)加大對全固態(tài)電池的政策支持。美歐日韓等通過制定戰(zhàn)略、加大資金支持、出臺專門政策等措施，加速體系化布局，以爭奪下一代電池技術(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，形成多元化競爭格局。
技術(shù)瓶頸亟待突破，存在路線不確定風(fēng)險。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)需加強攻關(guān)，主要包括電池失效機理等基礎(chǔ)性問題，以及固—固界面、鋰枝晶生長機制和離子運輸機制等產(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。我國在主要路線均有布局，但面對層出不窮的新方案和新技術(shù)，仍有錯失領(lǐng)先地位的可能。
技術(shù)積累深度不夠，缺乏具有全球競爭力的優(yōu)勢主體。我國在全固態(tài)電池領(lǐng)域活躍企業(yè)數(shù)量最多，但在技術(shù)積累深度方面與國外仍有差距。在全固態(tài)電池及電解質(zhì)材料專利申請量排名前三十的機構(gòu)中，日本、中國、韓國和歐洲企業(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)。我國技術(shù)積累相對薄弱、專利布局處于相對劣勢，在未來研發(fā)和全球市場開拓中，可能面臨技術(shù)和知識產(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)點臨近，它將引發(fā)的不僅是技術(shù)更迭，更是整個產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈的重構(gòu)。我國已基于液態(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)換將對產(chǎn)業(yè)鏈造成沖擊。此外，我國全固態(tài)電池安全測試、壽命評估、市場準(zhǔn)入等標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，或陷入“技術(shù)領(lǐng)先卻失語國際”困境。
合作研發(fā)趨勢明顯，但我國創(chuàng)新協(xié)同度不高。全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)競爭是體系化競爭，跨機構(gòu)和跨國界的協(xié)同創(chuàng)新是全固態(tài)電池創(chuàng)新的重要趨勢。日本以舉國之力推動全固態(tài)電池商業(yè)化，建立官—產(chǎn)—學(xué)聯(lián)盟。韓國政府推動LG新能源、SK On、三星SDI等動力電池企業(yè)成立電池聯(lián)盟。美國能源部設(shè)立“Battery500聯(lián)盟”，加強跨部門和跨領(lǐng)域合作。對比而言，我國全固態(tài)電池創(chuàng)新仍存在認(rèn)識不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)同等問題。
完善協(xié)同創(chuàng)新體系
推動我國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展，需強化頂層戰(zhàn)略布局，加強財稅、標(biāo)準(zhǔn)、平臺、場景、國際合作等政策協(xié)同部署，加快推動技術(shù)迭代，提升產(chǎn)業(yè)柔性轉(zhuǎn)換能力，增強產(chǎn)業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。
第一，加強全固態(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。針對裝備升級和市場推廣等形成專門財稅支持政策，階段性采用終端應(yīng)用補貼、稅收減免、示范推廣等政策工具，強化早期市場培育。充分發(fā)揮我國超大規(guī)模市場優(yōu)勢，加強人形機器人、低空裝備等與全固態(tài)電池協(xié)同創(chuàng)新，以新場景新應(yīng)用為牽引加速技術(shù)迭代和熟化。
第二，強化全領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)布局。建立全固態(tài)電池技術(shù)路線圖與動態(tài)評估機制，定期組織全球技術(shù)評估，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，動態(tài)調(diào)整支持重點。推動研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)同步推進(jìn)，加快性能、市場、安全和測試等標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)布。加快知識產(chǎn)權(quán)布局，圍繞全固態(tài)電池關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展專利積累和儲備，結(jié)合市場拓展戰(zhàn)略有針對性加強海外專利布局。
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)模化制備技術(shù)，加強跨學(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)體系競爭新優(yōu)勢。加大對全固態(tài)電池創(chuàng)新平臺支持力度，鼓勵建設(shè)人工智能驅(qū)動的研發(fā)平臺和數(shù)據(jù)庫、中試平臺和公共測試平臺等，提高共性技術(shù)和服務(wù)供給水平。
第四，增強產(chǎn)業(yè)體系轉(zhuǎn)換靈活性。鼓勵電解質(zhì)的氧化物、硫化物、聚合物等多元路線并行研發(fā)與競爭，避免鎖定特定技術(shù)路線。構(gòu)建“平臺化+模塊化”產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，政府牽頭建立國家級研發(fā)中試平臺，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，實現(xiàn)從材料體系到電池包設(shè)計的快速重構(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)有序開展國際合作。加強與新興市場在新型儲能領(lǐng)域的產(chǎn)品出口、企業(yè)合資、研發(fā)共建等全方位合作。密切跟蹤國外相關(guān)政策動態(tài)，鼓勵企業(yè)聯(lián)合應(yīng)對海外市場潛在風(fēng)險，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。
躋身全球第一方陣
我國全固態(tài)電池在科研產(chǎn)出、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和場景應(yīng)用等多方面均保持國際領(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)在以下幾個方面。
我國全固態(tài)電池科研產(chǎn)出處于全球第一方陣。我國發(fā)表的全固態(tài)電池論文數(shù)量急速增長，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)，中國科學(xué)院物理研究所、中國科學(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)電池從實驗室走向量產(chǎn)開辟了新路。
我國成為全固態(tài)電池主要技術(shù)來源國。從技術(shù)來源看，全球固態(tài)電池領(lǐng)域的專利申請中，約37%來自日本，約30%來自中國。從專利布局看，中國已經(jīng)超越日本，成為全球固態(tài)電池專利布局最多的市場，占比約35%。從專項技術(shù)看，我國全固態(tài)電池電解質(zhì)技術(shù)專利申請量居世界首位，約占全球比重為39%。
我國全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與國際領(lǐng)先水平同步。從國內(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)過渡階段，預(yù)計2027年開始小規(guī)模量產(chǎn)，2030年有望實現(xiàn)商業(yè)化。以寧德時代、國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)和良品率方面與國際先進(jìn)水平一致。
我國全固態(tài)電池應(yīng)用向多元場景拓展。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)壽命長等優(yōu)勢，全固態(tài)電池成為解決傳統(tǒng)領(lǐng)域需求痛點問題、促進(jìn)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力基礎(chǔ)，應(yīng)用領(lǐng)域正從電動汽車向電動垂直起降飛行器、人形機器人、消費電子、儲能等領(lǐng)域延伸。
發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)
我國全固態(tài)電池在多方面領(lǐng)先的同時，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，在與主要國家爭奪技術(shù)主導(dǎo)權(quán)、開展國際合作等方面處于不利位置。
當(dāng)前，國外正在加速布局，我國面臨被“換道超車”風(fēng)險。一方面，全球主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)加大對全固態(tài)電池的政策支持。美歐日韓等通過制定戰(zhàn)略、加大資金支持、出臺專門政策等措施，加速體系化布局，以爭奪下一代電池技術(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，形成多元化競爭格局。
技術(shù)瓶頸亟待突破，存在路線不確定風(fēng)險。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)需加強攻關(guān)，主要包括電池失效機理等基礎(chǔ)性問題，以及固—固界面、鋰枝晶生長機制和離子運輸機制等產(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。我國在主要路線均有布局，但面對層出不窮的新方案和新技術(shù)，仍有錯失領(lǐng)先地位的可能。
技術(shù)積累深度不夠，缺乏具有全球競爭力的優(yōu)勢主體。我國在全固態(tài)電池領(lǐng)域活躍企業(yè)數(shù)量最多，但在技術(shù)積累深度方面與國外仍有差距。在全固態(tài)電池及電解質(zhì)材料專利申請量排名前三十的機構(gòu)中，日本、中國、韓國和歐洲企業(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)。我國技術(shù)積累相對薄弱、專利布局處于相對劣勢，在未來研發(fā)和全球市場開拓中，可能面臨技術(shù)和知識產(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)點臨近，它將引發(fā)的不僅是技術(shù)更迭，更是整個產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈的重構(gòu)。我國已基于液態(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)換將對產(chǎn)業(yè)鏈造成沖擊。此外，我國全固態(tài)電池安全測試、壽命評估、市場準(zhǔn)入等標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，或陷入“技術(shù)領(lǐng)先卻失語國際”困境。
合作研發(fā)趨勢明顯，但我國創(chuàng)新協(xié)同度不高。全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)競爭是體系化競爭，跨機構(gòu)和跨國界的協(xié)同創(chuàng)新是全固態(tài)電池創(chuàng)新的重要趨勢。日本以舉國之力推動全固態(tài)電池商業(yè)化，建立官—產(chǎn)—學(xué)聯(lián)盟。韓國政府推動LG新能源、SK On、三星SDI等動力電池企業(yè)成立電池聯(lián)盟。美國能源部設(shè)立“Battery500聯(lián)盟”，加強跨部門和跨領(lǐng)域合作。對比而言，我國全固態(tài)電池創(chuàng)新仍存在認(rèn)識不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)同等問題。
完善協(xié)同創(chuàng)新體系
推動我國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展，需強化頂層戰(zhàn)略布局，加強財稅、標(biāo)準(zhǔn)、平臺、場景、國際合作等政策協(xié)同部署，加快推動技術(shù)迭代，提升產(chǎn)業(yè)柔性轉(zhuǎn)換能力，增強產(chǎn)業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。
第一，加強全固態(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。針對裝備升級和市場推廣等形成專門財稅支持政策，階段性采用終端應(yīng)用補貼、稅收減免、示范推廣等政策工具，強化早期市場培育。充分發(fā)揮我國超大規(guī)模市場優(yōu)勢，加強人形機器人、低空裝備等與全固態(tài)電池協(xié)同創(chuàng)新，以新場景新應(yīng)用為牽引加速技術(shù)迭代和熟化。
第二，強化全領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)布局。建立全固態(tài)電池技術(shù)路線圖與動態(tài)評估機制，定期組織全球技術(shù)評估，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，動態(tài)調(diào)整支持重點。推動研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)同步推進(jìn)，加快性能、市場、安全和測試等標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)布。加快知識產(chǎn)權(quán)布局，圍繞全固態(tài)電池關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展專利積累和儲備，結(jié)合市場拓展戰(zhàn)略有針對性加強海外專利布局。
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)模化制備技術(shù)，加強跨學(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)體系競爭新優(yōu)勢。加大對全固態(tài)電池創(chuàng)新平臺支持力度，鼓勵建設(shè)人工智能驅(qū)動的研發(fā)平臺和數(shù)據(jù)庫、中試平臺和公共測試平臺等，提高共性技術(shù)和服務(wù)供給水平。
第四，增強產(chǎn)業(yè)體系轉(zhuǎn)換靈活性。鼓勵電解質(zhì)的氧化物、硫化物、聚合物等多元路線并行研發(fā)與競爭，避免鎖定特定技術(shù)路線。構(gòu)建“平臺化+模塊化”產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，政府牽頭建立國家級研發(fā)中試平臺，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，實現(xiàn)從材料體系到電池包設(shè)計的快速重構(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)有序開展國際合作。加強與新興市場在新型儲能領(lǐng)域的產(chǎn)品出口、企業(yè)合資、研發(fā)共建等全方位合作。密切跟蹤國外相關(guān)政策動態(tài)，鼓勵企業(yè)聯(lián)合應(yīng)對海外市場潛在風(fēng)險，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。
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