摘要：在电动汽车（EV）迅猛发展的浪潮中，高性能电池技术的突破成为车企竞争的核心战场。作为汽车创新领域的领军者，宝马集团（BMW Group）早已洞察到全固态电池（All-Solid-State Batteries, ASSBs）在重塑未来出行中的颠覆性潜力。通过与
宝马集团与全固态电池的先锋之旅：与 Solid Power 的协同跃升
引言
在电动汽车（EV）迅猛发展的浪潮中，高性能电池技术的突破成为车企竞争的核心战场。作为汽车创新领域的领军者，宝马集团（BMW Group）早已洞察到全固态电池（All-Solid-State Batteries, ASSBs）在重塑未来出行中的颠覆性潜力。通过与固态电池技术先驱 ——Solid Power 公司的深度合作，宝马正将这一前沿技术从实验室推向实际道路测试，开启了一场改写电动汽车续航、安全与性能极限的革命。本文将全面解析双方合作的技术脉络、行业影响及未来愿景，揭示全固态电池如何引领汽车产业迈向新世代。
一、十年磨一剑：宝马与 Solid Power 的合作溯源
1.1 从技术联盟到战略伙伴
宝马与 Solid Power 的缘分始于 2016 年签署的《联合开发协议》（JDA），彼时固态电池尚处于学术研究与工业探索的交叉阶段。双方凭借互补的技术基因 —— 宝马在汽车工程与电池集成领域的深厚积累，Solid Power 在硫化物电解质与细胞制造工艺的创新能力 —— 迅速建立起协同研发的纽带。2021 年，宝马以战略投资者身份参与 Solid Power 的融资轮次，注资行为不仅是财务支持，更标志着双方从技术合作升级为深度战略绑定。
1.2 制造能力的纵深整合
2022 年底，合作迎来关键转折点：宝马基于研发许可，在德国帕尔斯多夫的细胞制造能力中心（CMCC）启动固态电池原型产线。这一举措具有双重战略意义：一方面，宝马得以将 Solid Power 的专利技术（如硫化物电解质配方）与自身制造体系融合，突破实验室环境下的技术壁垒；另一方面，CMCC 作为宝马集团电池制造能力的核心枢纽，为后续规模化生产奠定了工艺基础。正如宝马电池细胞与模块副总裁马丁・舒斯特（Martin Schuster）所言：“我们的目标不仅是研发电池，更是建立从分子设计到整车集成的全链条掌控力。”
1.3 宝马的 “开放式创新” 生态
追溯宝马的电池技术布局，其 “技术开放” 战略贯穿始终。自 2008 年启动电池研发以来，宝马通过慕尼黑电池细胞能力中心（BCCC）构建了覆盖 300 余家合作伙伴的创新网络，涵盖高校（如慕尼黑工业大学）、初创企业（如 Innoviz Technologies）及材料巨头（如巴斯夫）。Solid Power 的加入，正是这一生态的典型缩影 —— 通过吸纳垂直领域的技术先锋，宝马得以在固态电池、高镍三元电池、钠离子电池等多条技术路径上并行探索，降低单一技术路线的风险。
二、全固态电池：颠覆传统的技术逻辑
2.1 从液态到固态：电池架构的范式革命
传统锂离子电池依赖液态电解质传导锂离子，这一设计虽成熟却存在根本性缺陷：液态电解质的易燃易爆性导致热失控风险（如特斯拉 Model S 曾发生的自燃事件），其流动性也限制了能量密度的提升（当前主流电池能量密度约 300 Wh/kg）。全固态电池以固态电解质（如硫化物、氧化物或聚合物）替代液态介质，引发三大核心突破：
能量密度跃升：固态电解质可兼容高容量电极材料（如金属锂负极），理论能量密度可达 1000 Wh/kg，较现有技术提升 2-3 倍。宝马测试的 Solid Power 电池已实现 440 Wh/kg 的阶段性目标，使宝马 i7 测试车续航突破 800 公里（CLTC 工况）。
安全性能质变：固态电解质不可燃、热稳定性高，从根本上抑制了电池起火风险。日本丰田公司的测试数据显示，固态电池在针刺测试中未出现热失控，而传统电池则普遍发生爆燃。
快充与寿命优化：固态电解质的离子传导率虽低于液态（约低 1-2 个数量级），但通过纳米级电极 / 电解质界面工程，宝马已实现 10 分钟充电至 80% 的突破，同时循环寿命延长至 2000 次以上（传统电池约 1000 次）。
2.2 硫化物电解质：Solid Power 的技术密码
在固态电解质的技术路线中，Solid Power 选择了最具挑战性但潜力最大的硫化物体系。相较于氧化物（如丰田采用的锂镧锆氧）和聚合物（如 QuantumScape 的固态电池），硫化物具有接近液态电解质的离子传导率（约 10⁻³ S/cm），且与金属锂负极兼容性更佳。然而，硫化物的致命弱点在于易与空气中的水分反应生成硫化氢（H₂S），导致界面阻抗骤增。Solid Power 通过表面包覆技术（如 Al₂O₃纳米涂层）和干燥工艺控制，将水分含量压制在 10ppm 以下，成功解决了这一难题。
2.3 与其他前沿技术的横向对比
从表格可见，全固态电池在能量密度上具有代际优势，但量产门槛更高。宝马选择与 Solid Power 合作，正是看中其硫化物路线在性能与可行性之间的平衡 —— 尽管聚合物路线可能更早商业化（如福特投资的 Solid Power 竞争对手 Solid Power），但硫化物的终极能量密度天花板更高，契合宝马对 “终极电动驾驶体验” 的追求。
三、从实验室到公路：宝马 i7 测试车的技术落地
3.1 测试平台的工程哲学：继承与创新并存
宝马 i7 作为 ASSB 技术的首个测试载体，体现了 “渐进式创新” 的工程智慧。该车沿用了第五代电池（Gen5）的棱柱形细胞模块化设计（Prismatic Cell in Module），这一设计曾应用于宝马 iX 车型，成熟度经过市场验证。与此同时，为适配 Solid Power 的大型 ASSB 细胞（尺寸为 300mm×150mm×10mm，容量达 100Ah），宝马重新设计了模块内部的机械结构，采用弹性支撑框架以缓冲细胞充放电时的体积变化（约 3-5% 的线性膨胀率）。
3.2 三大核心测试维度解析
细胞膨胀管理：固态电池在充放电过程中，由于锂沉积 / 溶解导致体积变化，若约束不当可能引发电极断裂或界面脱粘。宝马在测试车中部署了分布式压力传感器，实时监测每个细胞的膨胀力，并通过伺服电机动态调整模块内的压紧力（控制精度达 ±5N），确保细胞始终处于最佳接触状态。
热管理系统重构：硫化物电解质的最佳工作温度为 25-45℃，较传统电池的温度窗口更窄。宝马为 i7 测试车开发了双回路液冷系统：通过微通道冷板与细胞表面直接接触，配合相变材料（PCM）吸收瞬态热量，将温度波动控制在 ±2℃以内。这一系统较传统液冷效率提升 30%，同时降低了 5% 的能耗。
长周期可靠性验证：截至 2024 年 6 月，测试车已累计行驶超过 5 万公里，经历了 - 20℃的北欧冬季和 40℃的南欧夏季测试。数据显示，电池容量保持率达 95%，阻抗增幅小于 15%，验证了 ASSB 在复杂工况下的稳定性。
四、行业竞合：固态电池的全球竞速
4.1 车企巨头的技术路线分化
丰田：氧化物路线的保守主义
丰田作为固态电池的早期布局者，计划 2027 年推出搭载氧化物固态电池的混合动力车型，2030 年实现纯电车型应用。其技术路径以稳定性优先，采用锂镧锆氧（LLZO）电解质，虽离子传导率较低（约 10⁻⁴ S/cm），但无需干燥车间，可兼容现有电池产线，适合渐进式升级。
本田与 GS Yuasa：硫化物 - 聚合物复合路线
本田选择与日本电池企业 GS Yuasa 合作，开发硫化物 - 聚合物复合电解质，试图兼具高传导率与界面稳定性。该技术计划 2028 年完成原型开发，目标能量密度 500 Wh/kg，旨在打破 “性能 - 成本 - 量产” 的三角悖论。
宝马 - Solid Power：纯粹硫化物路线的激进派
与丰田、本田不同，宝马坚持采用 100% 硫化物固态电解质，尽管面临更高的工艺挑战，但瞄准的是超过 600 Wh/kg 的终极能量密度。这种 “all-in” 策略体现了宝马对技术代差的追求 —— 正如舒斯特所言：“我们不做渐进式改进，而是要定义下一代电池的标准。”
4.2 供应链的重塑与挑战
固态电池的商业化将引发全球供应链的重构：
正极材料：高镍三元（NCM811）仍为主流，但富锂锰基（LMNO）因更高容量（280 mAh/g vs. NCM 的 210 mAh/g）可能成为新宠，宝马已与 Umicore 合作开发无钴正极材料。
负极材料：金属锂取代石墨成为必然选择，但锂枝晶生长问题仍需解决。Solid Power 通过引入人工 SEI 膜（如 Li₃PO₄涂层），将枝晶生长速率抑制至
电解质原料：硫化物电解质依赖高纯硫化物（如 Li₂S、P₂S₅），当前全球产能不足。宝马已与 Elementis、Sisecam Group 等企业签订战略供应协议，锁定硫化物原料来源。
五、政策与资本：驱动技术跃迁的双轮
5.1 政府层面的战略扶持
全球主要经济体将固态电池视为 “未来产业” 的核心战场：
欧盟《新电池法》：要求 2030 年新上市车型平均续航达 800 公里，倒逼车企采用 ASSB 等突破性技术。欧盟委员会已拨款 50 亿欧元，用于固态电池研发与生产线建设。
美国《通胀削减法案》（IRA）：为固态电池生产提供每千瓦时 100 美元的税收抵免，吸引宝马、Solid Power 在美国南卡罗来纳州建设联合研发中心。
中国 “十四五” 规划：将固态电池列入 “颠覆性技术” 重点攻关项目，宁德时代、清陶发展等企业已建成 GWh 级半固态电池产线，全固态电池研发进入中试阶段。
5.2 资本市场的热捧与理性
Solid Power 自 2020 年 SPAC 上市以来，市值一度突破 30 亿美元，反映出资本对固态电池的乐观预期。但行业亦不乏理性声音：高盛报告指出，ASSB 量产需突破三大瓶颈 —— 单 GWh 产线投资超 50 亿元（为传统电池的 3 倍）、良率需从当前 60% 提升至 95% 以上、循环寿命需在现有基础上再提升 30%。宝马通过 “技术开放” 策略，将部分研发风险分摊至合作伙伴，同时通过 CMCC 的中试线积累数据，降低规模化生产的不确定性。
六、可持续性考量：固态电池的环境账
6.1 材料循环的革新潜力
传统锂离子电池的回收依赖火法冶金（能耗达 5000 kWh / 吨），且钴、镍等贵金属回收率仅 70-80%。固态电池因无液态电解质，可采用干法回收技术：通过机械破碎 - 筛分 - 电磁分选，直接回收电极材料，能耗降低 60%，贵金属回收率达 95% 以上。宝马与 Elemental Recycling 合作开发的 ASSB 回收工艺，已实现锂、硫、磷等元素的闭环利用，每吨电池回收成本较传统工艺降低 40%。
6.2 碳足迹的显著优化
根据生命周期评估（LCA），宝马 i7 搭载的 ASSB 电池全生命周期碳足迹为 65 kg CO₂-eq/kWh，较当前 Gen5 电池（110 kg CO₂-eq/kWh）降低 41%。这一提升源于三方面：硫化物电解质生产能耗低 30%、无电解液溶剂挥发（传统电池生产中溶剂回收占能耗的 15%）、循环寿命延长减少电池更换频率。若搭配可再生能源电力生产，碳足迹可进一步降至 40 kg 以下，助力宝马实现 2030 年单车碳足迹减半的目标。
七、未来展望：固态电池的商业化时间表
7.1 技术成熟度曲线（Gartner Hype Cycle）
根据 Gartner 预测，全固态电池目前处于 “期望膨胀期”（Peak of Inflated Expectations），预计 2028-2030 年进入 “生产成熟期”（Plateau of Productivity）。宝马的路线图与此吻合：2025-2027 年完成 ASSB 细胞工程样件（OTS）开发，2028 年在 CMCC 实现百 MWh 级试生产，2030 年前后在高端车型（如 iNext 旗舰轿车）上首发搭载，2035 年实现全产品线普及。
7.2 对汽车产业的颠覆性影响
产品定义重构：ASSB 将使 “续航焦虑” 成为历史，车企竞争焦点将转向智能化（如自动驾驶、车联网）与用户体验。宝马计划在搭载 ASSB 的车型中引入 “能量管理 AI”，根据实时路况动态优化电池输出，进一步提升能效。
产业格局洗牌：传统电池巨头（如宁德时代、LG 新能源）若无法快速跟进固态技术，可能面临份额流失；而 Solid Power、QuantumScape 等初创企业有望凭借专利壁垒占据生态高位。宝马通过早期布局，已锁定 Solid Power 的优先供货权，构建技术护城河。
能源网络变革：高能量密度的 ASSB 电池将推动超快充网络升级（如 1000V 高压平台），同时促进 V2G（车网互动）技术普及 —— 单辆 ASSB 电动车的储能量可达 150 kWh，相当于家庭日均用电量的 5 倍，可成为智能电网的分布式储能节点。
结论：一场关于 “终极移动” 的信念之争
宝马与 Solid Power 的合作，本质上是对 “汽车产业终极形态” 的信念投射 —— 当电动化解决了能源形式问题，固态电池将解决能源载体的物理极限问题。从 2016 年的一纸协议，到 2024 年公路测试车的轰鸣，这段旅程不仅是技术的演进，更是工业哲学的胜利：在追求创新的同时保持对工程现实的敬畏，在开放合作中坚守对核心技术的掌控。
正如约翰・范・斯科特尔（John Van Scoter）在测试车发布会上所言：“固态电池不是终点，而是起点。” 当宝马 i7 搭载的 ASSB 电池在慕尼黑街头穿梭时，它承载的不仅是一块电池的技术突破，更是整个汽车产业对可持续未来的集体想象。在这场关于 “速度、安全与可持续性” 的三重挑战中，宝马用行动证明：真正的创新，从来都是理性规划与大胆突破的共振。
来源：叁鑫新材氧化锆珠