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固态电池要起飞了?

凤凰网汽车 2021-12-07 07:34:29

“全固态电池,日本应该超前我们5年”,12月2日,欧阳明高院士在接受媒体采访时表示。

固态电池似乎已经成为车业最炙手可热的话题之一。

在国外,有印度研究机构号称,2022年推出固态可充电铝电池,即成为世界上第一款商用铝离子固态电池。届时电池续航至少能提高3倍,车用续航轻松超过1200公里。

在国内,有两大消费电子巨头——即将造车的小米和想要造车的华为,联手进军固态电池领域。

随着新能源汽车渗透率的不断提升,动力电池市场正快速向TWh时代迈进。而规模的扩大,也让技术迭代被提上了日程。有观点认为,电动车的竞争最终将成为电池的竞争。

同时我们发现,对于固态电池,海外车企展现出了空前的积极性。

固态电池是下一个风口吗?还是资本市场的新故事素材?能否成为欧美日车企和电池厂超车的机会?

海外企业押宝固态电池成风

12月1日,Stellantis集团宣布战略投资美国固态电池技术公司Factorial Energy。双方还签署了联合开发协议,以推进Factorial的高压牵引固态电池技术。目标是在2026年引入首个具有竞争力的固态电池技术。

此外,投资这家固态电池公司的不只有Stellantis集团,还有梅赛德斯-奔驰和现代汽车集团。

奔驰不但投资了数千万美元,还将任命一名代表进入该公司的董事会。目标是在2022年开始测试电池原型产品,并在未来 5 年内将该技术引入批量生产。

现代和起亚也在一个月前联合宣布,同Factorial Energy签署了包括战略投资合作在内的联合开发协议。包括单元、模组、系统各层面在内,达到电动汽车整车集成,并共同开发固态电池的规范化生产。

11月29日,日产汽车宣布到2028财年推出搭载全固态电池(ASSB)的电动车型,届时电池组的成本将降至每千瓦时75美元。未来,成本会进一步降低至每千瓦时65美元,以实现电动车型和燃油车型的成本平价。日产汽车表示,全固态电池(ASSB)能够将充电时间缩短至原来的三分之一。

10月份,韩国电池制造商SK Innovation向福特汽车支持的固态电池开发商Solid Power公司投资3000万美元,联合生产车规级固态电池。SK的电池研究负责人在不久前表示,计划比竞争对手提前两年或更早交付固态电池,而这一时间点预计在2025年之前。

6月,LG新能源亚洲营销总经理朴镇庸公开表示,LG新能源正在着手开发新一代电池,包括拥有更优秀安全性能的聚合物和硫化物的全固态电池,争取2026年实现量产,将有望应用于电动汽车和飞机领域。9月,LG能源表示,已开发出可在室温下充电的固态电池,能够在25℃下充电500次以上。

5月,三星SDI宣布将在2025年之前完成大型全固态电池单元和原型全固态电池单元的开发,并于2027年开始量产。

宝马则宣布和福特及其他合作伙伴扩大与美国固态电池企业Solid Power的现有联合开发协议,投资1.3亿美元用于固态电池技术研发。

4月,宝马集团宣布,与德国政府合作开发的新一代电芯项目取得进展。宝马计划从明年开始,将100安时固态电芯用于固态电池车规级标准的测试及整车的集成,于2025年前推出应用固态电池的原型车,并在2030年前将技术应用于量产车。

同月,大众汽车宣布对固态电池企业QuantumScape追加1亿美元的投资。

作为固态电池领域拥有专利最多的车企,丰田的固态电池已经开始在原型车上进行测试。丰田计划到2030年,预计投入1.5万亿日元用于开发动力电池及其电池供应链。

此外,丰田还与松下成立了固态电池合资公司,计划在2025年量产搭载固态电池的电动汽车。

得不到的永远在骚动

前面提到的这些海外企业,all in固态电池的态度非常坚决。但是这就像L4级自动驾驶一样,很多车企都说自己已经实现了,可事实呢?反正没落地,你怎么说都行。

对于如何优雅的蹭热点,车企都是个中好手。就连元宇宙这种虚头八脑的东西都可以蹭,固态电池有什么不能蹭呢。

有时候,科研人员在研发一项新技术的时候,关心的不是这项技术到底能不能应用,而是之前有没有人用过,没人用过就能发论文。

企业也是一样,这项技术还没人用,我就可以拿来包装,没准就可以拉高股价。

比如QuantumScape,在去年11月上市后,一个月内股价便飙升了300%,第二月又上涨了80%,最高时达到了132.73美元/股。

没有故事的企业才更需要故事,PPT造车这件事有不是只有在新势力身上才会出现。

作为“电动一哥”的特斯拉,自然比其他车企更明白动力电池的重要性,但马斯克似乎对固态电池就不是特别感冒,虽然他也并没有否定过。

不过,如果真如一些媒体报道的那样,QuantumScape的固态电池能够颠覆特斯拉,你认为马斯克会不知道这件事么?那为何他还在琢磨4680?

我想,大概率是因为时间的问题。

主流观点认为,半固态电池或许能够在2025年左右实现大规模量产,而全固态电池完全实现商业化至少还要10年的时间,可能这也是马斯克对于固态电池一直持保守态度的原因。或许在他看来,10年的时间会发生很多变化,还是专注于当下比较好。

国轩高科工研总院常务副院长徐兴无此前曾说过,锂金属负极全固态电池还有很长的路要走,投入应用估计是十年以后的事情。他认为,一方面,全固态的电解质目前解决起来还有非常大的困难;另一方面,锂在循环过程中即使没有锂枝晶,也要面对粉化的问题、循环寿命的问题。

另外,固态电池到底是不是终极路线,到现在也没人能百分百确定。

固态电池的优势就不用太多说了,简单概括就是,由于液态锂离子电池存在电解液氧化、电极膨胀、高温失控等安全隐患,只能牺牲能量密度来换取稳定性。而固态电池因为采用了固态电解质,所以更轻、更薄、更密、更稳,既能提升续航里程,也更加安全。

不过,全固态电池的劣势也很明显,比如固态电解质导锂能力差,锂离子导电率低,内阻高导致内部传输效率低。还有就是循环寿命的问题,即便QuantumScape完成了800次的循环测试,但是与1500次的三元锂和2000次的磷酸铁锂相比,还是有很大的差距的。

总之,固态电池现阶段还有很多技术瓶颈没有突破,能量密度、功率密度、循环寿命、安全、成本,这5个要素少了哪一个,在最终实现商业化的时候都会受到非常大的挑战。尤其是成本问题,是最难翻越的大山,因为固态电池的成本是肉眼可见的,不是靠规模化就可以降下去的。

汽车分析师、北方工业大学汽车产业创新研究中心研究员张翔向凤凰网汽车表示:“固态电池的技术指标要比传统的锂离子电池好很多,但是这个指标主要是实验室里面的指标,实际量产过程中还有很多问题没有解决。固态电池属于革命性的突破,所以其不确定性也更高。”

有分析指出,蔚来的半固态电池可以看作是全固态电池代替液体电池的过渡方案,更适合当下的市场。国外的企业选择直接研发全固态电池,有些是在自我炒作,有些是想放手一搏。

日本电池系统开发企业ENAX社长三枝雅贵此前就曾表示:“从成本方面来说,电池已成为中国的天下。日企希望借助技术实力,在全固态电池领域挽回局面。”

中国在固态电池上落后了?

与前面提到的那些海外企业相比,国内的企业在固态电池方面的探索的确没有那么激进,但要说落后也不太准确。

比如,中科大在几个月前发现了一种全新的氯化物固态电解质——氯化锆锂,突破了固态电池的成本瓶颈,可变形性好,比一般的固态电解质耐湿,还可以让成本降低 94%。

11月,半固态电池供应商卫蓝新能源将\获得来自小米集团、华为等机构约5亿元的战略投资,其估值达到50亿元。

10月份,辉能科技完成了3.26亿美元的新一轮融资。按照规划,他们要在2021年达到1GWh的半固态锂离子电池产能,到2024年实现全固态电池量产。

9月,清陶发展的QT-360高能量密度产品在国家机动车产品质量监督检验中心(上海)完成国家强检认证测试。该产品电池单体实测放电容量(1/3C)超过116Ah,能量密度为368Wh/kg。

7月,赣锋锂电与东风公司技术中心正式签约,并签订固态电池E70车型示范推广协议。2022年初,赣锋锂电固态电池或将率先搭载在东风E70车型上,并完成车辆交付和示范推广。不过,目前赣锋锂电的第一代和第二代固态电池均为固液混合电池技术,也就是半固态电池。

4月14日,蜂巢能源与中国科学院宁波材料技术、工程研究所共建的固态电池技术研究中心在无锡揭牌。按照计划,蜂巢能源将于2025年在量产车上应用示范能量密度达350-500Wh/kg的固态电池。

同月,鸿海董事长刘扬伟表示,富士康将在2024年推出固态电池。

今年年初,宁德时代公开了两种与固态电池相关的专利。

可以看出,与海外企业直接瞄准全固态电池不同,国内的卫蓝新能源、清陶发展、国轩高科、赣锋锂电等,其实都选择了半固态电池的路线,虽然他们也有全固态电池的生产线,但已量产的全固态电池主要应用在消费电子、特种电源等领域。已下线的用在新能源汽车上的半固态电池,目前处在验证测试阶段。

虽然宁德时代在5月份的时候表示,目前已经可以做出固态电池的样品,但是距离实现商业化还有很远的路要走,预计到2030年才会面向市场推出。所以,他们选择了钠离子电池作为过渡。

第一代钠离子电池电芯单体能量密度已经达到160Wh/kg,不但低温性能更佳,且系统集成效率更高。

另一方面,我国的锂离子动力电池技术与国外先进水平还存在一定差距。

中国科学院物理研究所研究员黄友元认为差距主要表现在三个方面:一是国内的锂离子动力电池单项指标可能与国外接近甚至更高,但总体指标偏低,特别是在电池寿命上面;二是在产品的可靠性、一致性上存在较大差距;三是产业规模总体很大,但存在单家公司规模较小、过于分散的问题。

或许是因为有这方面的原因,所以国内的动力电池企业或者车企在技术创新的时候会更加谨慎,相比海外企业步子迈得小一些。

写在最后:不可否认,目前美、德、日在全固态电池领域拥有一定的技术前瞻优势,如果国内的动力电池企业和车企不加以重视,很难说会不会在10年后甚至5年后失去目前的主动权。而且目前的液态锂离子电池,也很难完成2025年400Wh/kg和2030年500Wh/kg的能量密度目标。

当然,也有观点认为,海外企业直接研发全固态电池风险很大。

比如,已默默研发固态电池长达数年之久的Fisker,在今年年初表示放弃研发全固态电池,前面90%的努力都打水漂了。

无独有偶,锂电池企业麻省固能(SES)也放弃了全固态电池技术研发,而是选择固液混合的半固态电池路线。

固态电池的走热有技术层面的必然性,但行业对固态电池的热切期盼,也与资本力量在背后的推波助澜不无关系。

企查查提供的信息显示,2020年国内动力电池赛道披露的融资金额为627.38亿元,2021年(截止至11月底)这一数据增长138.66%至1497.33亿元。

资本市场的热情高涨,为动力电池领域提早进入军备竞赛阶段添了一把火。说的更直白点,其实就是内卷造成的。

但核心技术的迭代需遵循客观规律,不可一蹴而就,毕竟动力电池在一致性、安全性、稳定性等方面都有非常高的要求。企业不可一味的喊口号,更不可在传播时去误导我们的消费者。