锂电池的下一阶段是固态电池，这是由于固态电池可以解决当前锂离子电池面临的一个矛盾：高安全性和高能量密度无法兼得的问题。

对于现有的锂离子电池来说，能量密度越高，材料体系就越不稳定。一个不太具体的例子是，就像烧一壶水一样，水温越高，水分子运动速度越快，水花也会更激烈。有经验的人会在壶口留一些冗余空间。

传统的锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成，通过锂离子在正负极之间的移动来实现充放电。其中，电解液在正负极之间起到传导锂离子和电流的作用，而隔膜则将正负极的活性物质隔开，防止内部短路。

常见的针刺试验就是刺穿电芯隔膜，人为制造电池内部的正负极短路。短路后，锂离子电池会通过短路点产生大电流，这会导致非常高的温度，进而引发热失控和起火爆炸的风险。

然而，无论是电解液还是隔膜，在传统锂电池中都属于相对不稳定的因素。电解液是有机液体，具有易燃性和较差的抗氧化性，同时还存在锂枝晶直接刺穿隔膜引起短路等问题。这些材料本身的劣势限制了高能量材料在电池正负极的使用。

举个例子，提升锂离子电池能量密度的一种方法是使用高镍正极材料。然而，镍含量越高，对液态电解液的分解催化作用就越强，更容易引发副反应并产生放热，增加热失控的风险。

固态电池解决了能量密度和安全性之间的矛盾。固态电池的化学特性相对稳定，因此可以通过适配高能正极和锂金属负极来增加电池的能量密度。

回到烧水的例子，固态电池就像是将水温提升到100摄氏度，但水花却不会溅出来。因此，在烧水时我们可以将水注满壶，避免冗余空间的浪费。

具体而言，固态电池的电解质具有较低的可燃性，并且固态电解质本身起到了隔膜的作用，消除了刺穿和短路的风险。此外，由于固态电解质不是液态的，所以不存在液态电解质泄漏的风险。这样一来，在电池封装方面可以更简化，减少成本，并提高整体电池组的能量密度。

目前，传统磷酸铁锂电池的单体能量密度在200 Wh/kg以下，而三元锂电池的单体能量密度在200-300 Wh/kg之间，很难进一步突破。然而，半固态电池已经达到了350 Wh/kg以上的能量密度。

例如，最近参观的上汽和清陶联合开发的第一代半固态电池已经完成了装车试验，并实现了“系统级零热失控”，单体能量密度已达到368 Wh/kg。

需要指出的是，这种半固态电池并非全固态电池，因为我们知道液态对于电极的包裹效果明显好于固态。全固态电池面临的挑战在于，当所有的电解质都被替换为固态电解质后，原本液态的电解质可以很好地包裹电极，但固态电解质不容易保持长期稳定的接触。

这导致固态电解质的离子电导率比液态电解液低1-2个数量级，固态电解质与电极界面的阻抗较高，电池内阻明显增加。此外，在充放电过程中，固态电池的电极会膨胀和收缩，导致电解质破裂或分离，进一步加剧了上述问题。

在参观上汽和清陶实验室时，清陶能源总经理李峥提到了固态电池界面阻抗的问题。他表示，固态电池中所有固态材料都是紧密接触的状态，如果界面接触不充分，离子从一个颗粒传导到另一个颗粒的阻抗一定比液态电池大。因此，在这个阶段，我们增加了一些浸润的液体，才有了半固态电池的概念。

因此，目前的固态电池既具有固态电解质，也保留了一部分电解液和隔膜结构，也被称为半固态电池。这也是发展全固态电池的必然阶段。

上汽和清陶联合开发的第一代量产固态电池中，液态电解液的比例仍然在5%到15%之间。根据上汽和清陶的规划，明年量产的第二代固态电池，液态电解液的比例将低于5%。

上汽和清陶第一代量产的半固态电池与液态锂电池的生产成本相当，并且有70%的生产线设备与液态锂电池相同。而到明年，固态电池生产线将只有40%的设备与液态锂电池相同，并且成本相比液态锂电池降低了20%。

上汽集团和清陶能源在固态电池技术方面的合作始于2018年。在上个月底，清陶能源宣布计划与上汽集团合资设立上汽清陶新能源科技有限公司，合资公司注册资本为10亿元人民币，其中清陶能源认缴出资5.1亿元，占比51%，上汽集团认缴出资4.9亿元，占比49%。

与清陶能源的合作将使得上汽在固态电池领域保持领先地位。上汽清陶的最终目标是在2027年实现全固态电池，并使能量密度超过500 Wh/kg，并将成本降低40%。

2027年实现全固态电池的目标与丰田此前发布的固态电池上车计划时间相一致，但不同之处在于，上汽清陶在全固态电池到来之前，将更早在半固态电池领域取得突破。

上汽的计划是在2024年推出搭载上汽清陶第一代固态电池的智己品牌车型，并在2025年，智己、飞凡、荣威、MG将推出多款搭载新一代固态电池的量产车型。预计全年销量将突破十万辆。

尽管上汽的半固态电池量产上车时间比丰田等公司更早，但与其他已经量产半固态电池车型相比，如蔚来ET7、岚图追光和东风风神E70等，上汽的步伐并不是最快。

然而，不论如何，固态电池的高安全性、高能量密度以及未来低成本的优势将带来明显的好处。例如，在增加续航里程方面，以上汽的魔方电池系统为例，使用上汽清陶固态电池可以减轻几十公斤的重量，而减轻了重量之后，百公里电耗也会降低。在相同的电芯价格情况下，装载更少的电池就可以实现相同的续航里程，从而降低车辆价格，对消费者而言也是有益的。

从新能源汽车整体发展的角度来看，作为智能汽车的核心组成部分，动力电池的重要性不言而喻。无论是高级驾驶辅助系统还是智能化等各种智能化概念，所有体现在驾驶、车内空间和其他领域的无限拓展和丰富性，本质上都离不开提供能量的电池。

在新能源汽车动力电池技术不断迭代的道路上，固态电池解决了锂电池高安全性和高能量密度不可兼得的问题。然而，固态电池只是锂电池发展的下一个阶段，目前是否是终点尚不确定。