“全固態(tài)電池,日本應(yīng)該超前我們5年”,12月2日,歐陽(yáng)明高院士在接受媒體采訪時(shí)表示。
固態(tài)電池似乎已經(jīng)成為車業(yè)最炙手可熱的話題之一。
在國(guó)外,有印度研究機(jī)構(gòu)號(hào)稱,2022年推出固態(tài)可充電鋁電池,即成為世界上第一款商用鋁離子固態(tài)電池。屆時(shí)電池續(xù)航至少能提高3倍,車用續(xù)航輕松超過(guò)1200公里。
在國(guó)內(nèi),有兩大消費(fèi)電子巨頭——即將造車的小米和想要造車的華為,聯(lián)手進(jìn)軍固態(tài)電池領(lǐng)域。
隨著新能源汽車滲透率的不斷提升,動(dòng)力電池市場(chǎng)正快速向TWh時(shí)代邁進(jìn)。而規(guī)模的擴(kuò)大,也讓技術(shù)迭代被提上了日程。有觀點(diǎn)認(rèn)為,電動(dòng)車的競(jìng)爭(zhēng)最終將成為電池的競(jìng)爭(zhēng)。
同時(shí)我們發(fā)現(xiàn),對(duì)于固態(tài)電池,海外車企展現(xiàn)出了空前的積極性。
固態(tài)電池是下一個(gè)風(fēng)口嗎?還是資本市場(chǎng)的新故事素材?能否成為歐美日車企和電池廠超車的機(jī)會(huì)?
海外企業(yè)押寶固態(tài)電池成風(fēng)
12月1日,Stellantis集團(tuán)宣布戰(zhàn)略投資美國(guó)固態(tài)電池技術(shù)公司Factorial Energy。雙方還簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議,以推進(jìn)Factorial的高壓牽引固態(tài)電池技術(shù)。目標(biāo)是在2026年引入首個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的固態(tài)電池技術(shù)。
此外,投資這家固態(tài)電池公司的不只有Stellantis集團(tuán),還有梅賽德斯-奔馳和現(xiàn)代汽車集團(tuán)。
奔馳不但投資了數(shù)千萬(wàn)美元,還將任命一名代表進(jìn)入該公司的董事會(huì)。目標(biāo)是在2022年開(kāi)始測(cè)試電池原型產(chǎn)品,并在未來(lái) 5 年內(nèi)將該技術(shù)引入批量生產(chǎn)。
現(xiàn)代和起亞也在一個(gè)月前聯(lián)合宣布,同F(xiàn)actorial Energy簽署了包括戰(zhàn)略投資合作在內(nèi)的聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議。包括單元、模組、系統(tǒng)各層面在內(nèi),達(dá)到電動(dòng)汽車整車集成,并共同開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的規(guī)范化生產(chǎn)。
11月29日,日產(chǎn)汽車宣布到2028財(cái)年推出搭載全固態(tài)電池(ASSB)的電動(dòng)車型,屆時(shí)電池組的成本將降至每千瓦時(shí)75美元。未來(lái),成本會(huì)進(jìn)一步降低至每千瓦時(shí)65美元,以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車型和燃油車型的成本平價(jià)。日產(chǎn)汽車表示,全固態(tài)電池(ASSB)能夠?qū)⒊潆姇r(shí)間縮短至原來(lái)的三分之一。
10月份,韓國(guó)電池制造商SK Innovation向福特汽車支持的固態(tài)電池開(kāi)發(fā)商Solid Power公司投資3000萬(wàn)美元,聯(lián)合生產(chǎn)車規(guī)級(jí)固態(tài)電池。SK的電池研究負(fù)責(zé)人在不久前表示,計(jì)劃比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提前兩年或更早交付固態(tài)電池,而這一時(shí)間點(diǎn)預(yù)計(jì)在2025年之前。
6月,LG新能源亞洲營(yíng)銷總經(jīng)理樸鎮(zhèn)庸公開(kāi)表示,LG新能源正在著手開(kāi)發(fā)新一代電池,包括擁有更優(yōu)秀安全性能的聚合物和硫化物的全固態(tài)電池,爭(zhēng)取2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將有望應(yīng)用于電動(dòng)汽車和飛機(jī)領(lǐng)域。9月,LG能源表示,已開(kāi)發(fā)出可在室溫下充電的固態(tài)電池,能夠在25℃下充電500次以上。
5月,三星SDI宣布將在2025年之前完成大型全固態(tài)電池單元和原型全固態(tài)電池單元的開(kāi)發(fā),并于2027年開(kāi)始量產(chǎn)。
寶馬則宣布和福特及其他合作伙伴擴(kuò)大與美國(guó)固態(tài)電池企業(yè)Solid Power的現(xiàn)有聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議,投資1.3億美元用于固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)。
4月,寶馬集團(tuán)宣布,與德國(guó)政府合作開(kāi)發(fā)的新一代電芯項(xiàng)目取得進(jìn)展。寶馬計(jì)劃從明年開(kāi)始,將100安時(shí)固態(tài)電芯用于固態(tài)電池車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試及整車的集成,于2025年前推出應(yīng)用固態(tài)電池的原型車,并在2030年前將技術(shù)應(yīng)用于量產(chǎn)車。
同月,大眾汽車宣布對(duì)固態(tài)電池企業(yè)QuantumScape追加1億美元的投資。
作為固態(tài)電池領(lǐng)域擁有專利最多的車企,豐田的固態(tài)電池已經(jīng)開(kāi)始在原型車上進(jìn)行測(cè)試。豐田計(jì)劃到2030年,預(yù)計(jì)投入1.5萬(wàn)億日元用于開(kāi)發(fā)動(dòng)力電池及其電池供應(yīng)鏈。
此外,豐田還與松下成立了固態(tài)電池合資公司,計(jì)劃在2025年量產(chǎn)搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。
得不到的永遠(yuǎn)在騷動(dòng)
前面提到的這些海外企業(yè),all in固態(tài)電池的態(tài)度非常堅(jiān)決。但是這就像L4級(jí)自動(dòng)駕駛一樣,很多車企都說(shuō)自己已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了,可事實(shí)呢?反正沒(méi)落地,你怎么說(shuō)都行。
對(duì)于如何優(yōu)雅的蹭熱點(diǎn),車企都是個(gè)中好手。就連元宇宙這種虛頭八腦的東西都可以蹭,固態(tài)電池有什么不能蹭呢。
有時(shí)候,科研人員在研發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)的時(shí)候,關(guān)心的不是這項(xiàng)技術(shù)到底能不能應(yīng)用,而是之前有沒(méi)有人用過(guò),沒(méi)人用過(guò)就能發(fā)論文。
企業(yè)也是一樣,這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)人用,我就可以拿來(lái)包裝,沒(méi)準(zhǔn)就可以拉高股價(jià)。
比如QuantumScape,在去年11月上市后,一個(gè)月內(nèi)股價(jià)便飆升了300%,第二月又上漲了80%,最高時(shí)達(dá)到了132.73美元/股。
沒(méi)有故事的企業(yè)才更需要故事,PPT造車這件事有不是只有在新勢(shì)力身上才會(huì)出現(xiàn)。
作為“電動(dòng)一哥”的特斯拉,自然比其他車企更明白動(dòng)力電池的重要性,但馬斯克似乎對(duì)固態(tài)電池就不是特別感冒,雖然他也并沒(méi)有否定過(guò)。
不過(guò),如果真如一些媒體報(bào)道的那樣,QuantumScape的固態(tài)電池能夠顛覆特斯拉,你認(rèn)為馬斯克會(huì)不知道這件事么?那為何他還在琢磨4680?
我想,大概率是因?yàn)闀r(shí)間的問(wèn)題。
主流觀點(diǎn)認(rèn)為,半固態(tài)電池或許能夠在2025年左右實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),而全固態(tài)電池完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化至少還要10年的時(shí)間,可能這也是馬斯克對(duì)于固態(tài)電池一直持保守態(tài)度的原因?;蛟S在他看來(lái),10年的時(shí)間會(huì)發(fā)生很多變化,還是專注于當(dāng)下比較好。
國(guó)軒高科工研總院常務(wù)副院長(zhǎng)徐興無(wú)此前曾說(shuō)過(guò),鋰金屬負(fù)極全固態(tài)電池還有很長(zhǎng)的路要走,投入應(yīng)用估計(jì)是十年以后的事情。他認(rèn)為,一方面,全固態(tài)的電解質(zhì)目前解決起來(lái)還有非常大的困難;另一方面,鋰在循環(huán)過(guò)程中即使沒(méi)有鋰枝晶,也要面對(duì)粉化的問(wèn)題、循環(huán)壽命的問(wèn)題。
另外,固態(tài)電池到底是不是終極路線,到現(xiàn)在也沒(méi)人能百分百確定。
固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)就不用太多說(shuō)了,簡(jiǎn)單概括就是,由于液態(tài)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(lái)?yè)Q取穩(wěn)定性。而固態(tài)電池因?yàn)椴捎昧斯虘B(tài)電解質(zhì),所以更輕、更薄、更密、更穩(wěn),既能提升續(xù)航里程,也更加安全。
不過(guò),全固態(tài)電池的劣勢(shì)也很明顯,比如固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)鋰能力差,鋰離子導(dǎo)電率低,內(nèi)阻高導(dǎo)致內(nèi)部傳輸效率低。還有就是循環(huán)壽命的問(wèn)題,即便QuantumScape完成了800次的循環(huán)測(cè)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(tài)電池現(xiàn)階段還有很多技術(shù)瓶頸沒(méi)有突破,能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全、成本,這5個(gè)要素少了哪一個(gè),在最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的時(shí)候都會(huì)受到非常大的挑戰(zhàn)。尤其是成本問(wèn)題,是最難翻越的大山,因?yàn)楣虘B(tài)電池的成本是肉眼可見(jiàn)的,不是靠規(guī)模化就可以降下去的。
汽車分析師、北方工業(yè)大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究中心研究員張翔向鳳凰網(wǎng)汽車表示:“固態(tài)電池的技術(shù)指標(biāo)要比傳統(tǒng)的鋰離子電池好很多,但是這個(gè)指標(biāo)主要是實(shí)驗(yàn)室里面的指標(biāo),實(shí)際量產(chǎn)過(guò)程中還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。固態(tài)電池屬于革命性的突破,所以其不確定性也更高?!?/p>
有分析指出,蔚來(lái)的半固態(tài)電池可以看作是全固態(tài)電池代替液體電池的過(guò)渡方案,更適合當(dāng)下的市場(chǎng)。國(guó)外的企業(yè)選擇直接研發(fā)全固態(tài)電池,有些是在自我炒作,有些是想放手一搏。
日本電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)ENAX社長(zhǎng)三枝雅貴此前就曾表示:“從成本方面來(lái)說(shuō),電池已成為中國(guó)的天下。日企希望借助技術(shù)實(shí)力,在全固態(tài)電池領(lǐng)域挽回局面?!?/p>
中國(guó)在固態(tài)電池上落后了?
與前面提到的那些海外企業(yè)相比,國(guó)內(nèi)的企業(yè)在固態(tài)電池方面的探索的確沒(méi)有那么激進(jìn),但要說(shuō)落后也不太準(zhǔn)確。
比如,中科大在幾個(gè)月前發(fā)現(xiàn)了一種全新的氯化物固態(tài)電解質(zhì)——氯化鋯鋰,突破了固態(tài)電池的成本瓶頸,可變形性好,比一般的固態(tài)電解質(zhì)耐濕,還可以讓成本降低 94%。
11月,半固態(tài)電池供應(yīng)商衛(wèi)藍(lán)新能源將\獲得來(lái)自小米集團(tuán)、華為等機(jī)構(gòu)約5億元的戰(zhàn)略投資,其估值達(dá)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(guī)劃,他們要在2021年達(dá)到1GWh的半固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)能,到2024年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。
9月,清陶發(fā)展的QT-360高能量密度產(chǎn)品在國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)完成國(guó)家強(qiáng)檢認(rèn)證測(cè)試。該產(chǎn)品電池單體實(shí)測(cè)放電容量(1/3C)超過(guò)116Ah,能量密度為368Wh/kg。
7月,贛鋒鋰電與東風(fēng)公司技術(shù)中心正式簽約,并簽訂固態(tài)電池E70車型示范推廣協(xié)議。2022年初,贛鋒鋰電固態(tài)電池或?qū)⒙氏却钶d在東風(fēng)E70車型上,并完成車輛交付和示范推廣。不過(guò),目前贛鋒鋰電的第一代和第二代固態(tài)電池均為固液混合電池技術(shù),也就是半固態(tài)電池。
4月14日,蜂巢能源與中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)、工程研究所共建的固態(tài)電池技術(shù)研究中心在無(wú)錫揭牌。按照計(jì)劃,蜂巢能源將于2025年在量產(chǎn)車上應(yīng)用示范能量密度達(dá)350-500Wh/kg的固態(tài)電池。
同月,鴻海董事長(zhǎng)劉揚(yáng)偉表示,富士康將在2024年推出固態(tài)電池。
今年年初,寧德時(shí)代公開(kāi)了兩種與固態(tài)電池相關(guān)的專利。
可以看出,與海外企業(yè)直接瞄準(zhǔn)全固態(tài)電池不同,國(guó)內(nèi)的衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶發(fā)展、國(guó)軒高科、贛鋒鋰電等,其實(shí)都選擇了半固態(tài)電池的路線,雖然他們也有全固態(tài)電池的生產(chǎn)線,但已量產(chǎn)的全固態(tài)電池主要應(yīng)用在消費(fèi)電子、特種電源等領(lǐng)域。已下線的用在新能源汽車上的半固態(tài)電池,目前處在驗(yàn)證測(cè)試階段。
雖然寧德時(shí)代在5月份的時(shí)候表示,目前已經(jīng)可以做出固態(tài)電池的樣品,但是距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的路要走,預(yù)計(jì)到2030年才會(huì)面向市場(chǎng)推出。所以,他們選擇了鈉離子電池作為過(guò)渡。
第一代鈉離子電池電芯單體能量密度已經(jīng)達(dá)到160Wh/kg,不但低溫性能更佳,且系統(tǒng)集成效率更高。
另一方面,我國(guó)的鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平還存在一定差距。
中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員黃友元認(rèn)為差距主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是國(guó)內(nèi)的鋰離子動(dòng)力電池單項(xiàng)指標(biāo)可能與國(guó)外接近甚至更高,但總體指標(biāo)偏低,特別是在電池壽命上面;二是在產(chǎn)品的可靠性、一致性上存在較大差距;三是產(chǎn)業(yè)規(guī)模總體很大,但存在單家公司規(guī)模較小、過(guò)于分散的問(wèn)題。
或許是因?yàn)橛羞@方面的原因,所以國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)或者車企在技術(shù)創(chuàng)新的時(shí)候會(huì)更加謹(jǐn)慎,相比海外企業(yè)步子邁得小一些。
寫在最后:不可否認(rèn),目前美、德、日在全固態(tài)電池領(lǐng)域擁有一定的技術(shù)前瞻優(yōu)勢(shì),如果國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)和車企不加以重視,很難說(shuō)會(huì)不會(huì)在10年后甚至5年后失去目前的主動(dòng)權(quán)。而且目前的液態(tài)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(biāo)。
當(dāng)然,也有觀點(diǎn)認(rèn)為,海外企業(yè)直接研發(fā)全固態(tài)電池風(fēng)險(xiǎn)很大。
比如,已默默研發(fā)固態(tài)電池長(zhǎng)達(dá)數(shù)年之久的Fisker,在今年年初表示放棄研發(fā)全固態(tài)電池,前面90%的努力都打水漂了。
無(wú)獨(dú)有偶,鋰電池企業(yè)麻省固能(SES)也放棄了全固態(tài)電池技術(shù)研發(fā),而是選擇固液混合的半固態(tài)電池路線。
固態(tài)電池的走熱有技術(shù)層面的必然性,但行業(yè)對(duì)固態(tài)電池的熱切期盼,也與資本力量在背后的推波助瀾不無(wú)關(guān)系。
企查查提供的信息顯示,2020年國(guó)內(nèi)動(dòng)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)這一數(shù)據(jù)增長(zhǎng)138.66%至1497.33億元。
資本市場(chǎng)的熱情高漲,為動(dòng)力電池領(lǐng)域提早進(jìn)入軍備競(jìng)賽階段添了一把火。說(shuō)的更直白點(diǎn),其實(shí)就是內(nèi)卷造成的。
但核心技術(shù)的迭代需遵循客觀規(guī)律,不可一蹴而就,畢竟動(dòng)力電池在一致性、安全性、穩(wěn)定性等方面都有非常高的要求。企業(yè)不可一味的喊口號(hào),更不可在傳播時(shí)去誤導(dǎo)我們的消費(fèi)者。
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