理想は現実に輝きます：すべての固体状態のバッテリーは大量生産されます

グローバルなエネルギー変換を背景に、新しいエネルギー技術は急速に発展しています。非常に有望な次世代バッテリーテクノロジーとしてのオールソリッドステートバッテリーは、徐々に業界の焦点になりつつあります。最近、Changan AutomobileやBYDなどの自動車メーカーは、すべての固体バッテリーの設置スケジュールを発表しました。

すべての固体状態のバッテリーは、固体電解質を使用するリチウムイオン電池を指します。作業原則に関しては、従来のリチウム電池と違いはありませんが、そのコアの固体電解質は、従来の液体リチウム電池よりも多くの利点を与えます。

安全性能の観点から、従来の液体リチウム電池の電解質は可燃性で揮発性があり、電気自動車の火災や爆発の重要な原因です。すべての固体状態のバッテリーで使用される固体電解質は可燃性ではなく、バッテリーの燃焼と爆発のリスクを大幅に減らし、安全性を大幅に改善します。たとえば、一部のソリッドステートバッテリーは、1、000度の高温に耐えることができ、コーナーが切断されていても電力を供給し続けることができます。

エネルギー密度に関しては、すべての固体状態のバッテリーには明らかな利点があります。従来のリチウム電池のエネルギー密度は、徐々にボトルネックに近づいています。リン酸リン酸リン酸塩のエネルギー密度は150-210 wh/kgであり、三元リチウム電池の上限は約350wh/kgです。すべての固体状態のバッテリーのエネルギー密度は、500WH/kg以上に達すると予想されます。たとえば、Changan Automobileによって開発されたJinzhongzhaoオールソリッドステートバッテリーのエネルギー密度は400WH/kgに達する可能性があり、完全に充電されるとクルージング範囲は1,500キロメートルを超え、範囲の不安を大幅に軽減します。同時に、固体電解質はより高い電圧に耐えることができ、バッテリーの体積がさらに低下する可能性があり、充電速度が大幅に向上し、充電後1、{13}}キロメートルのクルージング範囲が得られると予想されます。

サイクルの安定性と高温および低温のパフォーマンスの観点から、すべての固体状態のバッテリーもうまく機能します。そのサイクル寿命は、000の10回以上に達する可能性があり、これは三元リチウムバッテリーやリチウム鉄リン酸塩バッテリーよりもはるかに高く、高温環境と低温環境で良好な性能を維持することができ、冬の低温での従来のリチウム電池の速度充電と速い電力損失の問題を効果的に解くことができます。

現在、固体バッテリーには、ポリマー、酸化物、硫化物の3つの主流の技術ルートがあります。

ポリマー電解質は、有機電解質のカテゴリに属します。それらは柔軟性があり、優れた機械的特性を持ち、処理して形成しやすく、既存の液体電解質生産プロセスと非常に互換性があり、大規模に薄膜を簡単に準備でき、小規模な大量生産を達成しています。ただし、導電率は室温で、通常は10〜10秒/cmの間で低く、適切に動作するには60度以上に加熱する必要があります。彼らは狭い電気化学窓と比較的低い熱安定性を持っています。

酸化物電解質は空気中で安定しており、優れた熱安定性を持ち、600度を超える高温に耐えることができ、機械的強度が高く、リチウム樹状突起の成長を効果的に阻害し、高電圧陽性電極材料などの高電圧陽性材料に適しています。 R＆Dコストと難易度は比較的低いです。ただし、イオン導電率が低いという問題もあります。室温での導電率は一般に10°〜10⁻³s/cmの間であり、これは高温焼結または液体電解質を添加することで改善する必要があり、電極との界面インピーダンスは高く、短いサイクル寿命になります。

硫化物電解質は、優れた性能と最高のイオン導電率を持っています。室温での導電率は、液体電解質のレベルに近い10℃/cmに達する可能性があります。それらは高速充電と放電をサポートし、理論的エネルギー密度は500WH/kgを超えます。それらはリチウム金属負の電極と互換性があり、熱安定性が良好で、テクスチャーが柔らかく、強い可塑性があります。しかし、それらは化学物質の安定性が低く、空気中の水分と酸素と反応して毒性のある硫化水素ガスを生成するのは簡単です。準備が困難であり、生産コストが高くなります。

世界的に、多くの企業がすべての固体のあるバッテリーの研究開発と生産に投資し、レイアウトを加速しています。日本の自動車メーカーは、ソリッドステートバッテリーの研究開発の初期に開始されました。
トヨタモーターズは、2006年には固体バッテリーの研究開発を開始し、最近、2026年に小規模な試験生産と2030年以降の大量生産を開始することを発表しました。
ホンダモーターズは、2025年1月に純粋な電気自動車用のオールソリッドステートバッテリーの試行生産を開始すると発表しました。日産は、今年、横浜工場でソリッドステートバッテリーの試行生産を開始し、2028年までに全ソリッドステートバッテリーを装備した電気自動車を発射する予定です。

中国企業も遅れをとろうとしています。 CATLは、全固体の状態バッテリーのパイロット生産ラインを構築しており、現在、プロセスの最適化と製品検証を実施しています。 2027年には、すべての固体バッテリーを小規模で大量生産することが期待されています。

BYDは、2013年にオールソリッド状態のバッテリーの研究開発を開始し、主要な材料技術のブレークスルー、バッテリーセルシステムの開発、生産ラインの構造をカバーする固体州のバッテリー工業化の実現可能性の検証を開始しました。 2027年に大規模なデモンストレーションとオールソリッドステートバッテリーの設置を開始し、2030年以降に大規模な商業化を達成することが期待されています。

Changan Automobileは、2030年に液体、半固体、固体を含む8つの自己開発のバッテリーセルを発射し、2025年に機能的なプロトタイプを発売し、2027年に徐々にすべての固体状態のバッテリーを大量生産する予定です。

GAC Aionは、2026年にすべての固体バッテリーの大量生産と設置を達成し、最初にハイエンドブランドHaoboに設置されると発表しました。

Chery Automobileは、2026年にすべての固体州のバッテリーの設置を達成し、2027年に大量生産することを計画しています。

SAIC Groupは、すべての固体状態のバッテリーが2026年に大量生産および配送されることを発表しました。すべての固体バッテリーを装備したZhijiの新しい車は、2027年に大量生産および配信されます。

業界全体の観点から見ると、ソリッドステートバッテリー産業チェーンは、液体バッテリーのチェーンと類似しており、上流の原材料供給、中流のバッテリー材料、製造、および下流のアプリケーションエリアをカバーしています。上流は、主にリチウム、コバルト、ニッケルなどの金属資源、および固体電解質のコア材料を提供します。それは、強力なリソース依存、高い技術的障壁、および高い市場集中を備えています。中流は、バッテリーの研究開発と製造の中心的なリンクです。技術革新は重要な原動力ですが、複雑なプロセスと高コストの圧力の問題に直面しています。下流のアプリケーションフィールドは広く、新しいエネルギー車、エネルギー貯蔵、家電、その他のフィールドをカバーし、強力な政策支援と巨大な市場の可能性を備えています。

すべての固体のあるバッテリーには幅広い見込み客がありますが、商業大量生産への道にはまだ多くの課題に直面しています。

技術レベルでは、固体電解質、正および負の電極材料などである程度の進歩がありますが、緊急に解決する必要がある基本的な科学的問題と工学技術的な問題がまだあります。たとえば、固体電解質のイオン導電率をさらに改善し、リチウム金属と高特異的エネルギー電極材料との互換性を向上させ、互換性のある安定した固体ソリッド界面を構築する方法。また、さまざまな技術的ルートには、化学物質の安定性や硫化物電解質の調製の難しさ、酸化物電解質の低イオン導電率など、独自の欠点もあります。これらの問題は、克服するために継続的な研究開発投資が必要です。

コストは、すべての固体バッテリーの大規模なアプリケーションを制限する重要な要素でもあります。現在、液体リチウムイオンバッテリーモノマーのコストは約0。ワット時間あたり5元ですが、固形状態のバッテリーの材料コストは、大量生産のないワット時間あたり2元以上です。 100-キロワット時のバッテリーパックだけの材料コストは、既存の液体バッテリーよりもはるかに高い200、000 Yuanを超えています。硫化物の固体バッテリーを摂取する例として、その生産に必要な希少金属インジウムは高価であり、硫化リチウム前駆体の調製は困難で費用がかかるため、バッテリーの全体的なコストが高くなります。

市場レベルでは、ソリッドステートバッテリーは、新製品として、市場の認識と受け入れを得るために一定の時間を必要とします。エネルギー密度と安全性には利点がありますが、サイクル寿命の点では従来のリチウム電池と比較して改善の余地がまだあります。さらに、一部の企業は小バッチサンプル配信を達成していますが、まだ安定した注文を形成しておらず、実際のアプリケーションの見通しには不確実性があります。

未来に目を向けると、すべての固体のバッテリーは、多くの分野で重要な役割を果たすことが期待されています。新しいエネルギー車の分野では、車両の巡航範囲、安全性、充電速度を大幅に改善し、新しいエネルギー車両産業をより高いレベルに促進し、自動車産業の電化変換を加速します。

エネルギー貯蔵の分野では、オールソリッドステートバッテリーの高エネルギー密度と長サイクルの寿命特性により、電気をより効率的に保管し、電力供給と需要をバランスさせ、再生可能エネルギーの大規模なアクセスと安定した動作を強力にサポートできます。

コンシューマーエレクトロニクスの分野では、オールソリッド状態のバッテリーは、デバイスをより薄く、より耐久性のあるものにし、ユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。

テクノロジーの継続的な進歩と業界の発展により、すべての堅実な状態バッテリーのパフォーマンスは引き続き改善され、コストが徐々に減少すると予想されます。多くの企業の継続的な投資とR＆D、および産業、学界、研究の間の共同イノベーションの促進により、すべての固形状態のバッテリーの技術的ブレークスルーと商業化が加速されます。政策レベルでは、さまざまな国の政府が新しいエネルギー技術へのサポートを絶えず増加させています。これは、すべての固体州のバッテリー産業の発展のための優れた政策環境も生み出します。

次世代のバッテリーテクノロジーの競争の重要な高さとして、すべての固体のバッテリーは、テクノロジー、コスト、市場などの複数の課題に直面していますが、明るい未来があります。グローバルなエネルギー変換と技術の進歩の波では、すべての固体状態のバッテリーは、エネルギー貯蔵変換を促進し、エネルギー貯蔵の新しい時代の到来を告げる核となる力になると予想されます。