2010年，现代与LG化学联合量产全球首款“半固态”电池，搭载于现代索纳塔混动版车型。不同于目前半固态电池“超长续航”的产品点，现代当时推出的1.4kWh“微型”电池组则主打轻量化。
韩国民众对这一技术路线充满期待。
营销上一向保守的现代汽车，曾公开点名丰田，称后者凯美瑞混动版搭载的镍氢电池组（重量56公斤）各方面表现落后。而索纳塔的半固态电池重量为43公斤，比凯美瑞轻20-30%，体积小40%，电池输出功率高10%。
（2011 款索纳塔混合动力车采用 LG 半固态电池）
但韩国人没有提到的是，率先尝试这项技术是要付出代价的。这种电池的成本比传统混合电池高出约 20%。由于它携带的电量太低，因此性能提升对最终消费者来说并不显著。
虽然该电池采用了日韩并不常见的叠片技术、凝胶电解质和方形封装结构，但终端市场反响平平，再加上成本问题凸显，现代悄然将该电池从配置中移除，换成了普通的三元电池。
现代汽车的技术退却也为后续半固态电池的难以落地埋下了伏笔。
五年后在中国市场，蔚来ET7、智己L6相继搭载半固态电池。
其中，蔚来新能源为蔚来供应的360Wh/kg电池电芯，每千瓦时成本约为1800元/千瓦时，是目前主流三元电池成本的两倍多（截至2024年7月，三元电池每千瓦时成本为710元/千瓦时）。
考虑到为智机供货的清陶能源出货量并不大，两家公司每千瓦时成本应该基本差不多。
中国电动汽车百人论坛旗下的“车白智库”也发布报告称，目前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5元/Wh，远高于磷酸铁锂和三元电池。
除了成本问题外，半固态电池的技术路线也愈发“迷幻”。
电解液含量的增加违背了固态电池发展的本质，快充和安全问题无法改善，结构体系发展趋向液态电池，正在逐渐远离目前终端市场的主要诉求。
基于上述内容，本文试图解答半固态电池存在的三个主要问题：
1、关于半固态的第一个问题：和固态电池有什么关系？
首先回答问题：
严格来说，半固态与固态这两条技术路线之间没有任何关联，在生产和技术上也不存在任何传承性。
我们先来对比一下这两条技术路线的发展思路。
半固态电池概念首次提出时，其技术路线无限接近固态电池，主要发展思路为：
加入少量的液态电解质，在固体电解质和正负极之间起到润湿作用，避免了在充放电过程中因体积变化导致固体电解质与正极活性物质两种固体材料接触不良，从而引起导电性下降的问题。
但为了保证电池安全性能的提高，总电解液含量需要控制在5%以下。
固态电池的发展思路是：
高温下更加稳定的固态电解质的引入，彻底杜绝了动力电池热失控带来的安全隐患，同时采用固态电解质匹配能量密度更高的正负极材料。
然而电解质润湿性的丧失也导致了固态电池的第一大技术难点——固态电解质与正极的界面问题（固-固界面力学相互作用）。
（固态电池与液态电池内部结构对比）
传统液态电池中，电解质的重要作用是作为锂离子转移的媒介，使锂离子能够在电池正极和负极之间移动。而固态电池则取消了电解质结构，导致正极与固态电解质直接接触，阻碍了锂离子的转移，使电导率降低了几个数量级。
如果你没有一个直观的概念，我们做一个简单的类比：
我们有一张白纸（负极），一张红纸（正极），如果想把白纸染成红色（正极锂离子转移到负极），最简单的方法就是把两张纸粘在一起，然后倒入水（电解液），利用水把红色染料（锂离子）渗透到白纸里面（电解液转移锂离子）。
固态电池的界面问题，相当于我们在不加水的情况下，把红纸和白纸粘在一起，如何让红纸上的染料渗透到白纸里。
半固态提出的初衷是采取一种折衷的解决办法，通过少量的电解质来改善这个缺陷。
但在实际研发过程中，据某车企动力电池实验室反映：
5%的电解液含量实际上对于改善半固态电解质的界面问题的作用非常有限，电池的循环寿命和倍率性能仍然存在较大的问题。
（半固态电池与全固态电池的比较。来源：Solid-State：To Solid and Chen）
基于此，目前的半固态电池开始通过增加电解质含量来改进固-固界面问题，但随着电解质含量的不断增加，其内部液体含量与液态电池基本相同。
据车企人士透露，目前市场上量产的高镍硅碳液态锂离子电池，其电解液含量与半固态电池基本相同（液体含量在10-15%之间）。
也就是说，除了引入部分固态电解质外，半固态电池的结构相对于传统液态电池基本没有太大的变化。
与此同时，这两年液态锂离子电池的性能越来越强，固态电池的难点始终没能攻克，夹在中间的半固态电池处境十分尴尬：
不可能达到与固态电池同等的安全性和能量密度；
另一方面，液态电池的成本不容忽视，同时能量密度也频频受到液态电池的挑战。
中国新能源航空首席技术官潘芳芳曾公开表示，半固态电池能达到的能量、功率、寿命水平，液态电池也能达到，甚至更容易实现。
不过，引入固体电解质的半固体电池还有另一个非常明显的缺点——电池重量。
从材料角度，固体电解质的密度（1.97-5.07/cm³）高于液体电解质（平均密度1.2g/cm³）。
这意味着，在同样的电池组尺寸下，固态电解质一旦达到一定厚度，整体电池重量肯定会高于液态电池（重量=密度×体积）。
如果想要实现比液体电池更高的能量密度，则需要对正负极材料进行相应的优化，以抵消重量劣势。
因此我们可以看到，为了弥补这个缺陷，半固态电池基本都采用9系超高镍、硅碳负极。
那么问题又来了：这个系统显然可以用液体电池来制作，而且效果更好，那么为什么要使用更昂贵的半固体电池呢？
这也指出了半固态电池的另一个缺点：
虽然有着“固态”的称号，但依然无法应用固态电池的终极材料——锂金属（锂金属最大理论克容量为/g，硅碳最大可盈利克容量为/g，锂金属搭配更高克容量的正极，可使整体电池寿命提升30%-40%以上）。
简单来说，锂金属无法用于半固态电池的根本原因是液态电池结构内部仍残存着大量电解液。
由于锂金属化学性质活泼，如果电池内部有电解液，该物质会与电解液发生反应，生成大量的有机物和无机物，进而产生大量的气体，影响电池的整体安全性。同时，锂金属在电池内部的氧化还原过程中，会形成大量的锂枝晶，刺破电池隔膜，造成正负极短路。
（锂金属枝晶示意图）
如果采用锂金属，则需要抛弃电解质，引入固体电解质，抑制其枝晶生长，避免气体产生。
写到这里，相信大家已经发现半固态电池的问题了：
半固态电池，你哥们是液态电池，不是固态电池。
2、关于半固态的第二个问题：半固态电池可以大规模搭载在车辆上吗？
技术研发要避免自我满足，判断技术价值的第一标准就是能否解决用户需求。
目前终端市场对纯电动汽车的需求主要有两方面：
你为什么没有提到电池寿命的问题？
因为从2023-2024年的市场表现来看，大部分纯电动用户已经逐渐接受了400-750公里的续航里程。
按照2023年20万辆以上纯电动车销量计算（20万辆以下产品搭载半固态产品可能性极低，暂时不统计），销量第一的Model Y三种配置续航里程为554-688公里；销量第二的比亚迪唐EV三种配置续航里程为600-730公里。
2023年，有一款测试千公里续航的爆款产品——Zeekr 001。售价方面，搭载千公里续航套餐的Zeekr 001 WE版本指导价为40.3万元，而相差40千瓦时的版本指导价为30万元。
40度电，差10万。
而在低温工况下，即便标称续航里程超过1000公里，但在冬季，其实际续航里程相比普通动力电池能领先多少还有待观察。
所以花10万元买一辆续航里程不确定的300至400公里的车，实际意义不大，也不会给用户留下深刻的印象。
(Zeekr 001千里续航套餐充电页面图片来源：Zeekr Auto)
虽然我们无法获得Zeekr 001千里续航套餐版本的具体销量，但Zeekr取消这一配置，间接表明终端消费者对于超长续航带来的成本增加难以接受。
而且Zeekr 001的1000英里续航里程搭载的是宁德时代麒麟量产版电池，液态电池预计续航里程能达到1000公里，且整车BOM成本变化如此明显，半固态电池成本上涨就更加“不堪入目”。
在价格战激烈的当下，车企若采用半固态产品，增加的成本很可能要由车企和电池企业共同承担。
上文我们提到，半固态电池成本在1800~2500元/kWh之间（中位数为2150元/kWh），假设半固态电池组容量为，预估成本为21.5万元。
截至今年7月，市场主流三元镍电池组成本约710元/kWh，假设三元镍电池组容量为，预估成本为7.1万元。
14.4万元的成本差异意味着，在车企自身承担成本的背景下，若主推搭载半固态电池的产品，假设月均销量为5000辆，那么该车企单个车型月度电池成本将比同行高出7.2亿元。
是谁在用这种自杀的方式来抢占市场份额？
成本过高，且电池寿命无法实质性提升，目前半固态电池还无法在车辆上大规模应用。
但也有一部分人认为，半固态电池价格昂贵是有原因的。那么，半固态电池是否解决了纯电动汽车“安全性”与“能量补充速度”两大市场痛点呢？
3、半固态第三个问题：解决终端用户什么需求？
中国科学院院士欧阳明高曾公开表示：
“如果有人告诉你，这辆车能跑1000公里、几分钟就能充满电、安全、成本低，你千万别相信。”
当然，半固体业界认为，欧阳院士的观点对一些产品来说过于苛刻：
“你想要两者，但这绝对是不可能的。”
但如果回顾液态电池这些年的发展历程，不都是三条腿的路吗？
通过基团结构和材料改性来提高性能；
通过产能规模和能量密度摊薄电力成本；
通过内部冷却结构和电池组结构提高安全性。
因此半固态电池若真想取代液态锂离子电池，必须在成本、性能、安全性上大幅领先。然而半固态电池并没有解决这三点中的任何一点，反而在成本上实现了相反的“遥遥领先”。
有人肯定会说，这是一个新技术，目前产能较低，降低成本的能力比较有限。
产品解决用户需求，需求决定产品容量。
半固态电池是否解决了目前终端用户最期待的“安全性”与“充电时间”问题？
首先得出结论：不是。
根本原因还是电解质含量和固-固界面问题。
首先来看充电时间，半固态电池若将电解液含量降低至10%以下，电池的安全性会有所提升，但与固态电解质的界面问题会再次出现，影响充电速度。
为什么接口问题会影响电池充电率？
这里我们介绍一下电池的一个基本概念——阻抗（描述电路中电流受到阻碍大小的一个值，可以简单比喻为电阻值）。
上文我们提到过“两张纸”的比喻，固态电解质与正极材料是两种固体的物理接触，虽然在制备过程中可以对二者施加外力，使二者紧密结合，但还远远达不到二者“最紧密结合”的状态。
因此，固体电解质与正极所在的电极之间存在着微小的“空穴”，而在循环过程中，随着正极活性物质体积的变化，这些“空穴”会逐渐变大，两种物质之间的接触密度会越来越低。
两种固体材料之间接触不充分会产生界面电阻，也就是“阻抗”，阻抗增大，离子导电性就会变差，从而导致电池倍率性能变差。
这体现在电池组层面，就是充电速度变慢了。
当然，为了解决电池倍率问题，目前半固态的主流解决方案是：
增加电解质含量。
那么安全问题又出现了：
半固态电池将电解液含量提高到10-15%，这又变成了液态电池？液态电池的安全问题，被半固态电池“毫无保留地”继承了。
明明是液态结构，却被贴上了半固态结构的标签。
实际生产中，电解液含量增加，但对外却说电解液含量减少。
那么脑筋急转弯呢？
结尾
半固态电池等“创新”产品，也折射出二线电池企业的挣扎，以及二线车企的营销焦虑。
对于一些车企来说，对半固态电池的模糊描述、用文字游戏欺骗用户，也许能吸引一时的关注，但当用户无法真正体验到技术升级带来的便利时，这种营销手段最终只会对其品牌形象产生反作用；
对于二线电池企业来说，工程能力是通过规模化制造积累起来的，颠覆性创新技术的基础是生产经验和量产规模经验，而这一规律在新能源汽车市场更是如此。
可以看到，美国三家固态电池公司 Solid Power、SES、Scape 经过这么多年，依然没有明确的商业化量产消息，台湾的辉能科技更是如此，已经从一家固态电池研发公司逐渐沦落为一家“营销”公司。
在新能源汽车近乎疯狂降低成本的当下，拿着一款成本极高却没有重大技术突破的产品挤进汽车厂商的供应链，又有何意义？或者，半固体厂商应该思考一个问题：
在对成本敏感的动力电池市场中，你们的产品竞争力如何？
（图片来源：索留民、李宏著《锂离子电池的过去和未来》）
对于市场而言，30年来锂离子电池能量密度一直以每年8%的速度进步，能够改变市场格局的技术必定艰难而漫长，而大家对半固态电池的关注也体现了市场对全固态电池的期待。
这些年，我们逐渐被车厂“行业第一”“全球领先”等营销词句误导，但技术创新不是玄学，请给固态电池一些时间，让它问世。
借用短剧之王的一句台词来形容现在的半固态电池：
“穿背心我就认不出你了？”