48363 固態電池江湖

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固態電池江湖
24潮 ·

潮一 曲夢凡

2023/08/10
未來3-5年,動力電池行業的發展還將會圍繞新能源汽車的痛點進行技術迭代創造需求,實現新的滲透。而動力電池競爭格局的變化也將源自于企業是否跟進了產業的發展和變革。
本文來自于微信公眾號“24潮”(ID:chao24_001),作者:潮一 曲夢凡,編輯:水鏡,投融界經授權發布。

固態江湖有任(ren)何風(feng)吹(chui)草(cao)動,幾乎都會刮起(qi)一陣市(shi)場熱論,或者(zhe)爭議風(feng)暴。

比如7月4日,世界(jie)第(di)二大(da)(da)汽(qi)車制(zhi)造商豐田公(gong)開(kai)表示,已經在電(dian)(dian)池(chi)(chi)技術上取得了(le)重大(da)(da)突破,可(ke)以(yi)(yi)制(zhi)造出充電(dian)(dian)10分鐘續航(hang)里(li)程1200公(gong)里(li)的(de)固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)(chi),延長至現有EV裝(zhuang)配電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)2.4倍(bei),而(er)且通過(guo)簡化制(zhi)造固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)(chi)所用材料的(de)生產過(guo)程,豐田制(zhi)造的(de)固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)體積、重量、價格較現有電(dian)(dian)池(chi)(chi)都(dou)有望可(ke)以(yi)(yi)減(jian)半(ban)。

此外(wai),豐(feng)田宣布將在2027-2028年實現全固態電(dian)池技術商業化,并向(xiang)市(shi)場投放(fang)配備全固態電(dian)池的純電(dian)動汽車。

伯明翰大學(xue)(xue)商業經濟學(xue)(xue)教授戴維·貝利認為,如果豐田(tian)公司的(de)(de)說(shuo)法屬實,那么這可能是(shi)未來電動汽(qi)車的(de)(de)一個(ge)里程碑時刻。“通常(chang)在原型階段(duan)會有一些突破(po),但要擴大生產規模就很困難了。”他補充說(shuo),“如果這是(shi)一個(ge)真正的(de)(de)突破(po),那么它可能是(shi)一個(ge)顛覆性的(de)(de)改變,甚至(zhi)可以(yi)說(shuo)是(shi)電動汽(qi)車行業的(de)(de)圣(sheng)杯。”

但僅(jin)僅(jin)兩天后,即(ji)在7月6日舉辦的2023年(nian)中國汽車(che)論壇上,寧(ning)德(de)時(shi)代首席(xi)科學家吳凱(kai)對豐田(tian)聲稱(cheng)的固態(tai)(tai)電池技術取得重大(da)突破評價道“全固態(tai)(tai)電池,目前還有(you)(you)些核心問(wen)題(ti)亟待解決。如果豐田(tian)說現在能量產全固態(tai)(tai)電池,我表(biao)示懷疑。但是到(dao)2027年(nian),我也(ye)沒法預測(ce)。以寧(ning)德(de)時(shi)代的技術水平(ping)而言(yan),也(ye)很(hen)有(you)(you)難度。”

這還只是固態電池江湖火爆場(chang)面的一(yi)角,在A股(gu)甚至已經出現了“固態電池”概念軍團。

據(ju)24潮(chao)團隊不完全(quan)統計(ji),目前A股(gu)(gu)約(yue)有64家企業進入“固態(tai)電池”概念(nian)股(gu)(gu)名單,幾乎涵蓋上(shang)下(xia)游全(quan)產業鏈(lian),諸(zhu)如寧德時代、比亞迪、天(tian)齊鋰(li)業、恩(en)捷股(gu)(gu)份(fen)等各(ge)產業鏈(lian)龍頭企業都(dou)紛紛下(xia)場布局,參(can)戰!

截止目(mu)前這64家(jia)企業總(zong)市(shi)值(zhi)達3.21萬億元,2022年(nian)總(zong)資產和總(zong)營(ying)收規模(mo)分別(bie)為2.56萬億元和1.52萬億元,分別(bie)同比增長57.89%和82.42%,“固(gu)態電池”概念軍團實(shi)力(li)不同小視。

一個技術突破,何以引起(qi)如此大的市場(chang)關注與(yu)爭議?

縱觀動(dong)力(li)電池發展史(shi),可以說,由(you)創新所帶來的(de)新技術驅動(dong)是(shi)企業成功與崛起的(de)關鍵(jian)——新技術推動(dong)行(xing)業持續降本增(zeng)效,成本下(xia)行(xing)帶來需求向上,銷(xiao)量增(zeng)加反(fan)哺技術研發。

只有依靠不(bu)斷的(de)技術創新才能(neng)(neng)讓(rang)動力電(dian)池(chi)(chi)的(de)性能(neng)(neng)、成(cheng)本(ben)、安全三者達成(cheng)統(tong)一,孚能(neng)(neng)科技董(dong)事長王瑀(yu)表示“發展到(dao)最后(hou),電(dian)池(chi)(chi)能(neng)(neng)量密度增加,安全方面一定(ding)要(yao)靠固態電(dian)解質來解決,也只有固態(電(dian)解質)才能(neng)(neng)讓(rang)更(geng)高能(neng)(neng)量密度的(de)材料得到(dao)應(ying)用(yong)。”

“固態電(dian)池可能是未來(lai)動力電(dian)池的終極(ji)形態”正在成為行業(ye)越來(lai)越多人的共識。

盡管固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)仍存在諸多技術痛點(dian)與挑戰,但很多企業仍在加速推進在固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)領域的(de)產(chan)業化與商業化進程。

比如在(zai)今年4月(yue)的上(shang)(shang)海(hai)國際車展上(shang)(shang),寧(ning)(ning)德時(shi)代(dai)發(fa)布(bu)(bu)了(le)其電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)材料及材料體系創新的成(cheng)果——“凝聚態(tai)(tai)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)”(屬于(yu)半(ban)固態(tai)(tai)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的一種(zhong)),據寧(ning)(ning)德時(shi)代(dai)首席科學家吳(wu)凱在(zai)發(fa)布(bu)(bu)會上(shang)(shang)介紹,寧(ning)(ning)德時(shi)代(dai)正在(zai)進(jin)行民用(yong)(yong)電(dian)(dian)動(dong)載(zai)人飛(fei)機項目(mu)的合作開發(fa)。三個月(yue)后,即(ji)7月(yue)19日,由寧(ning)(ning)德時(shi)代(dai)、中國商用(yong)(yong)飛(fei)機有(you)限(xian)責(ze)任公司、上(shang)(shang)海(hai)交大企業發(fa)展集團共同持股的商飛(fei)時(shi)代(dai)(上(shang)(shang)海(hai))航(hang)空(kong)有(you)限(xian)公司正式成(cheng)立,市(shi)場猜(cai)測這(zhe)將推動(dong)電(dian)(dian)動(dong)飛(fei)機的應(ying)用(yong)(yong)進(jin)程。據吳(wu)凱此前介紹,除了(le)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)民用(yong)(yong)航(hang)空(kong),凝聚態(tai)(tai)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)同時(shi)還(huan)將推出車規級應(ying)用(yong)(yong)版本,可在(zai)今年內(nei)具備量產能(neng)力。

另據重慶日報報道,7月(yue)4日,位于龍盛(sheng)新城的贛(gan)鋒新型鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)科技產(chan)業(ye)園項目一期工程(cheng)的90%樓體已(yi)經封頂,PACK(電(dian)(dian)(dian)池(chi)包裝)生產(chan)線將于本(ben)月(yue)投產(chan)。該項目固(gu)定投資超過50億元,將建(jian)成國內最(zui)大的固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)生產(chan)基地。項目于去(qu)年(nian)7月(yue)30日正式開工建(jian)設,包括固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)技術研究院、固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)生產(chan)基地及電(dian)(dian)(dian)池(chi)PACK系統3個子項目。

7月12日,據(ju)智能車(che)參考,固態(tai)電池已(yi)正式(shi)上(shang)車(che)蔚來,這也是固態(tai)電池首次實現(xian)量產上(shang)車(che)。據(ju)了(le)解,蔚來使用的屬于半固態(tai)電池,采(cai)用固液混(hun)合電解質,硅碳復合負極材料(liao)(liao)和超高鎳正極材料(liao)(liao),單個電池包重量為575kg。電芯(單體)由(you)衛藍新能源提供,一個150kWh的電池包內單體數量達(da)到384個。

據國泰證*分析,以(yi)蔚(yu)來(lai)此次搭載(zai)(zai)的(de)(de)(de)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池與(yu)寧(ning)德(de)時代提供的(de)(de)(de)100kWh電(dian)池相比,蔚(yu)來(lai)使用的(de)(de)(de)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池重量只增加了20kg,但是(shi)單體(ti)數(shu)量是(shi)前者的(de)(de)(de)4倍,因此實(shi)現了高(gao)達261Wh/kg的(de)(de)(de)能(neng)量密(mi)度(du)。而這個數(shu)據已(yi)經超過(guo)了寧(ning)德(de)時代的(de)(de)(de)麒麟電(dian)池,后者最(zui)高(gao)能(neng)量密(mi)度(du)為(wei)255Wh/kg。而在(zai)續航(hang)表現上,蔚(yu)來(lai)搭載(zai)(zai)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池的(de)(de)(de)ES6續航(hang)可達930km,ET7的(de)(de)(de)續航(hang)可超過(guo)1000km。

需要注(zhu)意的(de)是,盡管當前(qian)我國動力電池產業(ye)雖處于全球領先地(di)位,但在全固態領域等迭代技(ji)術上與日韓企業(ye)還存(cun)在差距。以全固態電池專(zhuan)利(li)數量為(wei)例,豐田(tian)以1300余件位列全球第一,而前(qian)十名均為(wei)日韓企業(ye)。

在企(qi)(qi)業(ye)競爭層面,中美歐日韓等國家動力電(dian)池(chi)企(qi)(qi)業(ye)也(ye)都已(yi)在固態(tai)電(dian)池(chi)領域有深度(du)布局,很(hen)多(duo)企(qi)(qi)業(ye)都制(zhi)定了頗具野心(xin)的產能規劃目標。最新消息,據BusinessKorea7月(yue)28日報道,三星SDI正在與多(duo)家汽車制(zhi)造商就2027年(nian)量(liang)產全固態(tai)電(dian)池(chi)進行談判。

時(shi)下(xia),動力電(dian)池產(chan)業進入新一輪的(de)技術迭(die)代(dai)期,又到了決定下(xia)一個十年產(chan)業新格(ge)局(ju)的(de)歷史關鍵節(jie)點(dian)。毫無疑問(wen),未來誰能解決“固態電(dian)池”技術痛(tong)點(dian),更(geng)快實現產(chan)業化布局(ju),誰就擁有改變或重(zhong)塑產(chan)業新格(ge)局(ju)的(de)力量與(yu)歷史機遇。

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行業共識,提升電(dian)池(chi)能(neng)力(li)密度與安全性是動力(li)電(dian)池(chi)產業目前面臨(lin)的最大(da)挑戰,當(dang)然其中(zhong)也(ye)暗含重(zhong)大(da)的歷史(shi)發展機遇。

回顧新(xin)能源汽車(che)發展歷史(shi),得益于動力電(dian)池(chi)的技術和創新(xin),市場(chang)上(shang)各種純電(dian)動車(che)的主流(liu)續(xu)航已經(jing)達到500-600km,車(che)主的續(xu)航里程焦慮已經(jing)大(da)大(da)減輕。

《動力電(dian)池(chi)產業(ye)高質(zhi)量(liang)發(fa)展行動方案白皮書(2023-2025)》顯(xian)示,2022年,我國(guo)動力電(dian)池(chi)技(ji)術創新能(neng)(neng)力不斷提(ti)(ti)高,三(san)元(yuan)電(dian)池(chi)系統能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)最(zui)大值提(ti)(ti)升至(zhi)212Wh/kg,磷(lin)酸鐵鋰(li)電(dian)池(chi)系統能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)最(zui)大值提(ti)(ti)升至(zhi)176.1Wh/kg;純電(dian)動乘用車單(dan)車平均帶電(dian)量(liang)提(ti)(ti)升至(zhi)50.9kWh,續航400公里以上車型占(zhan)比提(ti)(ti)升至(zhi)70.7%。

不過從(cong)技(ji)術發展趨勢看(kan),目前主流(liu)的磷酸鐵(tie)鋰和三(san)元材料兩種路(lu)線(xian)都已經觸(chu)及能量密度的天花板。

比如由于液態鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的(de)電(dian)解(jie)質中,有(you)機(ji)溶(rong)劑具有(you)易燃性、高(gao)腐蝕性,同時(shi)抗氧(yang)化性較差、無法解(jie)決鋰(li)枝晶(jing)問題(ti),因此存在熱(re)失控風(feng)險,也限制了高(gao)電(dian)壓正(zheng)極、鋰(li)金(jin)屬負極等(deng)高(gao)能(neng)量材料的(de)使(shi)用,預計理(li)論能(neng)量密(mi)度上限為300Wh/kg。此次車展(zhan)像欣旺達推出的(de)閃充(chong)電(dian)池(chi)(chi)、億緯(wei)鋰(li)能(neng)推出的(de)4695大圓柱電(dian)池(chi)(chi)、以及中創(chuang)新航的(de)“頂流(liu)電(dian)池(chi)(chi)”,能(neng)量密(mi)度均在300Wh/kg以上,已接近能(neng)量密(mi)度上限。

筆者認為,未來如(ru)果要(yao)(yao)進(jin)一步提高電(dian)(dian)池(chi)能量密度與安全性能,固態(tai)電(dian)(dian)池(chi)或許更(geng)可能成為產業最優(you)解,其主要(yao)(yao)有四大核心優(you)勢:

第一(yi)大(da)核(he)心(xin)優勢,盡管固(gu)(gu)態電(dian)池本身不(bu)能(neng)(neng)提升(sheng)(sheng)能(neng)(neng)量(liang)密度(du),但由(you)于具備更穩(wen)定、更安(an)全、電(dian)化學窗口寬(kuan)(5V以上)等(deng)性質,無論是在材料端、結(jie)構端,還是Pack端都(dou)有助于提升(sheng)(sheng)提升(sheng)(sheng)電(dian)芯能(neng)(neng)量(liang)密度(du)。目前半(ban)固(gu)(gu)態電(dian)池能(neng)(neng)量(liang)密度(du)可(ke)達350Wh/kg+,準固(gu)(gu)態可(ke)實現400Wh/kg+,全固(gu)(gu)態可(ke)突破(po)500Wh/kg。

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第二大(da)優(you)勢(shi),固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)相比液(ye)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)可以解決漏液(ye)揮發等(deng)安全問(wen)題。由于固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)燃(ran)點非常高,因此將液(ye)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)更換為固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)材料,將有效(xiao)提升安全性(xing)。

第(di)三大優勢,固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池不(bu)需(xu)要電(dian)(dian)解液和(he)隔(ge)膜,其(qi)可以實現多層(ceng)正極(ji)、固(gu)態(tai)電(dian)(dian)解質(zhi)和(he)負極(ji)材料堆積。先串聯后(hou)再(zai)封裝(zhuang)焊接,有效簡化封裝(zhuang),使得整體電(dian)(dian)池包的(de)重量和(he)體積得以縮減從而提升續(xu)航能力(li)。

第四大優勢(shi),固(gu)態電(dian)池循(xun)環壽命更(geng)長(chang)。固(gu)態電(dian)解(jie)質(zhi)為單離子(zi)導體,副反(fan)應少,循(xun)環壽命更(geng)長(chang)。由(you)于固(gu)體電(dian)解(jie)質(zhi)不(bu)具有(you)流動性,因(yin)此不(bu)會出現SEI膜(mo)反(fan)復生長(chang)與溶(rong)解(jie)脫落的(de)問題(ti)(ti),有(you)助于實現穩定循(xun)環。此外,全固(gu)態電(dian)池中過(guo)渡金(jin)屬不(bu)易(yi)發生溶(rong)解(jie),可以(yi)避免由(you)過(guo)渡金(jin)屬溶(rong)解(jie)導致的(de)正極容量(liang)衰減以(yi)及過(guo)渡金(jin)屬在負極側沉(chen)積(ji)進而催(cui)化SEI膜(mo)分解(jie)的(de)問題(ti)(ti)。

回(hui)歸企(qi)業(ye)(ye)層面,諸如(ru)寧德時(shi)代、比亞迪、輝能(neng)科技、衛藍新能(neng)源(yuan)、贛鋒(feng)鋰業(ye)(ye)、國軒高(gao)科等(deng)十幾家(jia)動(dong)力(li)電池企(qi)業(ye)(ye)在(zai)固態(tai)電池領(ling)域均(jun)有深(shen)度布局,且勢頭都很兇猛。

比如4月19日(ri)寧德(de)時代(dai)推出的(de)凝聚態(tai)電(dian)池(chi)堪(kan)稱當下最強存在——其單體能(neng)(neng)量(liang)密度(du)500Wh/kg,在今年(nian)(nian)車(che)展發布會上,寧德(de)時代(dai)首(shou)席技(ji)術官吳凱(kai)表示,該電(dian)池(chi)采用高動(dong)力(li)仿生凝聚態(tai)電(dian)解質,構(gou)建納(na)米級別(bie)自適應網(wang)絡結構(gou),調節(jie)鏈(lian)間相互作用力(li),在增強微觀結構(gou)穩定(ding)性(xing)的(de)同時,提(ti)高電(dian)池(chi)動(dong)力(li)性(xing)能(neng)(neng),提(ti)升鋰離(li)子運(yun)輸效(xiao)率。此外(wai)凝聚態(tai)電(dian)池(chi)還聚合了包括超高比能(neng)(neng)正極(ji)、新型負極(ji)、隔離(li)膜(mo)以及新工(gong)藝等(deng)一(yi)系列創新技(ji)術,使(shi)之既(ji)具(ju)備優(you)秀的(de)充放電(dian)性(xing)能(neng)(neng),又具(ju)備高的(de)安全性(xing)能(neng)(neng)。今年(nian)(nian)底前寧德(de)時代(dai)將形成量(liang)產(chan)凝聚態(tai)汽車(che)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)(neng)力(li),同時也(ye)已(yi)經與民用飛機(ji)公(gong)司合作開發電(dian)動(dong)機(ji)。

如果其(qi)真(zhen)的能(neng)夠實現量產(chan)落地(di),不僅能(neng)大大緩解新能(neng)源(yuan)汽車(che)的里程(cheng)焦慮,甚至(zhi)有(you)可能(neng)推動電動航空領域的發(fa)展(zhan)。

在產(chan)業(ye)化布局方面,比如據(ju)24潮團隊(dui)統(tong)計,僅輝能科(ke)技、衛藍(lan)新(xin)能源、贛鋒鋰業(ye)、清陶能源、太藍(lan)新(xin)能源等5家企業(ye)固態(tai)電池產(chan)能規劃合計已達256.2GWh。

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事實(shi)上(shang),為了搶占下一代電(dian)(dian)(dian)池技術風口,很多(duo)車企通(tong)過綁定(ding)電(dian)(dian)(dian)池廠,提前布局固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池技術,而車企入局為固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池企業提供(gong)了資金、技術、客戶等多(duo)重保障,有助于推(tui)進固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池商業化進程。

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但事實上,固(gu)態電池(chi)產業(ye)化進程(cheng)仍面臨諸(zhu)多問題和(he)挑戰。

比(bi)如盡管固態(tai)電池在(zai)安全性(xing)、能量密度(du)(du)等(deng)方(fang)面具備無與倫比(bi)的(de)(de)(de)優勢,是未來鋰電行(xing)業(ye)發展的(de)(de)(de)重要(yao)方(fang)向。但就現階(jie)段(duan)而言,技術和成本依然(ran)是橫亙在(zai)固態(tai)電池商(shang)業(ye)化道路中(zhong)的(de)(de)(de)巨大(da)阻礙,嚴重制約(yue)了行(xing)業(ye)的(de)(de)(de)商(shang)業(ye)化速度(du)(du)和固態(tai)電池的(de)(de)(de)推廣普及。

眾所(suo)周知,自2020年(nian)起,我國首次將固(gu)態電池列入行業重點發展對象并(bing)提(ti)出加快研發和產業化進(jin)程,2023年(nian)進(jin)一步提(ti)出加強固(gu)態電池標準體系研究(jiu),目前尚未(wei)出臺補(bu)貼政(zheng)策,仍以市場驅動為(wei)主。

但是固(gu)態電(dian)池(chi)目前難以(yi)輕薄化,用到(dao)的部分稀有(you)金屬原(yuan)材料價格較高,而且全固(gu)態對生產(chan)工藝、成(cheng)本(ben)和質量控制也提出了更嚴(yan)苛的要求,生產(chan)設備(bei)替換率大等原(yuan)因,其成(cheng)本(ben)明(ming)顯高于現有(you)液態電(dian)池(chi)。

據(ju)中郵證(zheng)*測算(suan),目前固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池較液態(tai)電(dian)(dian)池成本高(gao)出(chu)30%以(yi)上。預計半固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池規(gui)模化量產后,成本比(bi)液態(tai)鋰電(dian)(dian)池高(gao)10%-20%。

此外,從技術(shu)路(lu)線角(jiao)度分析,在(zai)固(gu)態(tai)電(dian)解(jie)質研發(fa)領域,初創企業以(yi)衛(wei)藍新能(neng)源(yuan)(氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu))、清(qing)陶能(neng)源(yuan)(氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu))、恩能(neng)新能(neng)源(yuan)(硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu))為代表;傳統鋰(li)電(dian)巨(ju)頭包(bao)括(kuo)寧(ning)德(de)時(shi)代(硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu))、比(bi)亞迪(硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu))、贛鋒(feng)鋰(li)業(氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu))。但值(zhi)得關(guan)注(zhu)的(de)(de)(de)是,現階段成(cheng)熟的(de)(de)(de)全(quan)固(gu)態(tai)電(dian)解(jie)質方案尚(shang)未落地,以(yi)上企業的(de)(de)(de)布局成(cheng)效和未來全(quan)固(gu)態(tai)時(shi)代的(de)(de)(de)主流路(lu)線仍存在(zai)巨(ju)大(da)不確(que)定(ding)性。

而且(qie)全固態體系的電解質材料研究(jiu)目前尚處于(yu)探索階(jie)段,技術尚未成(cheng)熟,短期(qi)內(nei)難以(yi)實(shi)現大規模(mo)的商(shang)業化。

固態(tai)(tai)(tai)電池(chi)由于存在固態(tai)(tai)(tai)電解質與電極之(zhi)間(jian)界面阻(zu)(zu)抗(kang)高、固態(tai)(tai)(tai)電解質的體相離子電導率(lv)相對(dui)比(bi)較低等(deng)問題,且(qie)生產工(gong)藝與液態(tai)(tai)(tai)電池(chi)差別大(da),生產程序不同,需要購置大(da)量新的工(gong)藝設(she)備,這也是加快產業化進(jin)程的阻(zu)(zu)礙之(zhi)一(yi)。

東吳證*分析認為(wei),比如寧德時代(dai)重點布局(ju)的硫化物全固態(tai)路線,盡管已有高能量密(mi)度的固態(tai)電池實(shi)驗(yan)樣本(ben),但距離實(shi)現(xian)商(shang)業(ye)化可能仍(reng)需5年以上時間(jian)。

而中郵證(zheng)*也認為,固態電池當前(qian)處于起步階段,產業化仍需時間。其預計“2030年(nian)中國固態電池出貨量(liang)將達251.1GWh,2030年(nian)市場空間有望達200億元。”

因(yin)此國內(nei)短(duan)期聚(ju)焦于更具兼容(rong)性、經濟(ji)性的半(ban)固(gu)(gu)態路線:2020年(nian)半(ban)固(gu)(gu)態電(dian)池(chi)實現(xian)首次(ci)裝(zhuang)車(che)(che)突(tu)破,但能量(liang)密度(du)在260Wh/kg水平,性能提升有(you)限,2023年(nian)實現(xian)360Wh/kg+裝(zhuang)車(che)(che)發布,國內(nei)外多家新能源車(che)(che)企(qi)宣布了半(ban)固(gu)(gu)態電(dian)池(chi)裝(zhuang)車(che)(che)規劃,2023有(you)望成為“裝(zhuang)車(che)(che)元年(nian)”。

其中東風、蔚來、賽(sai)力斯已宣(xuan)布將于今(jin)年(nian)實現半固(gu)態(tai)電(dian)池裝車(che),長安深藍、智己、埃安、高合等車(che)企(qi)普遍規(gui)劃2025年(nian)前裝車(che)半固(gu)態(tai)電(dian)池。

此(ci)次(ci)寧德發布(bu)的(de)凝(ning)(ning)聚(ju)態(tai)(tai)(tai)電(dian)(dian)池使用(yong)的(de)是凝(ning)(ning)聚(ju)態(tai)(tai)(tai)電(dian)(dian)解質,電(dian)(dian)池中的(de)液(ye)體(ti)具(ju)有很強的(de)粘附性,就屬于半固(gu)態(tai)(tai)(tai)電(dian)(dian)池的(de)一種(zhong)。

不(bu)過,需要注意的(de)是,目前半(ban)固態(tai)電池技術仍不(bu)成(cheng)熟,循環次(ci)數(shu)、倍率性(xing)能較差,同(tong)時未形成(cheng)規模量產,成(cheng)本價格較高,因此(ci)下游(you)應用(yong)進展存在低(di)于預期的(de)風險。

固態電池江湖

為了在搶占下一(yi)代(dai)技(ji)術(shu)風口,中美歐等均(jun)通過發布(bu)相關政(zheng)策,設立了電池遠期戰略目標(biao),一(yi)場全球化競爭已不(bu)可(ke)避免。

需要注意的是,盡管當前(qian)我國(guo)動(dong)力(li)電(dian)(dian)池(chi)產業雖處于全(quan)(quan)球領先地位(wei),但(dan)在全(quan)(quan)固(gu)態領域等迭代技(ji)術(shu)上與日韓(han)企業還存(cun)在差距(ju)。以(yi)全(quan)(quan)固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)專(zhuan)利數(shu)量為例,豐田以(yi)1300余件(jian)位(wei)列全(quan)(quan)球第一,而(er)前(qian)十名均為日韓(han)企業。正因為此,在今年1月(yue),工信部等六部門在《關(guan)于推動(dong)能(neng)源電(dian)(dian)子產業發展的指導(dao)意見》中(zhong)明確提(ti)出,要推進固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)研發和應用。

目前全球核心固態電池產(chan)業(ye)區域為歐美、日韓(han)和中(zhong)(zhong)國(guo)。其中(zhong)(zhong)歐美國(guo)家主要以(yi)自主研發固態電池技術的創業(ye)型(xing)公司為主;日韓(han)以(yi)傳統車(che)企與電池企業(ye)合作開發為主;中(zhong)(zhong)國(guo)企業(ye)研發投入巨大,且以(yi)科研機構或(huo)院校為支撐,產(chan)業(ye)化進(jin)程(cheng)較快(kuai)。

在(zai)企(qi)業(ye)(ye)競爭層面,中(zhong)美歐(ou)日(ri)韓等國(guo)家動力電池企(qi)業(ye)(ye)也都已在(zai)固態電池領域(yu)有深(shen)度布(bu)局,很(hen)多(duo)企(qi)業(ye)(ye)都制定(ding)了(le)頗具野心的(de)產(chan)能規劃(hua)目標。

其(qi)中,美國(guo)初創(chuang)企(qi)業(ye)(ye)眾多,QuantumScape、SolidPower等(deng)企(qi)業(ye)(ye)通過與(yu)科(ke)研機(ji)構合(he)作已成為行業(ye)(ye)主力軍。其(qi)代表企(qi)業(ye)(ye)QuantumScape成立于2010年,由斯坦福大學科(ke)學JagdeepSingh、FritzPrinz和TimHolme三人(ren)創(chuang)立,擁有(you)超過200項固(gu)態(tai)電池專利(li)技術。

QuantumScape得到了比爾蓋茨、大眾集團(tuan)、德(de)國(guo)馬牌(pai)集團(tuan)和(he)上汽(qi)集團(tuan)的投資,目(mu)前(qian)市值超過400億美元,目(mu)前(qian)已成為固(gu)態電池(chi)技術研發頭部(bu)企業。

其產(chan)品性(xing)能相較傳(chuan)統鋰電(dian)池,產(chan)品續(xu)航里程提高(gao)80%,最高(gao)續(xu)航接近2000公里;充(chong)電(dian)時間大(da)幅縮(suo)短,相較傳(chuan)統鋰電(dian)池需40分(fen)鐘充(chong)至80%,其產(chan)品僅需15分(fen)鐘即可(ke);此外,產(chan)品循環1000次后(hou)仍保持80%以上的容量。

據了解,QuantumScape已開始建(jian)設生產工廠(chang),計劃于2023年開始試產部分固態(tai)電池,2025年實現大(da)規模(mo)量產。

據媒體4月初報道(dao),特斯(si)拉最新聘請固(gu)體電(dian)池(chi)(chi)專家MattTyler擔任“電(dian)池(chi)(chi)技術(shu)總監(jian)”,Tyler畢業(ye)于密爾沃基工(gong)(gong)程學院(yuan),在電(dian)池(chi)(chi)設計方面(mian)有(you)十多(duo)年的工(gong)(gong)作經驗。他的前一(yi)份工(gong)(gong)作是電(dian)池(chi)(chi)初創廠商24M公司(si)副總裁(cai),該公司(si)專注于半固(gu)態鋰電(dian)池(chi)(chi)研發。

而歐洲企業則以車企投(tou)資(zi)初創企業為主,比如大(da)眾(zhong)汽車投(tou)資(zi)1億美(mei)元與QuantumScape組建(jian)一家新的(de)合資(zi)企業,寶(bao)馬攜手(shou)SolidPower共同研發全新的(de)固態電池等。

日(ri)韓企(qi)業(ye)多選擇(ze)抱團(tuan)合作,三菱(ling)、日(ri)產、松下等日(ri)本企(qi)業(ye)在(zai)保(bao)有獨(du)立(li)研(yan)發團(tuan)隊的基礎(chu)上,組(zu)建(jian)共同研(yan)發中心。

韓國領(ling)先的三(san)大(da)電(dian)池(chi)企業—LG化學、三(san)星SDI和SKI也組成聯盟,合作研發固態(tai)電(dian)池(chi)。7月28日消息,據BusinessKorea報道,三(san)星SDI正在與(yu)多(duo)家汽車制(zhi)造商(shang)就2027年(nian)量(liang)產全固態(tai)電(dian)池(chi)進行談判。

其(qi)中(zhong)最具代表性的企業日產提出(chu)“日產汽車2030愿景”,計劃到(dao)2024年(nian)(nian)建造固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi)試點工(gong)廠(chang)。到(dao)2026年(nian)(nian),共投入約1128億人(ren)民幣加快(kuai)電(dian)動技術轉型(xing)。同時,日產計劃在2028年(nian)(nian)實(shi)現(xian)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi)大規模量產,并(bing)在同年(nian)(nian)推出(chu)首款(kuan)搭載公司全(quan)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi)的電(dian)動車型(xing)。此外,日產于2022年(nian)(nian)4月9日宣布(bu)與NASA合作(zuo)(zuo)開發新型(xing)全(quan)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi),作(zuo)(zuo)為2028年(nian)(nian)產品發布(bu)和2024年(nian)(nian)試點工(gong)廠(chang)采用(yong)的電(dian)池(chi)。

在產品性能方面,日產固態電(dian)池(chi)能量(liang)密度(du)接近傳(chuan)統鋰電(dian)池(chi)的兩倍,充(chong)電(dian)時間為(wei)鋰電(dian)池(chi)的三分之一(yi),并且減少了(le)昂(ang)貴的稀有金屬用量(liang),有效降低電(dian)池(chi)成本。該款(kuan)全(quan)固態電(dian)池(chi)體積只有目前電(dian)池(chi)的一(yi)半大小,充(chong)滿電(dian)僅需15分鐘。根據規(gui)劃(hua),2028年公司全(quan)固態電(dian)池(chi)能夠將電(dian)池(chi)成本降至75美元(yuan)/KWh,并在未來(lai)進(jin)一(yi)步降低至65美元(yuan)/KWh。

中國企(qi)業盡管起步較晚,但市場(chang)參與者多,同時車企(qi)與電池企(qi)業密切合作。

目前國內固(gu)(gu)態(tai)&;半固(gu)(gu)態(tai)電池廠(chang)商主要有清陶能(neng)源(yuan)、衛(wei)藍新能(neng)源(yuan)、贛鋒鋰電、孚能(neng)科技及國軒(xuan)高科等,均已(yi)實現半固(gu)(gu)態(tai)電池產(chan)業(ye)化。

比(bi)如(ru)衛(wei)藍已規(gui)劃北京(jing)房山(shan)(shan)、江蘇溧(li)陽、浙江湖(hu)州和山(shan)(shan)東淄(zi)博4大生產(chan)基地,目前推出了350Wh/kg的半(ban)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi);國軒(xuan)高(gao)(gao)科22年5月發(fa)布(bu)首款半(ban)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)產(chan)品(pin),單體能(neng)量(liang)密(mi)(mi)度達(da)360Wh/kg;清陶能(neng)源于2018年建成國內(nei)第(di)一條固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)生產(chan)線(xian),后(hou)于2022年投資50億元在昆山(shan)(shan)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)項目;孚能(neng)科技能(neng)量(liang)密(mi)(mi)度330Wh/kg的第(di)一代半(ban)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)產(chan)品(pin)已經實現產(chan)業(ye)化,具有高(gao)(gao)能(neng)量(liang)密(mi)(mi)度、高(gao)(gao)安全、耐低溫、高(gao)(gao)倍率(lv)、長(chang)壽(shou)命(ming)等優勢,輔以充電10分(fen)鐘續(xu)航超過400公里的快充,將解決消費者的里程和充電焦慮。

國內外(wai)電池廠商積極推動布局,無疑將加速固態電池產業(ye)化(hua)進程,也勢必(bi)對產業(ye)格局產生深遠影響(xiang)。

在二十多年前,經濟學家魏杰留下過(guo)(guo)一個預言:“這是一個大浪(lang)淘沙的階段,非常(chang)痛苦,我估計(ji)再過(guo)(guo)10年,現在的民營(ying)企業200個中間有一個保留下來(lai)就不簡(jian)單,垮(kua)臺(tai)的垮(kua)臺(tai),成長(chang)的成長(chang)。”

中(zhong)國動力電(dian)(dian)池(chi)20年,波瀾壯闊,跌(die)宕成長。特別(bie)是在過(guo)去十年間(jian),中(zhong)國動力電(dian)(dian)池(chi)產(chan)業歷過(guo)了(le)一輪瘋狂的野蠻生長和殘酷(ku)洗牌(pai)。

產(chan)(chan)業(ye)(ye)(ye)最瘋狂(kuang)時,比(bi)如(ru)在2013-2016年(nian)(nian)期間,國內動力電(dian)(dian)池企(qi)業(ye)(ye)(ye)從最初的(de)(de)40余家(jia),迅(xun)速成(cheng)長至200余家(jia),幾年(nian)(nian)間玩家(jia)數量(liang)增長了四倍多。但瘋狂(kuang)過后,隨著國家(jia)政(zheng)策(ce)層(ceng)面(mian)出現(xian)的(de)(de)調(diao)整,產(chan)(chan)業(ye)(ye)(ye)短期內也遭到重大(da)(da)沖擊。據東方證*統(tong)計(ji),僅過去五年(nian)(nian)我國動力電(dian)(dian)池行(xing)業(ye)(ye)(ye)在經歷(li)大(da)(da)洗(xi)牌后,能夠配套車型的(de)(de)電(dian)(dian)池生(sheng)產(chan)(chan)企(qi)業(ye)(ye)(ye)數量(liang)已經從2017年(nian)(nian)的(de)(de)81家(jia)降(jiang)至36家(jia)(2023年(nian)(nian)4月),降(jiang)幅達55.56%。

產(chan)(chan)業(ye)(ye)競爭(zheng)就是如此(ci)殘(can)酷!在歷次的(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)技(ji)術周(zhou)(zhou)期(qi)跌宕中(zhong),都會有(you)大量企(qi)業(ye)(ye)倒(dao)下,無數(shu)企(qi)業(ye)(ye)一蹶不振(zhen),一些曾經風光無限的(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)大佬陸續離場(chang);最后只(zhi)有(you)少數(shu)企(qi)業(ye)(ye)成(cheng)功應(ying)對周(zhou)(zhou)期(qi)變(bian)化,以技(ji)術迭(die)代(dai)周(zhou)(zhou)期(qi)為機遇,強勢布(bu)局,實現(xian)逆勢增長。

時下,低碳(tan)經濟(ji)(ji)與數(shu)字化經濟(ji)(ji)已成為無可阻(zu)擋的(de)全球發展大趨勢。而動(dong)力電池產(chan)業似乎(hu)又步入新一輪競爭與洗牌周期。

比如據24潮團隊(dui)統(tong)計(ji),2022年至今,已公(gong)布的重大(da)動(dong)(dong)力(li)電池(chi)項目超(chao)150個,總投資預(yu)算超(chao)17000億元。此外,筆者綜合(he)各券商、企(qi)業公(gong)告等數據發現,僅(jin)統(tong)計(ji)已公(gong)開產能規劃的全(quan)(quan)球17家動(dong)(dong)力(li)電池(chi)企(qi)業到2025年的總產能規劃更(geng)是(shi)高(gao)達5868GWh!這近乎是(shi)2022年全(quan)(quan)球動(dong)(dong)力(li)電池(chi)總需(xu)求量的11.33倍!(詳見“超(chao)17000億砸向動(dong)(dong)力(li)電池(chi)!”一文(wen))

資本狂(kuang)熱追逐下,未來動力電(dian)池出(chu)現階段性產能(neng)過剩已成為必然,而產能(neng)過剩的時點與競爭慘烈程度(du)可能(neng)將超(chao)乎(hu)所有人的想象(xiang)。

筆(bi)者認為,未(wei)來(lai)3-5年,動力(li)電池(chi)行業(ye)的(de)發展還(huan)將(jiang)會圍繞新(xin)能源汽車(che)的(de)痛點(dian)進(jin)行技術迭代創造需求,實現新(xin)的(de)滲透。而(er)動力(li)電池(chi)競爭格(ge)局(ju)的(de)變化也將(jiang)源自于(yu)企業(ye)是(shi)否跟進(jin)了產(chan)業(ye)的(de)發展和變革。

因此技術驅動(dong)將(jiang)成為企(qi)業(ye)(ye),乃至整個行業(ye)(ye)更重要的驅動(dong)力(li),一些技術領先(xian)的企(qi)業(ye)(ye)將(jiang)獲得(de)更高的市場份(fen)額和利(li)潤水平,只具備中低端(duan)產品生產能力(li)的企(qi)業(ye)(ye)將(jiang)深陷(xian)競(jing)爭紅海,行業(ye)(ye)的分化(hua)也會進一步加劇。

縱(zong)觀動力(li)電池發展史,盲目擴產所導(dao)致的(de)惡(e)果,歷史上已有前(qian)車(che)之鑒,未來(lai)高效、優質的(de)產能(neng)仍然(ran)是短缺的(de),眼下市(shi)場(chang)技術迭代不斷加速,動力(li)電池企業應根據市(shi)場(chang)方向做好深度研判并布(bu)局,才能(neng)在不斷變化的(de)行業周期中立于不敗之地。

動(dong)力電(dian)池 技術 汽車
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