固態電池會成為未來明星產業嗎？

固態電池（Solid-State Battery, SSB）技術因其高能量密度和卓越的安全性，被視為下一代動力電池的「終極」技術方向。目前，全球主要經濟體和領導企業都在加速佈局，並形成了多元化的技術競爭格局。

一、 固態電池的未來市場規模與預測

固態電池市場正處於從研發原型向商業化轉型的關鍵期，預計在未來十年內將迎來爆炸性增長。

1. 市場價值與增長預期

• 市場規模預測：全球固態電池市場規模預計將從 2025 年的 15.7 億美元 增長到 2035 年的超過 242.7 億美元。
• 複合年增長率（CAGR）：在 2026 年至 2035 年的預測期內，市場的複合年增長率預計將 超過 31.5%。
• 長期價值預測：另有研究預測，固態電池市場規模可能從 2022 年的 2,750 萬美元，成長到 2030 年的 400 億美元，年均複合增長率高達 180%。中國固態電池市場空間預計到 2030 年將增至約 200 億人民幣。全球市場規模預計在 2030 年將超過 2,500 億人民幣。

2. 出貨量與產業化時程

• 近期出貨量：2024 年全球固態電池出貨量預計達到 5.3 GWh，年增長 4.3 倍，且全部為半固態電池，主要由中國企業生產。
• 2030 年出貨量預測：《中國固態電池行業發展白皮書（2025 年）》預計到 2030 年，全球固態電池出貨量將達到 614.1 GWh，其中全固態電池的比例將接近 30%。
• 量產時程：業界普遍認為全固態電池的商業化進程是循序漸進的。
  • 半固態電池：作為液態電池向全固態電池的過渡階段，預計在 2023 年至 2025 年 將迎來產業化浪潮，實現批量裝車應用。
  • 全固態電池：預計在 2027 年 左右實現小規模量產或裝車，並以 2030 年 為目標實現大規模產業化。

3. 應用領域分佈

固態電池的應用將逐漸從對安全性要求高且對成本敏感度較低的利基市場，擴展到主流的電動車領域：

• 消費性電子：預計到 2035 年底，消費性電子領域將佔據全球固態電池市場份額的約 40%。固態電池的小型化（如 TDK 開發出容量達 1,000 Wh/L 的電池）能夠提升穿戴式設備的性能和續航時間。
• 電動車 (EV)：固態電池的高能量密度和安全性，使其成為電動車的理想選擇。在全固態電池大規模量產前，半固態電池將率先應用於高端或特定需求的電動車型。
• 其他高端應用：航空航太、醫療器材（如植入式心臟起搏器）、機器人、電動垂直起降飛行器（eVTOL）和電網儲能系統等領域也對固態電池有強勁需求。

二、 全球主要領導企業的獨有技術與佈局

固態電池的主要技術路線依據固態電解質材料可分為硫化物、氧化物和聚合物三大類，各國企業在選擇主攻方向上存在差異。

1. 日本企業 (TOYOTA 等) - 主攻硫化物體系

日本廠商在固態電池的專利數量和研發方面處於領先地位。

• 豐田汽車 (Toyota)：
  • 技術路線：豐田主攻 硫化物固態電解質路線，這被視為全固態電池實現極致性能的理想材料。
  • 獨有技術：豐田與 住友金屬礦山 合作，共同開發「高耐久性正極材料」粉體合成技術，旨在解決反覆充放電中材料劣化的問題，提升電池壽命和穩定性。
  • 供應鏈整合：豐田與日本石油巨頭 出光興產 合作，開發可利用煉油副產物製造 硫化鋰 ($\text{Li}_2\text{S}$) 的工法，以大幅降低硫化物電解質的成本和提高製程穩定度。
  • 商業化目標：計劃在 2027 至 2028 年間推出搭載全固態電池的電動車，目標續航里程可達 1,000 至 1,200 公里，充電時間縮短至 10 分鐘內。

2. 美國與歐洲企業 (新創與車廠合作) - 路線多元化

歐美車企主要通過與新創電池公司合作，涵蓋氧化物和硫化物等多元路線。

• QuantumScape (QS) [美國]：

  • 技術路線：專注於氧化物體系的固態電解質（或無機固態電解質）。
  • 獨有技術：QS 的技術目標在於加速固態電池芯的製造速度，並聲稱已將首批 24 層鋰金屬原型固態電池交付給電動汽車製造商進行測試。該公司獲得 福斯集團 (VW) 的巨額投資和支持。

• Solid Power (SP) [美國]：

  • 技術路線：專注於開發車規級硫化物固態電池。
  • 獨有合作：獲得 BMW 和 福特 (Ford) 的投資，並已向兩大車企交付了首批電池進行測試。

• Factorial Energy [美國]：

  • 技術路線：開發採用硫化物電解質的 Solstice 全固態電池，能量密度達 450 Wh/kg。
  • 獨有合作：與 賓士 (Mercedes-Benz)、Stellantis 和 現代汽車集團 合作。賓士 EQS 原型車已測試其半固態電池，WLTP 續航力高達 960 公里。

3. 中國企業 (寧德時代、比亞迪、衛藍等) - 漸進式與自研突破

中國企業多採取 固液混合（半固態） 的漸進式路線，同時加速硫化物和鋰金屬負極的研發。

• 寧德時代 (CATL)：

  • 技術路線：半固態（凝膠電解質）已量產，能量密度高達 500 Wh/kg；硫化物全固態技術進入樣品試製階段，目標 2027 年小批量生產。
  • 獨有技術：發布 「自生成負極技術」，旨在通過精準調控納米級界面組分與結構，攻克鋰金屬負極的循環衰減瓶頸，理論上可將電池能量密度提升至 500 Wh/kg 以上。

• 比亞迪 (BYD)：

  • 技術路線：主攻硫化物路線，計劃在 2027 年左右 啟動全固態電池的批量示範裝車應用。
  • 獨有合作：與寧德時代等企業共同加入 中國全固態電池協同創新平台 (CASIP) 聯盟，共同推動固態電池的研發和供應鏈建設。

• 贛鋒鋰業 (Ganfeng Lithium)：

  • 獨有優勢：是行業內唯一一家擁有固態電池上下游一體化能力的企業，涵蓋鋰資源、硫化鋰、固態電解質、金屬鋰負極到電池系統集成。
  • 獨有技術：其二代混合固態鋰電池採用金屬鋰負極，能量密度達到 420 Wh/kg (循環 700 次以上)；已實現 300mm 寬幅、鋰箔厚度可達 3 微米 的超薄鋰帶量產。

• 衛藍新能源 (Weilan)：

  • 技術路線：半固態電池採用 氧化物 + 聚合物固態電解質路線，並結合 原位固態化技術 改善界面性能。已開發出能量密度 360 Wh/kg 的半固態電池。

4. 台灣企業 (輝能科技 ProLogium) - 鋰陶瓷體系

• 輝能科技 (ProLogium)：
  • 技術路線：專注於 「次世代鋰陶瓷電池」 體系，屬於氧化物或複合電解質路線。
  • 獨有技術：發明 「全無機電解質」，實現了在極端溫度下穩定運作和不產生可燃氣體，達到本質安全。此外，透過「超流體化全無機固態電解質」技術，成功將材料成本降至傳統硫化物電解質材料的 3% 至 5%，並大幅簡化製程。
  • 商業化進展：已在台灣工廠實現量產，並計劃在法國敦克爾克建立超級工廠，預計 2028 年啟動生產線。是少數被國際車廠（如 賓士 和 越南 Vinfast）找上門合作的電池廠。

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