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國家撥款60億引爆固態(tài)電池!誰(shuí)能打響全固態(tài)量產(chǎn)第一槍?zhuān)?/div>
265 2024-06-03
導語(yǔ):2027年是一個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn),誰(shuí)將率先落地應用,或將一定程度改變未來(lái)的市場(chǎng)格局,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。
    隨著(zhù)電池領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破,市場(chǎng)上多家車(chē)企和電池廠(chǎng)商開(kāi)始逐步推出固態(tài)電池量產(chǎn)計劃表,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,據多家媒體消息,中國或將投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā),包括寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛藍新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎研發(fā)支持。
    多位知情人士確認,此項行業(yè)內史無(wú)前例的項目由政府相關(guān)部委牽頭實(shí)施,鼓勵有條件的企業(yè)對全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)開(kāi)展研發(fā)。據悉,該項目經(jīng)過(guò)嚴格篩選后,最后具體分為七大項目,聚焦聚合物和硫化物等不同技術(shù)路線(xiàn)。
    消息一出,固態(tài)電池概念尾盤(pán)異動(dòng)拉升,多個(gè)概念股大漲。
    固態(tài)電池真的要來(lái)了嗎?
0-1的突破:妥協(xié)的半固態(tài)電池
    4月,智己汽車(chē)的一場(chǎng)發(fā)布會(huì )引爆固態(tài)電池概念,但與此同時(shí),當下的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展也引來(lái)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)電池轉變?yōu)楣虘B(tài)電池,被業(yè)內人士認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,以當下的技術(shù)想要實(shí)現全固態(tài)電池量產(chǎn),還有很多難題。
    寧德時(shí)代曾在業(yè)績(jì)說(shuō)明會(huì )坦言,固態(tài)電池目前還有很多基本的科學(xué)問(wèn)題待解決,如大多數固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等,在突破這些科技問(wèn)題后,還會(huì )遇到產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題。寧德時(shí)代董事長(cháng)曾毓群在3月份也曾表示,固態(tài)電池當前的技術(shù)效果“仍不夠好”。
    據了解,智己汽車(chē)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,新一代高比能復合硅碳材料為負極,電池容量達到133kW·h,在極端情況下也不會(huì )出現熱蔓延、起火,CLTC純電續航里程超過(guò)1000km,充電12分鐘可以補能400km。
    據智己汽車(chē)電池供應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(guò)渡產(chǎn)品,也就是市場(chǎng)所言的半固態(tài)電池。
    清陶能源總經(jīng)理李崢表示,公司預計在今后的兩三年內逐步減少潤濕劑的比例,逐漸過(guò)渡到真正意義上的固態(tài)電池。
    近日,研究機構EVTank、伊維經(jīng)濟研究院聯(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(shū)(2024年)》指出,2022年以來(lái),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(zhù)以衛藍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(chē),標志著(zhù)半固態(tài)電池在2023年實(shí)現了經(jīng)濟學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。
    同時(shí),EVTank也強調,全固態(tài)電池目前仍然面臨著(zhù)尚未完全解決的離子電導率問(wèn)題、固固界面問(wèn)題和循環(huán)性能問(wèn)題等,預計其產(chǎn)業(yè)化時(shí)間節點(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-準固態(tài)電池-全固態(tài)電池”的發(fā)展路線(xiàn)。據中國汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)盟數據,1-4月,我國半固態(tài)電池裝車(chē)量達1138.8MWh,配套電池企業(yè)為衛藍新能源。
    不過(guò),也有部分廠(chǎng)商表示,目前半固態(tài)電池在性能方面并沒(méi)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(lái)也搭載衛藍新能源提供的150度半固態(tài)電池完成1000km路測。但蔚來(lái)CEO李斌曾表示,蔚來(lái)的半固態(tài)電池車(chē)型象征意義大于實(shí)際意義,更多的在于展現電池技術(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(chē)仍有很大一段距離,但在解決安全問(wèn)題、續航焦慮的強大性能面前,一眾車(chē)企及電池廠(chǎng)商已經(jīng)紛紛入局。像廣汽、長(cháng)安等車(chē)企已經(jīng)先后召開(kāi)發(fā)布會(huì )宣布全固態(tài)電池計劃;國軒高科、領(lǐng)新新能源、太藍新能源等電池企業(yè)也公布項目建設進(jìn)度及最新研發(fā)動(dòng)態(tài)。
    當然,面對市場(chǎng)上固態(tài)電池的“營(yíng)銷(xiāo)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(méi)有動(dòng)態(tài),勢必會(huì )引發(fā)投資者及市場(chǎng)認為公司在創(chuàng )新領(lǐng)域落后于行業(yè)的誤解。
    其實(shí),早在2023年上海車(chē)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500Wh/kg,而該電池首先應用的場(chǎng)景是航空領(lǐng)域。
    考慮到寧德時(shí)代有著(zhù)超兩萬(wàn)人的研發(fā)團隊,2023年研發(fā)投入更是高達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)勢要強于絕大部分公司。
    總的來(lái)說(shuō),半固態(tài)電池目前最大意義是0-1的突破,無(wú)論是直接研發(fā)全固態(tài),還是以滿(mǎn)足當下需求的過(guò)渡產(chǎn)品來(lái)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
    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(méi)有去除,最直觀(guān)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,包括供應網(wǎng)絡(luò )及市場(chǎng)生態(tài)。
    從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,目前國內主流企業(yè)已相繼加入固態(tài)電池體系研發(fā)過(guò)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(xiàn)尚未確定,因此對于具體金屬元素的需求也各不相同;正極材料則繼續沿用高鎳三元,并向富鋰錳基轉變;負極材料則逐漸向硅基負極、鋰金屬負極等方向演變;同時(shí)由于封裝方式的影響,有望帶動(dòng)鋁塑膜需求......
    國內固態(tài)電池發(fā)展態(tài)勢強勁,技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化布局也不斷進(jìn)步。據電池網(wǎng)不完全統計,2024年至今短短五個(gè)月的時(shí)間,國內已先后有十余個(gè)固態(tài)電池項目傳出新動(dòng)態(tài),已公開(kāi)投資金額合計近400億元。
    此外,截至目前,國內已有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(lái)看,清陶能源獲10輪融資,衛藍新能源獲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(kāi)大學(xué)副校長(cháng)陳軍接受采訪(fǎng)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(chē)產(chǎn)業(yè)格局,開(kāi)辟電動(dòng)航空等新興市場(chǎng)。
    陳軍介紹,其所在團隊積極承擔國家重大研發(fā)計劃、重點(diǎn)研發(fā)項目,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(chǎng)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(lái)一到兩年要突破600Wh/kg固態(tài)電池的研發(fā)。
    另?yè)腔垩糠矫嫦@示,近兩年來(lái),中國在固態(tài)電池專(zhuān)利申請和布局上已經(jīng)有顯著(zhù)進(jìn)步,在專(zhuān)利布局上甚至趕超了日本。
    截至5月27日,從技術(shù)來(lái)源(專(zhuān)利申請人)看,日本仍是全球固態(tài)電池領(lǐng)域專(zhuān)利申請最多的國家,占全球專(zhuān)利申請量的比例近40%,中國排第二,占比約為26.6%。但從布局市場(chǎng)(專(zhuān)利申請所在地)來(lái)看,中國是全球固態(tài)電池專(zhuān)利布局最多的市場(chǎng),約占31.4%。日本緊隨其后,約占27%。
    EVTank分析稱(chēng),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,其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展相對緩慢。以衛藍新能源、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(guò)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(shū)長(cháng)于清教表示,目前,聚合物、氧化物、硫化物路線(xiàn)相對于其他路線(xiàn),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,但電導率和穩定性較差;氧化物導電性和穩定性表現相對好一些,但成本比聚合物要高一些;硫化物導電性能優(yōu)異,但熱穩定性差,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(wèn)題是量產(chǎn)難,包括涉及材料成本高和制程復雜的問(wèn)題。按照目前國內電池廠(chǎng)商及車(chē)企公布的進(jìn)度來(lái)看,全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)主要集中在2026年-2028年,預計在2030年實(shí)現產(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)鍵節點(diǎn),誰(shuí)將率先落地應用,或將一定程度改變未來(lái)的市場(chǎng)格局。
    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。
結語(yǔ):
自今年以來(lái),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(chē),車(chē)企方面也已有相關(guān)固態(tài)電池新品發(fā)布或路測運行.......此外,隨著(zhù)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(wú)法完全滿(mǎn)足其要求,因此未來(lái)固態(tài)電池有望在eVTOL迎來(lái)批量應用。
基于對固態(tài)電池技術(shù)路線(xiàn)和降本路徑的研判,EVTank預計到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達到614.1GWh,在整體鋰電池中的滲透率預計在10%左右,其市場(chǎng)規模將超過(guò)2500億元,主要為半固態(tài)電池。

來(lái)源: 電池百人會(huì )-電池網(wǎng)
作者:常青