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國家撥款60億引爆固態(tài)電池!誰能打響全固態(tài)量產(chǎn)第一槍?
956 2024-06-03
導(dǎo)語:2027年是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),誰將率先落地應(yīng)用,或?qū)⒁欢ǔ潭雀淖兾磥淼氖袌龈窬郑诩夹g(shù)和成本的雙重限制下,全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化任重道遠(yuǎn)。
    隨著電池領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破,市場上多家車企和電池廠商開始逐步推出固態(tài)電池量產(chǎn)計(jì)劃表,使得近期固態(tài)電池板塊愈發(fā)火熱、熱點(diǎn)頻頻。
    5月29日,據(jù)多家媒體消息,中國或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā),包括寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)支持。
    多位知情人士確認(rèn),此項(xiàng)行業(yè)內(nèi)史無前例的項(xiàng)目由政府相關(guān)部委牽頭實(shí)施,鼓勵(lì)有條件的企業(yè)對全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)開展研發(fā)。據(jù)悉,該項(xiàng)目經(jīng)過嚴(yán)格篩選后,最后具體分為七大項(xiàng)目,聚焦聚合物和硫化物等不同技術(shù)路線。
    消息一出,固態(tài)電池概念尾盤異動(dòng)拉升,多個(gè)概念股大漲。
    固態(tài)電池真的要來了嗎?
0-1的突破:妥協(xié)的半固態(tài)電池
    4月,智己汽車的一場發(fā)布會(huì)引爆固態(tài)電池概念,但與此同時(shí),當(dāng)下的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展也引來諸多質(zhì)疑。
是炒作還是真突破?是吹牛還是真實(shí)力?
    從液態(tài)電池轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)電池,被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是下一代電池技術(shù)發(fā)展的主要路徑,且可以在電池性能、安全性等方面得到大幅提升。
    但是,以當(dāng)下的技術(shù)想要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn),還有很多難題。
    寧德時(shí)代曾在業(yè)績說明會(huì)坦言,固態(tài)電池目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決,如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等,在突破這些科技問題后,還會(huì)遇到產(chǎn)業(yè)化的問題。寧德時(shí)代董事長曾毓群在3月份也曾表示,固態(tài)電池當(dāng)前的技術(shù)效果“仍不夠好”。
    據(jù)了解,智己汽車所發(fā)布的第一代“光年”固態(tài)電池采用的是納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆超高鎳材料,新一代高比能復(fù)合硅碳材料為負(fù)極,電池容量達(dá)到133kW·h,在極端情況下也不會(huì)出現(xiàn)熱蔓延、起火,CLTC純電續(xù)航里程超過1000km,充電12分鐘可以補(bǔ)能400km。
    據(jù)智己汽車電池供應(yīng)商清陶能源消息顯示,第一代“光年”固態(tài)電池在固態(tài)電解質(zhì)里加入了10%的“潤濕劑”。
    資料顯示,固態(tài)電池一般分為三種形態(tài),分別是半固態(tài)(液體含量5-10wt%)、準(zhǔn)固態(tài)(液體含量0-5wt%)和全固態(tài)(液體含量0wt%),因此,智己L6所搭載的第一代“光年”固態(tài)電池同樣屬于液態(tài)到固態(tài)的過渡產(chǎn)品,也就是市場所言的半固態(tài)電池。
    清陶能源總經(jīng)理李崢表示,公司預(yù)計(jì)在今后的兩三年內(nèi)逐步減少潤濕劑的比例,逐漸過渡到真正意義上的固態(tài)電池。
    近日,研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合中國電池產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書(2024年)》指出,2022年以來,固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展,尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業(yè)的半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車,標(biāo)志著半固態(tài)電池在2023年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。
    同時(shí),EVTank也強(qiáng)調(diào),全固態(tài)電池目前仍然面臨著尚未完全解決的離子電導(dǎo)率問題、固固界面問題和循環(huán)性能問題等,預(yù)計(jì)其產(chǎn)業(yè)化時(shí)間節(jié)點(diǎn)將在2030年左右。
    因此,目前行業(yè)基本確定了“液態(tài)電池-半固態(tài)電池-準(zhǔn)固態(tài)電池-全固態(tài)電池”的發(fā)展路線。據(jù)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù),1-4月,我國半固態(tài)電池裝車量達(dá)1138.8MWh,配套電池企業(yè)為衛(wèi)藍(lán)新能源。
    不過,也有部分廠商表示,目前半固態(tài)電池在性能方面并沒有大幅領(lǐng)先液態(tài)電池,甚至在疊加成本因素之后,半固態(tài)電池的優(yōu)勢并不明顯。
    在2023年年底,蔚來也搭載衛(wèi)藍(lán)新能源提供的150度半固態(tài)電池完成1000km路測。但蔚來CEO李斌曾表示,蔚來的半固態(tài)電池車型象征意義大于實(shí)際意義,更多的在于展現(xiàn)電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)度。
    盡管全固態(tài)電池離商業(yè)化量產(chǎn)上車仍有很大一段距離,但在解決安全問題、續(xù)航焦慮的強(qiáng)大性能面前,一眾車企及電池廠商已經(jīng)紛紛入局。像廣汽、長安等車企已經(jīng)先后召開發(fā)布會(huì)宣布全固態(tài)電池計(jì)劃;國軒高科、領(lǐng)新新能源、太藍(lán)新能源等電池企業(yè)也公布項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度及最新研發(fā)動(dòng)態(tài)。
    當(dāng)然,面對市場上固態(tài)電池的“營銷狂歡”,動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代也坐不住了。
    4月,寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱披露,寧德時(shí)代有機(jī)會(huì)在2027年小批量生產(chǎn)固態(tài)電池。他表示,如果用1-9數(shù)字表示全固態(tài)電池的成熟度,寧德時(shí)代目前的成熟度在4的水平,目標(biāo)到2027年到7-8的水平。
    寧德時(shí)代此次“改口”,更像是行業(yè)氣氛的烘托。目前整個(gè)電池行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了固態(tài)電池“狂歡”的階段,作為電池龍頭如果遲遲沒有動(dòng)態(tài),勢必會(huì)引發(fā)投資者及市場認(rèn)為公司在創(chuàng)新領(lǐng)域落后于行業(yè)的誤解。
    其實(shí),早在2023年上海車展期間,寧德時(shí)代就曾發(fā)布凝聚態(tài)電池,其單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg,而該電池首先應(yīng)用的場景是航空領(lǐng)域。
    考慮到寧德時(shí)代有著超兩萬人的研發(fā)團(tuán)隊(duì),2023年研發(fā)投入更是高達(dá)183億元,在固態(tài)電池等下一代電池研發(fā)創(chuàng)新方面的優(yōu)勢要強(qiáng)于絕大部分公司。
    總的來說,半固態(tài)電池目前最大意義是0-1的突破,無論是直接研發(fā)全固態(tài),還是以滿足當(dāng)下需求的過渡產(chǎn)品來進(jìn)化,其最終的目的都是高能量、高安全的全固態(tài)電池。
技術(shù)+成本:全固態(tài)產(chǎn)業(yè)化任重道遠(yuǎn)
    半固態(tài)電池與全固態(tài)電池絕非一字之差,目前的半固態(tài)電池技術(shù)體系其實(shí)與液態(tài)電池生產(chǎn)工藝流程有非常大的互通性,包括隔膜也沒有去除,最直觀的變化便是電解質(zhì)更換為半固態(tài)電解質(zhì)。
    如果只看體驗(yàn)方面的變化,半固態(tài)電池的主要亮點(diǎn)在于安全性以及續(xù)航能力。
    而全固態(tài)電池對于鋰電材料、制作工藝、封裝方式的要求更高,且化學(xué)屬性發(fā)生較大變化,與現(xiàn)有的液態(tài)電池生產(chǎn)工藝差異更高,需要重新建立技術(shù)體系,包括供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)及市場生態(tài)。
    從產(chǎn)業(yè)鏈來看,目前國內(nèi)主流企業(yè)已相繼加入固態(tài)電池體系研發(fā)過程中,包括研發(fā)固態(tài)電解質(zhì)替代電解液及隔膜,但由于目前固態(tài)電解質(zhì)具體技術(shù)路線尚未確定,因此對于具體金屬元素的需求也各不相同;正極材料則繼續(xù)沿用高鎳三元,并向富鋰錳基轉(zhuǎn)變;負(fù)極材料則逐漸向硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極等方向演變;同時(shí)由于封裝方式的影響,有望帶動(dòng)鋁塑膜需求......
    國內(nèi)固態(tài)電池發(fā)展態(tài)勢強(qiáng)勁,技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化布局也不斷進(jìn)步。據(jù)電池網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì),2024年至今短短五個(gè)月的時(shí)間,國內(nèi)已先后有十余個(gè)固態(tài)電池項(xiàng)目傳出新動(dòng)態(tài),已公開投資金額合計(jì)近400億元。
    此外,截至目前,國內(nèi)已有14家固態(tài)電池制造領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)獲得48輪融資。具體來看,清陶能源獲10輪融資,衛(wèi)藍(lán)新能源獲8輪融資,輝能科技獲7輪融資,欣界能源獲6輪融資,太藍(lán)新能源獲5輪融資,高能時(shí)代、贛鋒鋰電、恩力動(dòng)力均獲2輪融資,領(lǐng)新新能源、中科深藍(lán)匯澤、中固時(shí)代、中科固能、融固新材料、毅華新能源獲1輪融資。
    今年兩會(huì)期間,固態(tài)電池技術(shù)引發(fā)廣泛討論和提案。其中,中國科學(xué)院院士、南開大學(xué)副校長陳軍接受采訪時(shí)表示,目前固態(tài)電池是各國研發(fā)的重點(diǎn),一旦產(chǎn)業(yè)化,將改變電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)格局,開辟電動(dòng)航空等新興市場。
    陳軍介紹,其所在團(tuán)隊(duì)積極承擔(dān)國家重大研發(fā)計(jì)劃、重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目,聯(lián)合北京的科技創(chuàng)新優(yōu)勢單位協(xié)同攻關(guān),已研發(fā)出400Wh/kg的固態(tài)電池,這跟目前市場上最先進(jìn)的300Wh/kg的鋰電子電池能量密度相比超出30%。未來一到兩年要突破600Wh/kg固態(tài)電池的研發(fā)。
    另據(jù)智慧芽方面消息顯示,近兩年來,中國在固態(tài)電池專利申請和布局上已經(jīng)有顯著進(jìn)步,在專利布局上甚至趕超了日本。
    截至5月27日,從技術(shù)來源(專利申請人)看,日本仍是全球固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)@暾堊疃嗟膰遥既驅(qū)@暾埩康谋壤?0%,中國排第二,占比約為26.6%。但從布局市場(專利申請所在地)來看,中國是全球固態(tài)電池專利布局最多的市場,約占31.4%。日本緊隨其后,約占27%。
    EVTank分析稱,以日本和美國等為代表的海外企業(yè)布局固態(tài)電池較早,包括豐田、松下、Solid Power、QuantumScape等均以全固態(tài)電池為發(fā)展目標(biāo),其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展相對緩慢。以衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業(yè)則選擇了產(chǎn)業(yè)化較為容易的半固態(tài)電池作為過渡階段產(chǎn)品,推動(dòng)了半固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
    據(jù)了解,日韓主要以硫化物體系為主,中國以氧化物和硫化物體系居多,而美國的初創(chuàng)型公司則在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。
    中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教表示,目前,聚合物、氧化物、硫化物路線相對于其他路線,技術(shù)成熟度相對高一些,布局的企業(yè)也較多。其中,聚合物優(yōu)勢在于易加工,成本也具有一定優(yōu)勢,但電導(dǎo)率和穩(wěn)定性較差;氧化物導(dǎo)電性和穩(wěn)定性表現(xiàn)相對好一些,但成本比聚合物要高一些;硫化物導(dǎo)電性能優(yōu)異,但熱穩(wěn)定性差,工藝難且成本高。
    除了技術(shù)難點(diǎn)外,固態(tài)電池面臨的最大問題是量產(chǎn)難,包括涉及材料成本高和制程復(fù)雜的問題。按照目前國內(nèi)電池廠商及車企公布的進(jìn)度來看,全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)主要集中在2026年-2028年,預(yù)計(jì)在2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;而日韓等國外電池企業(yè)同樣集中在2027年-2030年進(jìn)行量產(chǎn)。
    在這其中,2027年是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),誰將率先落地應(yīng)用,或?qū)⒁欢ǔ潭雀淖兾磥淼氖袌龈窬帧?/div>
    但在技術(shù)和成本的雙重限制下,全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化任重道遠(yuǎn)。
結(jié)語:
自今年以來,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈利好消息頻傳,半固態(tài)電池相繼裝車,車企方面也已有相關(guān)固態(tài)電池新品發(fā)布或路測運(yùn)行.......此外,隨著eVTOL行業(yè)高速發(fā)展,其對電池能量密度、安全性、倍率性能等提出更高要求,但目前的電池技術(shù)無法完全滿足其要求,因此未來固態(tài)電池有望在eVTOL迎來批量應(yīng)用。
基于對固態(tài)電池技術(shù)路線和降本路徑的研判,EVTank預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh,在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計(jì)在10%左右,其市場規(guī)模將超過2500億元,主要為半固態(tài)電池。

來源: 電池百人會(huì)-電池網(wǎng)
作者:常青  
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