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。

固態江湖有任何風吹(chui)草動,幾乎(hu)都會刮起一陣市場熱論(lun),或(huo)者爭議(yi)風暴。

比(bi)如7月4日,世界第二大汽車制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)商(shang)豐田(tian)公開表示(shi),已(yi)經在電(dian)池(chi)(chi)技術上取(qu)得了重大突破,可以(yi)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)出充電(dian)10分鐘續(xu)航里程(cheng)1200公里的(de)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi),延長至現有(you)EV裝配電(dian)池(chi)(chi)的(de)2.4倍,而且通過簡化制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)所用材料(liao)的(de)生產過程(cheng),豐田(tian)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)的(de)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)(chi)的(de)體積、重量、價格較現有(you)電(dian)池(chi)(chi)都有(you)望(wang)可以(yi)減半。

此外,豐(feng)田宣布將在2027-2028年(nian)實現(xian)全固(gu)態電(dian)池技術(shu)商(shang)業化,并(bing)向市(shi)場投放配備(bei)全固(gu)態電(dian)池的純電(dian)動汽車。

伯(bo)明翰(han)大學商業(ye)經濟學教授戴(dai)維·貝利認(ren)為(wei),如果(guo)豐田公司的(de)(de)(de)說(shuo)(shuo)法(fa)屬實,那么這可(ke)(ke)能(neng)是未來電動(dong)汽車的(de)(de)(de)一個里程碑(bei)時刻。“通常在原型階段會有一些突破,但要擴大生產規模(mo)就很困難了。”他補(bu)充說(shuo)(shuo),“如果(guo)這是一個真(zhen)正的(de)(de)(de)突破,那么它(ta)可(ke)(ke)能(neng)是一個顛(dian)覆性的(de)(de)(de)改變,甚至(zhi)可(ke)(ke)以(yi)說(shuo)(shuo)是電動(dong)汽車行業(ye)的(de)(de)(de)圣杯。”

但僅僅兩天(tian)后(hou),即在(zai)7月6日舉(ju)辦的(de)2023年(nian)中國汽(qi)車論壇上,寧德(de)時(shi)代(dai)(dai)首席(xi)科學家吳凱對豐(feng)田聲稱的(de)固態電池(chi)技術取得重大突(tu)破評(ping)價(jia)道“全(quan)固態電池(chi),目前(qian)還有些核心(xin)問題亟待解(jie)決(jue)。如果豐(feng)田說現(xian)在(zai)能量產全(quan)固態電池(chi),我表(biao)示懷疑(yi)。但是(shi)到(dao)2027年(nian),我也沒(mei)法(fa)預(yu)測。以寧德(de)時(shi)代(dai)(dai)的(de)技術水平而言,也很(hen)有難(nan)度(du)。”

這還只是固態電(dian)池(chi)江湖(hu)火爆場面的(de)一角,在A股甚至(zhi)已經出(chu)現了(le)“固態電(dian)池(chi)”概念(nian)軍團。

據(ju)24潮團隊不完(wan)全統計,目(mu)前A股約(yue)有(you)64家企業(ye)(ye)進入(ru)“固態電(dian)池”概念股名單,幾(ji)乎(hu)涵蓋上下游(you)全產業(ye)(ye)鏈,諸如寧德時代、比亞迪(di)、天齊鋰業(ye)(ye)、恩捷股份(fen)等各產業(ye)(ye)鏈龍頭(tou)企業(ye)(ye)都(dou)紛(fen)紛(fen)下場布局,參(can)戰!

截止目前這64家企業總(zong)(zong)市值達3.21萬(wan)億元(yuan),2022年總(zong)(zong)資產和總(zong)(zong)營收規(gui)模分(fen)別為2.56萬(wan)億元(yuan)和1.52萬(wan)億元(yuan),分(fen)別同(tong)(tong)比增長57.89%和82.42%,“固態電池”概念軍團(tuan)實力不同(tong)(tong)小視。

一個技(ji)術(shu)突破,何以(yi)引起(qi)如此大(da)的市場(chang)關注與爭議?

縱觀動力電池發(fa)展史,可(ke)以說,由創(chuang)新所(suo)帶(dai)來的新技術驅動是企業(ye)(ye)成功(gong)與(yu)崛(jue)起的關(guan)鍵——新技術推(tui)動行業(ye)(ye)持續(xu)降本增效,成本下行帶(dai)來需求向上,銷(xiao)量(liang)增加反哺技術研發(fa)。

只有依靠不斷的(de)技術(shu)創新(xin)才能(neng)(neng)讓動力電(dian)池的(de)性能(neng)(neng)、成本、安(an)全(quan)三者達成統一,孚能(neng)(neng)科技董事(shi)長王瑀表示(shi)“發(fa)展到最(zui)后,電(dian)池能(neng)(neng)量密度增(zeng)加,安(an)全(quan)方面(mian)一定要靠固(gu)態電(dian)解質(zhi)來解決(jue),也只有固(gu)態(電(dian)解質(zhi))才能(neng)(neng)讓更高能(neng)(neng)量密度的(de)材(cai)料(liao)得(de)到應用。”

“固態電(dian)池可能(neng)是(shi)未(wei)來動力電(dian)池的終極形(xing)態”正在成為行業越(yue)來越(yue)多人(ren)的共識。

盡管固態(tai)電池仍存在諸(zhu)多技術痛點與(yu)挑戰(zhan),但很多企業(ye)仍在加速推進在固態(tai)電池領域的(de)產(chan)業(ye)化(hua)與(yu)商業(ye)化(hua)進程(cheng)。

比如(ru)在(zai)今(jin)年4月(yue)的(de)上(shang)海國際車展上(shang),寧德時代發(fa)(fa)布(bu)了其電(dian)池(chi)材料及材料體系創新的(de)成果——“凝(ning)聚態(tai)電(dian)池(chi)”(屬于半(ban)固態(tai)電(dian)池(chi)的(de)一種(zhong)),據(ju)寧德時代首席(xi)科學家吳凱在(zai)發(fa)(fa)布(bu)會上(shang)介紹,寧德時代正在(zai)進行(xing)民(min)(min)用電(dian)動載(zai)人(ren)飛機(ji)項目的(de)合作開發(fa)(fa)。三個月(yue)后(hou),即(ji)7月(yue)19日,由寧德時代、中(zhong)國商(shang)用飛機(ji)有(you)限責任公司、上(shang)海交大(da)企業發(fa)(fa)展集團共同持股的(de)商(shang)飛時代(上(shang)海)航空有(you)限公司正式成立(li),市場猜測這(zhe)將推動電(dian)動飛機(ji)的(de)應用進程(cheng)。據(ju)吳凱此前介紹,除(chu)了應用于民(min)(min)用航空,凝(ning)聚態(tai)電(dian)池(chi)同時還將推出車規級應用版本,可在(zai)今(jin)年內具備量產能力。

另(ling)據重慶(qing)日(ri)報(bao)報(bao)道,7月(yue)(yue)4日(ri),位于(yu)龍(long)盛新城的(de)贛鋒新型鋰電(dian)池科技產(chan)業園(yuan)項目(mu)(mu)一期工(gong)程的(de)90%樓體(ti)已經封(feng)頂,PACK(電(dian)池包裝)生產(chan)線將于(yu)本月(yue)(yue)投產(chan)。該(gai)項目(mu)(mu)固定投資(zi)超過50億元,將建成(cheng)國內最(zui)大(da)的(de)固態(tai)電(dian)池生產(chan)基地。項目(mu)(mu)于(yu)去年7月(yue)(yue)30日(ri)正式(shi)開工(gong)建設,包括固態(tai)電(dian)池技術研究院、固態(tai)電(dian)池生產(chan)基地及電(dian)池PACK系(xi)統3個子項目(mu)(mu)。

7月12日(ri),據智能車參考,固(gu)(gu)態(tai)電(dian)池已正式上車蔚(yu)來(lai),這也是固(gu)(gu)態(tai)電(dian)池首(shou)次實現量(liang)(liang)產上車。據了解,蔚(yu)來(lai)使用的屬于半固(gu)(gu)態(tai)電(dian)池,采用固(gu)(gu)液混(hun)合(he)電(dian)解質,硅(gui)碳(tan)復合(he)負極(ji)材料(liao)和超(chao)高鎳正極(ji)材料(liao),單(dan)個電(dian)池包重量(liang)(liang)為575kg。電(dian)芯(xin)(單(dan)體)由衛藍新能源提供,一(yi)個150kWh的電(dian)池包內(nei)單(dan)體數量(liang)(liang)達到384個。

據(ju)國(guo)泰證*分析,以蔚(yu)(yu)(yu)來此(ci)次搭載(zai)的(de)(de)固(gu)態電(dian)池(chi)與寧德(de)時代提(ti)供的(de)(de)100kWh電(dian)池(chi)相比,蔚(yu)(yu)(yu)來使(shi)用的(de)(de)固(gu)態電(dian)池(chi)重量(liang)只增加了20kg,但是單體數量(liang)是前者的(de)(de)4倍,因此(ci)實現(xian)了高(gao)達261Wh/kg的(de)(de)能(neng)量(liang)密(mi)度。而這個數據(ju)已(yi)經(jing)超過了寧德(de)時代的(de)(de)麒麟(lin)電(dian)池(chi),后者最高(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度為255Wh/kg。而在續航(hang)表現(xian)上,蔚(yu)(yu)(yu)來搭載(zai)固(gu)態電(dian)池(chi)的(de)(de)ES6續航(hang)可達930km,ET7的(de)(de)續航(hang)可超過1000km。

需要注意的是(shi),盡管當前我(wo)國(guo)動(dong)力(li)電池產(chan)業(ye)雖處(chu)于全(quan)球(qiu)領(ling)先(xian)地(di)位(wei),但在全(quan)固(gu)態領(ling)域等迭代(dai)技術(shu)上與日(ri)韓(han)企(qi)業(ye)還存(cun)在差距(ju)。以全(quan)固(gu)態電池專利數量為(wei)(wei)例(li),豐田(tian)以1300余件(jian)位(wei)列(lie)全(quan)球(qiu)第一,而前十名均為(wei)(wei)日(ri)韓(han)企(qi)業(ye)。

在企業(ye)競(jing)爭(zheng)層(ceng)面,中美歐日(ri)(ri)韓(han)等國家動力電池(chi)企業(ye)也都已(yi)在固態電池(chi)領域有深度布(bu)局(ju),很多(duo)企業(ye)都制定了頗具野心的產能規(gui)劃目標。最(zui)新(xin)消息,據BusinessKorea7月28日(ri)(ri)報道,三星SDI正在與多(duo)家汽(qi)車制造(zao)商(shang)就2027年量產全固態電池(chi)進行(xing)談(tan)判。

時下(xia)(xia),動力(li)電(dian)池產業進入新(xin)一輪的(de)技(ji)術迭代期,又到了決定下(xia)(xia)一個十(shi)年(nian)產業新(xin)格(ge)局的(de)歷史(shi)(shi)關鍵節點(dian)。毫無疑(yi)問,未(wei)來誰(shui)能(neng)解決“固態電(dian)池”技(ji)術痛點(dian),更快實現(xian)產業化布局,誰(shui)就(jiu)擁有(you)改變或重塑產業新(xin)格(ge)局的(de)力(li)量(liang)與(yu)歷史(shi)(shi)機遇(yu)。

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行業(ye)共識,提(ti)升電(dian)池(chi)(chi)能力密度與(yu)安全(quan)性是動力電(dian)池(chi)(chi)產業(ye)目前面(mian)臨的最大挑戰(zhan),當然其(qi)中(zhong)也暗含重大的歷史發展機遇。

回顧新能(neng)源汽車發(fa)展歷史,得(de)益于動力電池的(de)(de)技(ji)術(shu)和創新,市場上各(ge)種純電動車的(de)(de)主(zhu)流續航已經達到500-600km,車主(zhu)的(de)(de)續航里程焦慮(lv)已經大大減(jian)輕。

《動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)池(chi)產業高(gao)質量(liang)發(fa)展行動(dong)(dong)(dong)方案白皮書(2023-2025)》顯示(shi),2022年,我國動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)池(chi)技術(shu)創新能(neng)(neng)力(li)不斷(duan)提(ti)(ti)高(gao),三元電(dian)(dian)池(chi)系(xi)統(tong)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)最大值提(ti)(ti)升(sheng)至212Wh/kg,磷(lin)酸鐵鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)系(xi)統(tong)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)最大值提(ti)(ti)升(sheng)至176.1Wh/kg;純電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)乘用(yong)車單車平均帶電(dian)(dian)量(liang)提(ti)(ti)升(sheng)至50.9kWh,續航400公里以(yi)上車型占比提(ti)(ti)升(sheng)至70.7%。

不過從(cong)技術發展趨(qu)勢看,目前主流的磷酸鐵鋰和三元(yuan)材料兩種(zhong)路線都已經(jing)觸及能量密(mi)度(du)的天花(hua)板。

比如由于液(ye)態(tai)鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)解質(zhi)中(zhong),有機溶劑具有易燃性(xing)、高(gao)腐蝕性(xing),同時抗氧化(hua)性(xing)較差(cha)、無法解決(jue)鋰(li)枝(zhi)晶(jing)問(wen)題(ti),因(yin)此存在熱(re)失(shi)控風(feng)險,也限制了高(gao)電(dian)(dian)壓正極、鋰(li)金屬負極等高(gao)能(neng)量(liang)材料(liao)的(de)使(shi)用,預計理論能(neng)量(liang)密(mi)度(du)(du)(du)上(shang)限為300Wh/kg。此次(ci)車展像欣旺達推出(chu)的(de)閃充電(dian)(dian)池(chi)、億(yi)緯鋰(li)能(neng)推出(chu)的(de)4695大圓柱電(dian)(dian)池(chi)、以及中(zhong)創(chuang)新航的(de)“頂流電(dian)(dian)池(chi)”,能(neng)量(liang)密(mi)度(du)(du)(du)均在300Wh/kg以上(shang),已接近(jin)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)(du)(du)上(shang)限。

筆者認為(wei),未來如果(guo)要(yao)(yao)進一步提(ti)高電(dian)池(chi)能量密度與安全性能,固態電(dian)池(chi)或許更可能成為(wei)產(chan)業最(zui)優(you)解,其主要(yao)(yao)有四大核心優(you)勢:

第一大核心(xin)優勢,盡管固(gu)態(tai)電池(chi)本身不能提升能量密(mi)度(du),但由于(yu)具備更(geng)穩定、更(geng)安(an)全(quan)、電化(hua)學窗口(kou)寬(5V以(yi)上)等性質,無論是在材料端(duan)(duan)、結構(gou)端(duan)(duan),還是Pack端(duan)(duan)都有(you)助于(yu)提升提升電芯(xin)能量密(mi)度(du)。目前半固(gu)態(tai)電池(chi)能量密(mi)度(du)可(ke)達350Wh/kg+,準固(gu)態(tai)可(ke)實現400Wh/kg+,全(quan)固(gu)態(tai)可(ke)突破500Wh/kg。

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第二大優勢,固(gu)(gu)態(tai)電(dian)解質相比液(ye)態(tai)電(dian)解液(ye)可以解決(jue)漏液(ye)揮發等安全(quan)問題。由于固(gu)(gu)態(tai)電(dian)解質燃點非(fei)常高,因此將(jiang)液(ye)態(tai)電(dian)解液(ye)更換為固(gu)(gu)態(tai)電(dian)解質材(cai)料,將(jiang)有效提升安全(quan)性。

第(di)三(san)大優勢,固態(tai)電(dian)池不(bu)需要電(dian)解液(ye)和(he)隔膜,其(qi)可以實現多層正(zheng)極(ji)、固態(tai)電(dian)解質和(he)負(fu)極(ji)材料堆(dui)積。先串聯后(hou)再封裝焊接,有效簡化(hua)封裝,使得整體(ti)電(dian)池包(bao)的重(zhong)量和(he)體(ti)積得以縮減從而提升續航能力。

第四大優勢,固態電(dian)(dian)池循環壽命(ming)更長(chang)(chang)。固態電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質(zhi)為單離(li)子導體,副反應少,循環壽命(ming)更長(chang)(chang)。由于固體電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質(zhi)不具有(you)(you)流動性,因此不會出現(xian)SEI膜(mo)(mo)反復生長(chang)(chang)與溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)脫(tuo)落的(de)(de)問題,有(you)(you)助于實現(xian)穩定循環。此外(wai),全固態電(dian)(dian)池中過渡(du)金(jin)屬不易發生溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie),可以(yi)避免由過渡(du)金(jin)屬溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)導致的(de)(de)正(zheng)極容量衰減以(yi)及過渡(du)金(jin)屬在負極側沉(chen)積進而催化(hua)SEI膜(mo)(mo)分解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)問題。

回歸企業層面,諸如(ru)寧德時代、比亞迪(di)、輝能(neng)(neng)科(ke)技、衛藍新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)、贛鋒鋰業、國(guo)軒(xuan)高(gao)科(ke)等十幾(ji)家動力電(dian)池(chi)企業在固態電(dian)池(chi)領域均有深度布局(ju),且(qie)勢頭都很(hen)兇(xiong)猛。

比(bi)(bi)如4月19日寧德(de)時(shi)代推出的凝聚態電(dian)池堪稱當(dang)下最強存在(zai)——其單體能(neng)(neng)量(liang)密度500Wh/kg,在(zai)今年車展發布會上,寧德(de)時(shi)代首席技術官吳凱表示,該電(dian)池采用高(gao)(gao)(gao)動力(li)仿生凝聚態電(dian)解質,構建納米級(ji)別自適應網(wang)絡(luo)結構,調節鏈間相互作用力(li),在(zai)增(zeng)強微觀結構穩定性的同(tong)(tong)時(shi),提(ti)高(gao)(gao)(gao)電(dian)池動力(li)性能(neng)(neng),提(ti)升鋰(li)離子(zi)運(yun)輸效率。此(ci)外凝聚態電(dian)池還聚合(he)了包(bao)括超(chao)高(gao)(gao)(gao)比(bi)(bi)能(neng)(neng)正極、新型負極、隔離膜以及(ji)新工(gong)藝(yi)等一系列創新技術,使之既具備(bei)優秀的充放電(dian)性能(neng)(neng),又具備(bei)高(gao)(gao)(gao)的安(an)全(quan)性能(neng)(neng)。今年底前寧德(de)時(shi)代將形成量(liang)產凝聚態汽(qi)車電(dian)池的能(neng)(neng)力(li),同(tong)(tong)時(shi)也已經與民用飛機公(gong)司合(he)作開發電(dian)動機。

如(ru)果其真的(de)能(neng)夠實現量產落地,不僅(jin)能(neng)大大緩解新能(neng)源汽(qi)車的(de)里程焦慮,甚(shen)至有(you)可能(neng)推動(dong)電(dian)動(dong)航空領域(yu)的(de)發展。

在產業化布局方面,比如據24潮團隊統計,僅輝(hui)能(neng)(neng)科技(ji)、衛藍新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)、贛(gan)鋒鋰業、清陶能(neng)(neng)源(yuan)、太藍新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)等5家企業固態電池產能(neng)(neng)規劃合(he)計已達256.2GWh。

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事實上,為(wei)了(le)搶占下一代電池(chi)(chi)技術(shu)(shu)風口,很(hen)多車企(qi)通過(guo)綁定電池(chi)(chi)廠,提前(qian)布(bu)局固態(tai)(tai)電池(chi)(chi)技術(shu)(shu),而(er)車企(qi)入局為(wei)固態(tai)(tai)電池(chi)(chi)企(qi)業(ye)提供了(le)資金、技術(shu)(shu)、客戶(hu)等多重保障,有助于推進固態(tai)(tai)電池(chi)(chi)商業(ye)化進程。

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但事實上,固態電池產業化進程仍面臨諸多問(wen)題和挑戰。

比(bi)如盡管(guan)固態電(dian)池(chi)在安(an)全性、能(neng)量密度(du)等方面具(ju)備(bei)無與倫比(bi)的優勢,是未來鋰電(dian)行業發展的重要方向。但就現階段(duan)而言,技術和(he)成(cheng)本依然(ran)是橫(heng)亙在固態電(dian)池(chi)商業化道路中(zhong)的巨大阻礙(ai),嚴重制約了行業的商業化速(su)度(du)和(he)固態電(dian)池(chi)的推廣普及。

眾所(suo)周知,自2020年起,我國首(shou)次將固態電(dian)池列入行業重點發(fa)展(zhan)對象(xiang)并提(ti)出加(jia)快研發(fa)和產業化進程(cheng),2023年進一步提(ti)出加(jia)強固態電(dian)池標準體系研究,目前尚(shang)未出臺(tai)補貼政策,仍以市場驅(qu)動為主(zhu)。

但是固(gu)態電池目(mu)前難以輕薄化,用到的部分稀有金(jin)屬原材料(liao)價(jia)格(ge)較高,而且全固(gu)態對生(sheng)產工藝、成(cheng)本(ben)和質量控制(zhi)也提出了更嚴苛的要求,生(sheng)產設備(bei)替(ti)換率大等(deng)原因(yin),其成(cheng)本(ben)明顯高于現有液態電池。

據中郵證*測(ce)算,目前固態電(dian)(dian)池較液(ye)態電(dian)(dian)池成本高出30%以上。預計半固態電(dian)(dian)池規模化量產后,成本比液(ye)態鋰電(dian)(dian)池高10%-20%。

此(ci)外,從(cong)技術路線角度分析,在固態(tai)電(dian)解質(zhi)(zhi)研發領域,初創(chuang)企業(ye)以衛藍(lan)新(xin)(xin)能源(氧化物)、清陶能源(氧化物)、恩(en)能新(xin)(xin)能源(硫化物)為代表;傳統鋰(li)電(dian)巨頭包括(kuo)寧德(de)時(shi)代(硫化物)、比亞迪(硫化物)、贛鋒鋰(li)業(ye)(氧化物)。但值得關注的(de)是(shi),現階(jie)段(duan)成熟(shu)的(de)全(quan)固態(tai)電(dian)解質(zhi)(zhi)方案尚未落地,以上(shang)企業(ye)的(de)布局成效和(he)未來全(quan)固態(tai)時(shi)代的(de)主流路線仍存在巨大不確定性。

而(er)且全(quan)固態(tai)體系的(de)電解質材(cai)料(liao)研(yan)究目前尚(shang)處于探(tan)索階段,技術尚(shang)未成熟,短期內難以實(shi)現大規模(mo)的(de)商(shang)業(ye)化。

固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池由于存在固(gu)態(tai)(tai)電(dian)解質與(yu)電(dian)極之(zhi)間界面阻抗高、固(gu)態(tai)(tai)電(dian)解質的體相離子(zi)電(dian)導率相對比(bi)較低等問題,且生(sheng)產工藝(yi)與(yu)液(ye)態(tai)(tai)電(dian)池差(cha)別(bie)大(da),生(sheng)產程序不同,需(xu)要購置大(da)量新的工藝(yi)設(she)備(bei),這也是加快產業化進程的阻礙之(zhi)一(yi)。

東吳證(zheng)*分(fen)析認(ren)為,比(bi)如寧德時(shi)代重點布局的硫化物全(quan)固(gu)態(tai)路(lu)線,盡管已有高(gao)能量(liang)密度的固(gu)態(tai)電(dian)池實(shi)驗樣(yang)本,但距離(li)實(shi)現商(shang)業化可能仍需5年以上時(shi)間。

而(er)中郵(you)證(zheng)*也認為,固(gu)態電(dian)池(chi)當前處于起步階(jie)段,產業化仍(reng)需時間。其預(yu)計(ji)“2030年中國(guo)固(gu)態電(dian)池(chi)出貨量將達(da)251.1GWh,2030年市場空間有望達(da)200億元。”

因此(ci)國內短(duan)期聚(ju)焦于更(geng)具兼容性(xing)、經濟性(xing)的半(ban)固(gu)態(tai)(tai)路線:2020年半(ban)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)實(shi)現(xian)首次裝車(che)突破,但能(neng)量密(mi)度在260Wh/kg水平(ping),性(xing)能(neng)提升有(you)限(xian),2023年實(shi)現(xian)360Wh/kg+裝車(che)發(fa)布(bu),國內外多(duo)家新能(neng)源車(che)企宣布(bu)了半(ban)固(gu)態(tai)(tai)電池(chi)裝車(che)規劃(hua),2023有(you)望成為“裝車(che)元年”。

其中(zhong)東風、蔚來、賽力斯已宣布將(jiang)于今年實(shi)現半(ban)固(gu)態電池裝車,長安深藍、智己、埃安、高合等車企普遍規(gui)劃(hua)2025年前裝車半(ban)固(gu)態電池。

此次寧德發布(bu)的(de)凝聚態電(dian)(dian)池(chi)使用(yong)的(de)是凝聚態電(dian)(dian)解質,電(dian)(dian)池(chi)中的(de)液體具有很強的(de)粘(zhan)附(fu)性(xing),就屬于(yu)半固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)的(de)一種。

不過,需要(yao)注(zhu)意的(de)是,目前半固態電池(chi)技術仍不成熟,循環次數(shu)、倍率性(xing)能較差,同時未形成規模量產(chan),成本價(jia)格較高,因此(ci)下游應用進(jin)展(zhan)存在低(di)于預期的(de)風險(xian)。

固態電池江湖

為了在搶占(zhan)下一(yi)代技術風口,中美歐等均通過發(fa)布相關政(zheng)策,設立了電池遠期戰(zhan)略目標,一(yi)場全球(qiu)化(hua)競(jing)爭已不可避免。

需要注(zhu)意的是,盡管當前(qian)我國動力(li)電(dian)池(chi)(chi)產業(ye)雖(sui)處于(yu)全(quan)球領先地位,但在(zai)(zai)全(quan)固態領域等迭代技術上與日韓企(qi)業(ye)還(huan)存在(zai)(zai)差距。以(yi)全(quan)固態電(dian)池(chi)(chi)專利(li)數量(liang)為例,豐田以(yi)1300余件位列(lie)全(quan)球第一(yi),而前(qian)十(shi)名均為日韓企(qi)業(ye)。正因為此,在(zai)(zai)今年1月(yue),工信部等六部門在(zai)(zai)《關于(yu)推(tui)動能源電(dian)子產業(ye)發展的指(zhi)導(dao)意見》中明確提(ti)出,要推(tui)進固態電(dian)池(chi)(chi)研發和應用(yong)。

目(mu)前全(quan)球核心固(gu)態(tai)電池產業區域為(wei)(wei)歐美(mei)、日韓和中(zhong)國(guo)。其中(zhong)歐美(mei)國(guo)家主(zhu)(zhu)要(yao)以自主(zhu)(zhu)研發固(gu)態(tai)電池技(ji)術的(de)創業型公司為(wei)(wei)主(zhu)(zhu);日韓以傳統車企與電池企業合(he)作開(kai)發為(wei)(wei)主(zhu)(zhu);中(zhong)國(guo)企業研發投入巨大,且以科研機(ji)構或院校為(wei)(wei)支撐,產業化進(jin)程較(jiao)快。

在(zai)企業(ye)競爭層(ceng)面(mian),中美歐日韓等國家動力電(dian)(dian)池企業(ye)也都(dou)已在(zai)固態電(dian)(dian)池領域有深度布局,很多企業(ye)都(dou)制定了頗(po)具野心的產(chan)能(neng)規劃(hua)目標。

其中,美國初創(chuang)企業眾多,QuantumScape、SolidPower等企業通過與科研機構合作(zuo)已成為行業主力軍。其代表企業QuantumScape成立(li)于2010年,由斯坦福大學科學JagdeepSingh、FritzPrinz和TimHolme三人(ren)創(chuang)立(li),擁有(you)超過200項固態電池專利(li)技術。

QuantumScape得到了比爾蓋(gai)茨、大眾集(ji)(ji)團、德國馬牌集(ji)(ji)團和上汽集(ji)(ji)團的投(tou)資(zi),目前市值超過400億(yi)美元,目前已成為固態電池(chi)技術(shu)研(yan)發頭部(bu)企業。

其產(chan)品性能(neng)相(xiang)較傳統(tong)(tong)鋰(li)電(dian)池(chi),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(shi)間大幅(fu)縮短,相(xiang)較傳統(tong)(tong)鋰(li)電(dian)池(chi)需40分(fen)鐘(zhong)充(chong)至80%,其產(chan)品僅需15分(fen)鐘(zhong)即可;此(ci)外(wai),產(chan)品循環1000次后仍保持80%以上的容量。

據了(le)解,QuantumScape已開始建設生(sheng)產工廠,計劃于2023年開始試產部(bu)分固(gu)態電池,2025年實現大規模(mo)量產。

據(ju)媒體4月初(chu)報道,特斯拉最新聘請固體電(dian)池(chi)專家MattTyler擔(dan)任“電(dian)池(chi)技術(shu)總監”,Tyler畢(bi)業于密爾(er)沃基工程學院,在電(dian)池(chi)設計方面有(you)十多年的工作經驗。他的前一份工作是電(dian)池(chi)初(chu)創廠商24M公司副總裁(cai),該公司專注(zhu)于半固態(tai)鋰電(dian)池(chi)研發。

而歐洲企(qi)業(ye)則以車(che)企(qi)投資(zi)初(chu)創(chuang)企(qi)業(ye)為(wei)主(zhu),比如大眾汽車(che)投資(zi)1億美元與QuantumScape組建一(yi)家新的合(he)資(zi)企(qi)業(ye),寶馬攜(xie)手SolidPower共同研發全新的固態(tai)電池等(deng)。

日(ri)韓企業多(duo)選擇抱(bao)團合作,三菱(ling)、日(ri)產、松下等日(ri)本企業在(zai)保有獨立研(yan)發(fa)團隊的(de)基(ji)礎上,組建共同(tong)研(yan)發(fa)中心。

韓(han)國領先(xian)的(de)三(san)大電池企(qi)業—LG化學、三(san)星(xing)SDI和(he)SKI也組成聯盟,合作研發固態電池。7月28日消息,據BusinessKorea報道,三(san)星(xing)SDI正在與多家汽(qi)車制造商就2027年量產全固態電池進行談判。

其中最具代表性的(de)企業日產(chan)提出“日產(chan)汽車2030愿景”,計劃(hua)到2024年建造(zao)固(gu)態電池試(shi)點(dian)工(gong)廠。到2026年,共(gong)投入約1128億(yi)人民(min)幣加快電動(dong)技術轉型。同(tong)時,日產(chan)計劃(hua)在(zai)2028年實現固(gu)態電池大規模量產(chan),并在(zai)同(tong)年推出首款搭載公司全(quan)固(gu)態電池的(de)電動(dong)車型。此(ci)外,日產(chan)于(yu)2022年4月9日宣布(bu)與NASA合(he)作開發(fa)新型全(quan)固(gu)態電池,作為2028年產(chan)品發(fa)布(bu)和2024年試(shi)點(dian)工(gong)廠采用(yong)的(de)電池。

在產品性(xing)能方面(mian),日產固(gu)態電(dian)池(chi)(chi)能量密度接近傳統鋰電(dian)池(chi)(chi)的兩倍,充電(dian)時間(jian)為鋰電(dian)池(chi)(chi)的三分之(zhi)一,并(bing)且減少了昂貴的稀(xi)有(you)(you)金屬用量,有(you)(you)效降(jiang)低(di)電(dian)池(chi)(chi)成本(ben)。該(gai)款全固(gu)態電(dian)池(chi)(chi)體積只有(you)(you)目前電(dian)池(chi)(chi)的一半大小,充滿(man)電(dian)僅需(xu)15分鐘。根據規劃(hua),2028年公司全固(gu)態電(dian)池(chi)(chi)能夠將電(dian)池(chi)(chi)成本(ben)降(jiang)至75美元(yuan)/KWh,并(bing)在未來(lai)進一步降(jiang)低(di)至65美元(yuan)/KWh。

中(zhong)國企(qi)(qi)業盡管起(qi)步較晚,但(dan)市(shi)場參與者多,同時車企(qi)(qi)與電池(chi)企(qi)(qi)業密(mi)切(qie)合作。

目前(qian)國內固態&;半固態電(dian)池廠商主(zhu)要有清陶能源、衛藍新能源、贛鋒(feng)鋰電(dian)、孚能科技及國軒高科等(deng),均已實現半固態電(dian)池產業化。

比如衛藍(lan)已(yi)規劃北京房山(shan)、江蘇溧(li)陽、浙江湖州和(he)山(shan)東淄博4大生產(chan)(chan)基地,目前推出了350Wh/kg的(de)半(ban)(ban)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池;國軒高(gao)科22年5月發(fa)布(bu)首款半(ban)(ban)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池產(chan)(chan)品(pin),單體能(neng)量(liang)密度(du)達360Wh/kg;清陶能(neng)源(yuan)于2018年建成國內第一(yi)條固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池生產(chan)(chan)線,后于2022年投資50億元在昆山(shan)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池項(xiang)目;孚(fu)能(neng)科技能(neng)量(liang)密度(du)330Wh/kg的(de)第一(yi)代半(ban)(ban)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池產(chan)(chan)品(pin)已(yi)經實現(xian)產(chan)(chan)業化,具有高(gao)能(neng)量(liang)密度(du)、高(gao)安全、耐低溫、高(gao)倍(bei)率、長壽(shou)命(ming)等優勢,輔以充電(dian)(dian)(dian)10分(fen)鐘(zhong)續航超過400公里(li)的(de)快充,將(jiang)解決消費者的(de)里(li)程和(he)充電(dian)(dian)(dian)焦慮。

國內(nei)外電池廠(chang)商積極推動布局,無疑將加速固態(tai)電池產業化進程,也勢必對(dui)產業格局產生深遠(yuan)影響。

在二十多(duo)年前,經濟學家魏杰留下過(guo)一個預言:“這是一個大(da)浪(lang)淘沙的(de)(de)(de)階段,非常痛苦,我估計再過(guo)10年,現在的(de)(de)(de)民營企業200個中間有(you)一個保留下來就不(bu)簡單(dan),垮臺(tai)的(de)(de)(de)垮臺(tai),成長(chang)的(de)(de)(de)成長(chang)。”

中國(guo)動力電池(chi)20年,波瀾壯闊,跌(die)宕(dang)成長。特(te)別是在過去十(shi)年間(jian),中國(guo)動力電池(chi)產業歷過了一輪(lun)瘋狂的野(ye)蠻生長和(he)殘酷洗牌(pai)。

產業最瘋狂(kuang)時,比(bi)如在2013-2016年期間,國內動(dong)力(li)電池(chi)企(qi)業從最初的40余家(jia)(jia),迅速(su)成長(chang)至(zhi)200余家(jia)(jia),幾(ji)年間玩(wan)家(jia)(jia)數量增長(chang)了四(si)倍多。但(dan)瘋狂(kuang)過(guo)后,隨(sui)著國家(jia)(jia)政策層面出現的調整,產業短(duan)期內也遭到重大(da)沖擊(ji)。據東方證(zheng)*統計(ji),僅過(guo)去五(wu)年我國動(dong)力(li)電池(chi)行(xing)業在經歷(li)大(da)洗牌(pai)后,能夠配套(tao)車型(xing)的電池(chi)生產企(qi)業數量已(yi)經從2017年的81家(jia)(jia)降至(zhi)36家(jia)(jia)(2023年4月),降幅達55.56%。

產(chan)業競爭就是(shi)如此殘酷!在歷次的產(chan)業技術周(zhou)(zhou)期(qi)跌宕(dang)中(zhong),都會有大量企業倒下,無(wu)(wu)數企業一蹶不振,一些(xie)曾經風光無(wu)(wu)限的產(chan)業大佬陸(lu)續離場;最后只有少數企業成功應對周(zhou)(zhou)期(qi)變化,以(yi)技術迭代周(zhou)(zhou)期(qi)為(wei)機遇,強勢布局,實現逆勢增長。

時(shi)下,低碳經濟與數字化(hua)經濟已成(cheng)為無可阻擋(dang)的全(quan)球(qiu)發展(zhan)大趨勢。而動力電(dian)池產業似乎又步(bu)入新一(yi)輪競(jing)爭與洗牌周期。

比(bi)如據24潮團隊統計,2022年至今,已公(gong)布的(de)重大動力電(dian)池(chi)項目超150個(ge),總投資預(yu)算超17000億(yi)元(yuan)。此外,筆者(zhe)綜合各券(quan)商、企(qi)業公(gong)告等數據發(fa)現(xian),僅統計已公(gong)開產能規劃的(de)全球17家動力電(dian)池(chi)企(qi)業到2025年的(de)總產能規劃更是(shi)高達5868GWh!這近乎是(shi)2022年全球動力電(dian)池(chi)總需(xu)求量的(de)11.33倍(bei)!(詳見“超17000億(yi)砸向(xiang)動力電(dian)池(chi)!”一文)

資本狂熱(re)追逐(zhu)下,未來動力電池出現階段性(xing)產(chan)能過(guo)剩已成為必然,而產(chan)能過(guo)剩的時點與競爭慘烈程度可能將超乎所(suo)有(you)人的想象(xiang)。

筆者認為,未來3-5年,動(dong)力電池行業(ye)的(de)發展還(huan)將會圍(wei)繞新(xin)能(neng)源汽車的(de)痛點進(jin)行技術迭代創(chuang)造需(xu)求,實現新(xin)的(de)滲透。而動(dong)力電池競爭(zheng)格局的(de)變化(hua)也將源自于企業(ye)是否跟進(jin)了(le)產業(ye)的(de)發展和變革。

因(yin)此技(ji)術驅動將(jiang)成為企(qi)業,乃至整個行業更(geng)重要的驅動力,一些技(ji)術領先的企(qi)業將(jiang)獲得更(geng)高的市場份額和利潤水平,只具備中低端(duan)產品生產能力的企(qi)業將(jiang)深陷競爭紅海(hai),行業的分化也會進一步(bu)加劇。

縱觀動力電池發展史(shi),盲(mang)目擴產所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)惡果,歷史(shi)上已有前車之(zhi)鑒,未來高效、優質的(de)產能仍然是短缺(que)的(de),眼下市場技(ji)術(shu)迭代(dai)不斷加速,動力電池企(qi)業應根據市場方向做好深度(du)研判(pan)并布(bu)局,才能在不斷變化的(de)行業周期中立于不敗(bai)之(zhi)地。

動(dong)力電池 技術 汽車
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