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文/小林 編/青竹
“全固态電池,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采訪時表示。
固态電池似乎已經成為車業最炙手可熱的話題之一。
在國外,有印度研究機構号稱,2022年推出固态可充電鋁電池,即成為世界上第一款商用鋁離子固态電池。屆時電池續航至少能提高3倍,車用續航輕松超過1200公裡。
在國内,有兩大消費電子巨頭——即将造車的小米和想要造車的華為,聯手進軍固态電池領域。
随着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,也讓技術疊代被提上了日程。有觀點認為,電動車的競争最終将成為電池的競争。
同時我們發現,對于固态電池,海外車企展現出了空前的積極性。
固态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?
海外企業押寶固态電池成風
12月1日,Stellantis集團宣布戰略投資美國固态電池技術公司Factorial Energy。雙方還簽署了聯合開發協議,以推進Factorial的高壓牽引固态電池技術。目标是在2026年引入首個具有競争力的固态電池技術。
此外,投資這家固态電池公司的不隻有Stellantis集團,還有梅賽德斯-奔馳和現代汽車集團。
奔馳不但投資了數千萬美元,還将任命一名代表進入該公司的董事會。目标是在2022年開始測試電池原型産品,并在未來 5 年内将該技術引入批量生産。
現代和起亞也在一個月前聯合宣布,同Factorial Energy簽署了包括戰略投資合作在内的聯合開發協議。包括單元、模組、系統各層面在内,達到電動汽車整車集成,并共同開發固态電池的規範化生産。
11月29日,日産汽車宣布到2028财年推出搭載全固态電池(ASSB)的電動車型,屆時電池組的成本将降至每千瓦時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。日産汽車表示,全固态電池(ASSB)能夠将充電時間縮短至原來的三分之一。
10月份,韓國電池制造商SK Innovation向福特汽車支持的固态電池開發商Solid Power公司投資3000萬美元,聯合生産車規級固态電池。SK的電池研究負責人在不久前表示,計劃比競争對手提前兩年或更早交付固态電池,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新能源正在着手開發新一代電池,包括擁有更優秀安全性能的聚合物和硫化物的全固态電池,争取2026年實現量産,将有望應用于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态電池,能夠在25℃下充電500次以上。
5月,三星SDI宣布将在2025年之前完成大型全固态電池單元和原型全固态電池單元的開發,并于2027年開始量産。
寶馬則宣布和福特及其他合作夥伴擴大與美國固态電池企業Solid Power的現有聯合開發協議,投資1.3億美元用于固态電池技術研發。
4月,寶馬集團宣布,與德國政府合作開發的新一代電芯項目取得進展。寶馬計劃從明年開始,将100安時固态電芯用于固态電池車規級标準的測試及整車的集成,于2025年前推出應用固态電池的原型車,并在2030年前将技術應用于量産車。
同月,大衆汽車宣布對固态電池企業QuantumScape追加1億美元的投資。
作為固态電池領域擁有專利最多的車企,豐田的固态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1.5萬億日元用于開發動力電池及其電池供應鍊。
此外,豐田還與松下成立了固态電池合資公司,計劃在2025年量産搭載固态電池的電動汽車。
得不到的永遠在騷動
前面提到的這些海外企業,all in固态電池的态度非常堅決。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。
對于如何優雅的蹭熱點,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,固态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,一個月内股價便飙升了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,但馬斯克似乎對固态電池就不是特别感冒,雖然他也并沒有否定過。
不過,如果真如一些媒體報道的那樣,QuantumScape的固态電池能夠颠覆特斯拉,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,大概率是因為時間的問題。
主流觀點認為,半固态電池或許能夠在2025年左右實現大規模量産,而全固态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于固态電池一直持保守态度的原因。或許在他看來,10年的時間會發生很多變化,還是專注于當下比較好。
國軒高科工研總院常務副院長徐興無此前曾說過,锂金屬負極全固态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,全固态的電解質目前解決起來還有非常大的困難;另一方面,锂在循環過程中即使沒有锂枝晶,也要面對粉化的問題、循環壽命的問題。
另外,固态電池到底是不是終極路線,到現在也沒人能百分百确定。
固态電池的優勢就不用太多說了,簡單概括就是,由于液态锂離子電池存在電解液氧化、電極膨脹、高溫失控等安全隐患,隻能犧牲能量密度來換取穩定性。而固态電池因為采用了固态電解質,所以更輕、更薄、更密、更穩,既能提升續航裡程,也更加安全。
不過,全固态電池的劣勢也很明顯,比如固态電解質導锂能力差,锂離子導電率低,内阻高導緻内部傳輸效率低。還有就是循環壽命的問題,即便QuantumScape完成了800次的循環測試,但是與1500次的三元锂和2000次的磷酸鐵锂相比,還是有很大的差距的。
總之,固态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、循環壽命、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,因為固态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、北方工業大學汽車産業創新研究中心研究員張翔向鳳凰網汽車表示:“固态電池的技術指标要比傳統的锂離子電池好很多,但是這個指标主要是實驗室裡面的指标,實際量産過程中還有很多問題沒有解決。固态電池屬于革命性的突破,所以其不确定性也更高。”
有分析指出,蔚來的半固态電池可以看作是全固态電池代替液體電池的過渡方案,更适合當下的市場。國外的企業選擇直接研發全固态電池,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。日企希望借助技術實力,在全固态電池領域挽回局面。”
中國在固态電池上落後了?
與前面提到的那些海外企業相比,國内的企業在固态電池方面的探索的确沒有那麼激進,但要說落後也不太準确。
比如,中科大在幾個月前發現了一種全新的氯化物固态電解質——氯化锆锂,突破了固态電池的成本瓶頸,可變形性好,比一般的固态電解質耐濕,還可以讓成本降低 94%。
11月,半固态電池供應商衛藍新能源将\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的半固态锂離子電池産能,到2024年實現全固态電池量産。
9月,清陶發展的QT-360高能量密度産品在國家機動車産品質量監督檢驗中心(上海)完成國家強檢認證測試。該産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,贛鋒锂電與東風公司技術中心正式簽約,并簽訂固态電池E70車型示範推廣協議。2022年初,贛鋒锂電固态電池或将率先搭載在東風E70車型上,并完成車輛交付和示範推廣。不過,目前贛鋒锂電的第一代和第二代固态電池均為固液混合電池技術,也就是半固态電池。
4月14日,蜂巢能源與中國科學院甯波材料技術、工程研究所共建的固态電池技術研究中心在無錫揭牌。按照計劃,蜂巢能源将于2025年在量産車上應用示範能量密度達350-500Wh/kg的固态電池。
同月,鴻海董事長劉揚偉表示,富士康将在2024年推出固态電池。
今年年初,甯德時代公開了兩種與固态電池相關的專利。
可以看出,與海外企業直接瞄準全固态電池不同,國内的衛藍新能源、清陶發展、國軒高科、贛鋒锂電等,其實都選擇了半固态電池的路線,雖然他們也有全固态電池的生産線,但已量産的全固态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态電池,目前處在驗證測試階段。
雖然甯德時代在5月份的時候表示,目前已經可以做出固态電池的樣品,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,不但低溫性能更佳,且系統集成效率更高。
另一方面,我國的锂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:一是國内的锂離子動力電池單項指标可能與國外接近甚至更高,但總體指标偏低,特别是在電池壽命上面;二是在産品的可靠性、一緻性上存在較大差距;三是産業規模總體很大,但存在單家公司規模較小、過于分散的問題。
或許是因為有這方面的原因,所以國内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、日在全固态電池領域擁有一定的技術前瞻優勢,如果國内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。而且目前的液态锂離子電池,也很難完成2025年400Wh/kg和2030年500Wh/kg的能量密度目标。
當然,也有觀點認為,海外企業直接研發全固态電池風險很大。
比如,已默默研發固态電池長達數年之久的Fisker,在今年年初表示放棄研發全固态電池,前面90%的努力都打水漂了。
無獨有偶,锂電池企業麻省固能(SES)也放棄了全固态電池技術研發,而是選擇固液混合的半固态電池路線。
固态電池的走熱有技術層面的必然性,但行業對固态電池的熱切期盼,也與資本力量在背後的推波助瀾不無關系。
企查查提供的信息顯示,2020年國内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)這一數據增長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,其實就是内卷造成的。
但核心技術的疊代需遵循客觀規律,不可一蹴而就,畢竟動力電池在一緻性、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号,更不可在傳播時去誤導我們的消費者。
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