前沿|固態電池要起飛了?

文/小林 編/青竹

“全固態電池,日本應該超前我們5年”,12月2日,歐陽明高院士在接受媒體採訪時表示。

固態電池似乎已經成為車業最炙手可熱的話題之一。

在國外,有印度研究機構號稱,2022年推出固態可充電鋁電池,即成為世界上第一款商用鋁離子固態電池。屆時電池續航至少能提高3倍,車用續航輕鬆超過1200公里。

在國內,有兩大消費電子巨頭——即將造車的小米和想要造車的華為,聯手進軍固態電池領域。

隨著新能源汽車滲透率的不斷提升,動力電池市場正快速向TWh時代邁進。而規模的擴大,也讓技術迭代被提上了日程。有觀點認為,電動車的競爭最終將成為電池的競爭。

同時我們發現,對於固態電池,海外車企展現出了空前的積極性。

固態電池是下一個風口嗎?還是資本市場的新故事素材?能否成為歐美日車企和電池廠超車的機會?

海外企業押寶固態電池成風

12月1日,Stellantis集團宣佈戰略投資美國固態電池技術公司Factorial Energy。雙方還簽署了聯合開發協議,以推進Factorial的高壓牽引固態電池技術。目標是在2026年引入首個具有競爭力的固態電池技術。

前沿|固態電池要起飛了?

此外,投資這家固態電池公司的不只有Stellantis集團,還有梅賽德斯-賓士和現代汽車集團。

賓士不但投資了數千萬美元,還將任命一名代表進入該公司的董事會。目標是在2022年開始測試電池原型產品,並在未來 5 年內將該技術引入批次生產。

現代和起亞也在一個月前聯合宣佈,同Factorial Energy簽署了包括戰略投資合作在內的聯合開發協議。包括單元、模組、系統各層面在內,達到電動汽車整車整合,並共同開發固態電池的規範化生產。

11月29日,日產汽車宣佈到2028財年推出搭載全固態電池(ASSB)的電動車型,屆時電池組的成本將降至每千瓦時75美元。未來,成本會進一步降低至每千瓦時65美元,以實現電動車型和燃油車型的成本平價。日產汽車表示,全固態電池(ASSB)能夠將充電時間縮短至原來的三分之一。

10月份,韓國電池製造商SK Innovation向福特汽車支援的固態電池開發商Solid Power公司投資3000萬美元,聯合生產車規級固態電池。SK的電池研究負責人在不久前表示,計劃比競爭對手提前兩年或更早交付固態電池,而這一時間點預計在2025年之前。

6月,LG新能源亞洲營銷總經理樸鎮庸公開表示,LG新能源正在著手開發新一代電池,包括擁有更優秀安全效能的聚合物和硫化物的全固態電池,爭取2026年實現量產,將有望應用於電動汽車和飛機領域。9月,LG能源表示,已開發出可在室溫下充電的固態電池,能夠在25℃下充電500次以上。

5月,三星SDI宣佈將在2025年之前完成大型全固態電池單元和原型全固態電池單元的開發,並於2027年開始量產。

前沿|固態電池要起飛了?

寶馬則宣佈和福特及其他合作伙伴擴大與美國固態電池企業Solid Power的現有聯合開發協議,投資1。3億美元用於固態電池技術研發。

4月,寶馬集團宣佈,與德國政府合作開發的新一代電芯專案取得進展。寶馬計劃從明年開始,將100安時固態電芯用於固態電池車規級標準的測試及整車的整合,於2025年前推出應用固態電池的原型車,並在2030年前將技術應用於量產車。

同月,大眾汽車宣佈對固態電池企業QuantumScape追加1億美元的投資。

作為固態電池領域擁有專利最多的車企,豐田的固態電池已經開始在原型車上進行測試。

豐田計劃到2030年,預計投入1。5萬億日元用於開發動力電池及其電池供應鏈。

此外,豐田還與松下成立了固態電池合資公司,計劃在2025年量產搭載固態電池的電動汽車。

得不到的永遠在騷動

前面提到的這些海外企業,all in固態電池的態度非常堅決。但是這就像L4級自動駕駛一樣,很多車企都說自己已經實現了,可事實呢?反正沒落地,你怎麼說都行。

對於如何優雅的蹭熱點,車企都是個中好手。就連元宇宙這種虛頭八腦的東西都可以蹭,固態電池有什麼不能蹭呢。

有時候,科研人員在研發一項新技術的時候,關心的不是這項技術到底能不能應用,而是之前有沒有人用過,沒人用過就能發論文。

企業也是一樣,這項技術還沒人用,我就可以拿來包裝,沒準就可以拉高股價。

比如QuantumScape,在去年11月上市後,一個月內股價便飆升了300%,第二月又上漲了80%,最高時達到了132。73美元/股。

沒有故事的企業才更需要故事,PPT造車這件事有不是隻有在新勢力身上才會出現。

作為“電動一哥”的特斯拉,自然比其他車企更明白動力電池的重要性,但馬斯克似乎對固態電池就不是特別感冒,雖然他也並沒有否定過。

不過,如果真如一些媒體報道的那樣,QuantumScape的固態電池能夠顛覆特斯拉,你認為馬斯克會不知道這件事麼?那為何他還在琢磨4680?

我想,大機率是因為時間的問題。

主流觀點認為,半固態電池或許能夠在2025年左右實現大規模量產,而全固態電池完全實現商業化至少還要10年的時間,可能這也是馬斯克對於固態電池一直持保守態度的原因。

或許在他看來,10年的時間會發生很多變化,還是專注於當下比較好。

國軒高科工研總院常務副院長徐興無此前曾說過,鋰金屬負極全固態電池還有很長的路要走,投入應用估計是十年以後的事情。他認為,一方面,全固態的電解質目前解決起來還有非常大的困難;另一方面,鋰在迴圈過程中即使沒有鋰枝晶,也要面對粉化的問題、迴圈壽命的問題。

另外,

固態電池到底是不是終極路線,到現在也沒人能百分百確定。

固態電池的優勢就不用太多說了,簡單概括就是,由於液態鋰離子電池存在電解液氧化、電極膨脹、高溫失控等安全隱患,只能犧牲能量密度來換取穩定性。而固態電池因為採用了固態電解質,所以更輕、更薄、更密、更穩,既能提升續航里程,也更加安全。

前沿|固態電池要起飛了?

不過,

全固態電池的劣勢也很明顯,比如固態電解質導鋰能力差,鋰離子導電率低,內阻高導致內部傳輸效率低。

還有就是迴圈壽命的問題,即便QuantumScape完成了800次的迴圈測試,但是與1500次的三元鋰和2000次的磷酸鐵鋰相比,還是有很大的差距的。

總之,

固態電池現階段還有很多技術瓶頸沒有突破,能量密度、功率密度、迴圈壽命、安全、成本,這5個要素少了哪一個,在最終實現商業化的時候都會受到非常大的挑戰。

尤其是成本問題,是最難翻越的大山,因為固態電池的成本是肉眼可見的,不是靠規模化就可以降下去的。

汽車分析師、北方工業大學汽車產業創新研究中心研究員張翔向鳳凰網汽車表示:“固態電池的技術指標要比傳統的鋰離子電池好很多,但是這個指標主要是實驗室裡面的指標,實際量產過程中還有很多問題沒有解決。固態電池屬於革命性的突破,所以其不確定性也更高。”

有分析指出,蔚來的半固態電池可以看作是全固態電池代替液體電池的過渡方案,更適合當下的市場。

國外的企業選擇直接研發全固態電池,有些是在自我炒作,有些是想放手一搏。

日本電池系統開發企業ENAX社長三枝雅貴此前就曾表示:“從成本方面來說,電池已成為中國的天下。日企希望藉助技術實力,在全固態電池領域挽回局面。”

中國在固態電池上落後了?

與前面提到的那些海外企業相比,國內的企業在固態電池方面的探索的確沒有那麼激進,但要說落後也不太準確。

比如,中科大在幾個月前發現了一種全新的氯化物固態電解質——氯化鋯鋰,突破了固態電池的成本瓶頸,可變形性好,比一般的固態電解質耐溼,還可以讓成本降低 94%。

前沿|固態電池要起飛了?

11月,半固態電池供應商衛藍新能源將\獲得來自小米集團、華為等機構約5億元的戰略投資,其估值達到50億元。

10月份,輝能科技完成了3。26億美元的新一輪融資。按照規劃,他們要在2021年達到1GWh的半固態鋰離子電池產能,到2024年實現全固態電池量產。

9月,清陶發展的QT-360高能量密度產品在國家機動車產品質量監督檢驗中心(上海)完成國家強檢認證測試。該產品電池單體實測放電容量(1/3C)超過116Ah,能量密度為368Wh/kg。

7月,贛鋒鋰電與東風公司技術中心正式簽約,並簽訂固態電池E70車型示範推廣協議。2022年初,贛鋒鋰電固態電池或將率先搭載在東風E70車型上,並完成車輛交付和示範推廣。不過,目前贛鋒鋰電的第一代和第二代固態電池均為固液混合電池技術,也就是半固態電池。

4月14日,蜂巢能源與中國科學院寧波材料技術、工程研究所共建的固態電池技術研究中心在無錫揭牌。按照計劃,蜂巢能源將於2025年在量產車上應用示範能量密度達350-500Wh/kg的固態電池。

同月,鴻海董事長劉揚偉表示,富士康將在2024年推出固態電池。

今年年初,寧德時代公開了兩種與固態電池相關的專利。

可以看出,與海外企業直接瞄準全固態電池不同,國內的衛藍新能源、清陶發展、國軒高科、贛鋒鋰電等,其實都選擇了半固態電池的路線,雖然他們也有全固態電池的生產線,但已量產的全固態電池主要應用在消費電子、特種電源等領域。已下線的用在新能源汽車上的半固態電池,目前處在驗證測試階段。

前沿|固態電池要起飛了?

雖然寧德時代在5月份的時候表示,目前已經可以做出固態電池的樣品,但是距離實現商業化還有很遠的路要走,預計到2030年才會面向市場推出。所以,他們選擇了鈉離子電池作為過渡。

第一代鈉離子電池電芯單體能量密度已經達到160Wh/kg,不但低溫效能更佳,且系統整合效率更高。

另一方面,我國的鋰離子動力電池技術與國外先進水平還存在一定差距。

中國科學院物理研究所研究員黃友元認為差距主要表現在三個方面:一是國內的鋰離子動力電池單項指標可能與國外接近甚至更高,但總體指標偏低,特別是在電池壽命上面;二是在產品的可靠性、一致性上存在較大差距;三是產業規模總體很大,但存在單家公司規模較小、過於分散的問題。

或許是因為有這方面的原因,所以國內的動力電池企業或者車企在技術創新的時候會更加謹慎,相比海外企業步子邁得小一些。

寫在最後:不可否認,目前美、德、日在全固態電池領域擁有一定的技術前瞻優勢,如果國內的動力電池企業和車企不加以重視,很難說會不會在10年後甚至5年後失去目前的主動權。而且目前的液態鋰離子電池,也很難完成2025年400Wh/kg和2030年500Wh/kg的能量密度目標。

當然,

也有觀點認為,海外企業直接研發全固態電池風險很大。

比如,已默默研發固態電池長達數年之久的Fisker,在今年年初表示放棄研發全固態電池,前面90%的努力都打水漂了。

無獨有偶,鋰電池企業麻省固能(SES)也放棄了全固態電池技術研發,而是選擇固液混合的半固態電池路線。

固態電池的走熱有技術層面的必然性,但行業對固態電池的熱切期盼,也與資本力量在背後的推波助瀾不無關係。

企查查提供的資訊顯示,2020年國內動力電池賽道披露的融資金額為627。38億元,2021年(截止至11月底)這一資料增長138。66%至1497。33億元。

資本市場的熱情高漲,為動力電池領域提早進入軍備競賽階段添了一把火。說的更直白點,其實就是內卷造成的。

但核心技術的迭代需遵循客觀規律,不可一蹴而就,畢竟動力電池在一致性、安全性、穩定性等方面都有非常高的要求。企業不可一味的喊口號,更不可在傳播時去誤導我們的消費者。