中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在技術(shù)革命大變局中，黎明前的決戰(zhàn)往往更加慘烈，其戰(zhàn)略成敗對(duì)未來產(chǎn)業(yè)的影響往往也最具決定性。
有著 “電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)圣杯” 之稱的固態(tài)江湖有任何風(fēng)吹草動(dòng)，幾乎都會(huì)刮起一陣市場(chǎng)熱論，或者資本風(fēng)暴。進(jìn)入2024年后，全球固態(tài)電池江湖明顯加快了產(chǎn)業(yè)與量產(chǎn)化進(jìn)程，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)隱有決戰(zhàn)之勢(shì)。
8月初，據(jù)外媒報(bào)道，鋰電巨頭三星SDI在韓國(guó)首爾舉辦的SNE電池日展會(huì)上，展示了其最新的電池技術(shù)。三星SDI表示，其首批固態(tài)電池已交付給電動(dòng)汽車制造商，并進(jìn)行了約六個(gè)月的測(cè)試。
三星SDI副總裁表示，汽車制造商對(duì)固態(tài)電池的興趣濃厚，因?yàn)樗鼈儽饶壳暗碾妱?dòng)汽車電池更小、更輕、更安全。他還補(bǔ)充說，固態(tài)電池的生產(chǎn)成本較高，因此初期將主要應(yīng)用于高端豪華電動(dòng)汽車，續(xù)航超過600英里（約966公里）。
據(jù)了解，三星SDI已經(jīng)研發(fā)了Super-Gap固態(tài)電池技術(shù)，將能量密度提升40%至900Wh/L。Super-Gap固態(tài)電池采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)、無陽(yáng)極配置，電池壽命有望達(dá)到20年。此外，三星SDI還有9分鐘超快充技術(shù)。
而在一個(gè)月前（即7月11日），大眾汽車集團(tuán)旗下電池公司PowerCo和QuantumScape宣布達(dá)成協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)QuantumScape下一代固態(tài)鋰金屬的工業(yè)化電池技術(shù)。
據(jù)筆者了解，QS固態(tài)電池技術(shù)使用了獨(dú)有的陶瓷類電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極，可實(shí)現(xiàn)高密度、快充、高安全性。根據(jù)授權(quán)，PowerCo可使用QS授權(quán)生產(chǎn)每年40GWh的電池，并可選擇生產(chǎn)80GWh，可為每年約100萬輛汽車提供電池。
此外，根據(jù)界面新聞2024年1月2日?qǐng)?bào)道，日本大型電池企業(yè)麥克賽爾(Maxell)開發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池，其容量達(dá)到200毫安時(shí)，是傳統(tǒng)的陶瓷封裝型（方形）容量的25倍。樣品最早于2024年1月出貨。
更早些時(shí)候，即2023年7月4日，世界第二大汽車制造商豐田公開表示，已經(jīng)在電池技術(shù)上取得了重大突破，可以制造出充電10分鐘續(xù)航里程1200公里的固態(tài)電池，延長(zhǎng)至現(xiàn)有EV裝配電池的2.4倍，而且通過簡(jiǎn)化制造固態(tài)電池所用材料的生產(chǎn)過程，豐田制造的固態(tài)電池的體積、重量、價(jià)格較現(xiàn)有電池都有望可以減半。
豐田還宣布將在2027-2028年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化，并向市場(chǎng)投放配備全固態(tài)電池的純電動(dòng)汽車。
伯明翰大學(xué)商業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授戴維·貝利認(rèn)為，如果豐田公司的說法屬實(shí)，那么這可能是未來電動(dòng)汽車的一個(gè)里程碑時(shí)刻。“通常在原型階段會(huì)有一些突破，但要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模就很困難了?！?他補(bǔ)充說，“如果這是一個(gè)真正的突破，那么它可能是一個(gè)顛覆性的改變，甚至可以說是電動(dòng)汽車行業(yè)的圣杯?！?
為了爭(zhēng)奪 “圣杯” 的話語(yǔ)權(quán)，國(guó)內(nèi)各路巨頭也在加速推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在7月29日上汽集團(tuán)召開的2024年第一次臨時(shí)股東大會(huì)上，上汽集團(tuán)新任總裁賈健旭透露，（上汽集團(tuán)）全固態(tài)電池已經(jīng)開啟了500天投產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)入投產(chǎn)倒計(jì)時(shí)；其次是，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱公開表示，該公司全固態(tài)電池有望2027年小批量生產(chǎn)；另外，廣汽集團(tuán)也發(fā)布了全固態(tài)電池走過試驗(yàn)階段，將于2026年量產(chǎn)裝車的消息。
事實(shí)上，今年上半年固態(tài)電池技術(shù)在應(yīng)用端落地的進(jìn)程也有提速的趨勢(shì)，比如3月25日，智己汽車宣布L6車型將配套搭載清陶能源的半固態(tài)電池產(chǎn)品，具備 “超1000km續(xù)航+準(zhǔn)900V超快充+整包無熱蔓延不起火的超級(jí)安全”性能表現(xiàn)且售價(jià)相較三元高配版本僅高3-6萬元，智己L6成為首款批量裝車固態(tài)電池技術(shù)的車型；海外方面，近期大眾電池子公司Power Co.使用Quantum Scape固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)1000多次充電循環(huán)后容量維持95%以上的優(yōu)異性能衰減表現(xiàn)。
在下游需求應(yīng)用方面，除了新能源車，固態(tài)電池各種應(yīng)用場(chǎng)景百花齊放。3月26日，vivo新品 X Fold3系列搭載與寧德時(shí)代共同開發(fā)的半固態(tài)“藍(lán)海電池”，采用二代硅負(fù)極材料，能量密度高達(dá)780Wh/L，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)-20℃保持穩(wěn)定的放電性能，有效解決手機(jī)低溫環(huán)境下的續(xù)航難題；衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)產(chǎn)品則應(yīng)用于儲(chǔ)能，東馳新能源的訂單來自電動(dòng)船舶和儲(chǔ)能項(xiàng)目，除此之外，eVTOL（electric Vertical Take-off and Landing, 電動(dòng)垂直起降飛行器）也是固態(tài)電池潛在的應(yīng)用場(chǎng)景之一。
東興證券分析認(rèn)為固態(tài)電池技術(shù)或?qū)⑦M(jìn)入降本提速通道，有望憑借其能量密度、快充性能、長(zhǎng)循環(huán)壽命及高安全性多重優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有 新能源車與消費(fèi)電子等應(yīng)用端實(shí)現(xiàn)加速滲透。此外，從長(zhǎng)期電動(dòng)化趨勢(shì)來看，固態(tài)電池亦有望憑借遠(yuǎn)超當(dāng)前鋰電技術(shù)的性能優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于能量密度要求較高、現(xiàn)階段電動(dòng)化難以滲透的應(yīng)用領(lǐng)域，如輪船、航空飛行器及低空經(jīng)濟(jì)中無人機(jī)與eVTOL等，拓展鋰電的應(yīng)用邊界，打開鋰電行業(yè)成長(zhǎng)天花板。
根據(jù)中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2024年1-6月贛鋒鋰電、衛(wèi)藍(lán)新能源等企業(yè)半固態(tài)電池累計(jì)裝機(jī)達(dá)2.15GWh，已遠(yuǎn)超23年全年累計(jì)裝機(jī)規(guī)模0.80GWh，GGII預(yù)計(jì)24年國(guó)內(nèi)（半）固態(tài)電池全年裝機(jī)量有望超5GWh。
伴隨著市場(chǎng)需求與技術(shù)的深度突破。全球企業(yè)都在加速推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)能布局，其中海外很多企業(yè)都制定了頗具野心的產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo)，比如Quantum Scape預(yù)計(jì)2025年之前產(chǎn)能擴(kuò)張至1GWh，長(zhǎng)期規(guī)劃超21GWh；總部位于美國(guó)的Statevolt宣布，其位于阿聯(lián)酋的40GWh固態(tài)電池超級(jí)工廠計(jì)劃于2026年投產(chǎn)，初期專注于生產(chǎn)半固態(tài)電池，全面達(dá)產(chǎn)后轉(zhuǎn)向生產(chǎn)全固態(tài)電池；日本的Nissan、Panasonic以及韓國(guó)的SK on則計(jì)劃到2029年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化。Nissan目前正在建設(shè)橫濱試點(diǎn)工廠，計(jì)劃2025年生產(chǎn)首批固態(tài)電池。
回到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。據(jù)24潮產(chǎn)業(yè)研究院(TTIR)不完全統(tǒng)計(jì)，2023年僅國(guó)內(nèi)企業(yè)至少對(duì)外公布了14個(gè)建設(shè)/計(jì)劃建設(shè)固態(tài)電池領(lǐng)域重大項(xiàng)目，總投資預(yù)算超1300億元。截至23年底國(guó)內(nèi)（半）固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃累計(jì)超298GWh，落地產(chǎn)能接近15GWh。
另?yè)?jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2024年1-7月（截至7月22日），全國(guó)固態(tài)電池新增產(chǎn)能已超142GWh，涉及金額644億元。涉及的投資項(xiàng)目共有30個(gè)，其中有一個(gè)項(xiàng)目為百億元規(guī)模。
縱觀鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，可以說，由創(chuàng)新所帶來的新技術(shù)驅(qū)動(dòng)是企業(yè)成功與崛起的關(guān)鍵——新技術(shù)推動(dòng)行業(yè)持續(xù)降本增效，成本下行帶來需求向上，銷量增加反哺技術(shù)研發(fā)。
只有依靠不斷的技術(shù)創(chuàng)新才能讓動(dòng)力電池的性能、成本、安全三者達(dá)成統(tǒng)一，孚能科技董事長(zhǎng)王瑀表示 “發(fā)展到最后，電池能量密度增加，安全方面一定要靠固態(tài)電解質(zhì)來解決，也只有固態(tài)（電解質(zhì)）才能讓更高能量密度的材料得到應(yīng)用。”
“固態(tài)電池可能是未來鋰電的終極形態(tài)” 正在成為行業(yè)越來越多人的共識(shí)，但在現(xiàn)實(shí)層面，固態(tài)電池仍存在諸多技術(shù)痛點(diǎn)與挑戰(zhàn)?！叭虘B(tài)電池在制造工藝方面的挑戰(zhàn)，主要集中在固態(tài)電極和電解質(zhì)成膜環(huán)節(jié)。例如，在電芯高效致密化成型環(huán)節(jié)上，可能面臨電芯內(nèi)部出現(xiàn)孔隙缺陷、致密度低，極片邊緣受壓導(dǎo)致搭接短路等問題。此外，無論是干法還是濕法成膜工藝都尚未成熟，濕法存在電性能衰減問題，而干法工藝則帶來膜片分散性、均勻性的挑戰(zhàn)?！?寧德時(shí)代方面如是說。
尤其需要注意的是，盡管當(dāng)前我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)雖處于全球領(lǐng)先地位，但在全固態(tài)領(lǐng)域等迭代技術(shù)上與日韓企業(yè)還存在差距。以全固態(tài)電池專利數(shù)量為例，豐田以1300余件位列全球第一，而前十名均為日韓企業(yè)。
時(shí)下，鋰電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪的技術(shù)迭代期，又到了決定下一個(gè)十年產(chǎn)業(yè)新格局的歷史關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。毫無疑問，未來誰能解決 “固態(tài)電池” 技術(shù)痛點(diǎn)，更快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化布局，誰就擁有改變或重塑產(chǎn)業(yè)新格局的力量與歷史機(jī)遇。
01 固態(tài)電池何以成為行業(yè)最優(yōu)解？
行業(yè)共識(shí)，提升電池能力密度與安全性是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)目前面臨的最大挑戰(zhàn)，當(dāng)然其中也暗含重大的歷史發(fā)展機(jī)遇。
回顧新能源汽車發(fā)展歷史，得益于動(dòng)力電池的技術(shù)和創(chuàng)新，市場(chǎng)上各種純電動(dòng)車的主流續(xù)航已經(jīng)達(dá)到500-600km，車主的續(xù)航里程焦慮已經(jīng)大大減輕。
《動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案白皮書(2023-2025)》顯示，2022年，我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提高，三元電池系統(tǒng)能量密度最大值提升至212Wh/kg，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度最大值提升至176.1Wh/kg；純電動(dòng)乘用車單車平均帶電量提升至50.9kWh，續(xù)航400公里以上車型占比提升至70.7%。
不過從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，目前主流的磷酸鐵鋰和三元材料兩種路線都已經(jīng)觸及能量密度的天花板。
比如由于液態(tài)鋰離子電池的電解質(zhì)中，有機(jī)溶劑具有易燃性、高腐蝕性，同時(shí)抗氧化性較差、無法解決鋰枝晶問題，因此存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)，也限制了高電壓正極、鋰金屬負(fù)極等高能量材料的使用，預(yù)計(jì)理論能量密度上限為300Wh/kg。此次車展像欣旺達(dá)推出的閃充電池、億緯鋰能推出的4695大圓柱電池、以及中創(chuàng)新航的 “頂流電池” ，能量密度均在300Wh/kg以上，已接近能量密度上限。
筆者認(rèn)為，未來如果要進(jìn)一步提高電池能量密度與安全性能，固態(tài)電池或許更可能成為產(chǎn)業(yè)最優(yōu)解，其主要有四大核心優(yōu)勢(shì)：
第一大核心優(yōu)勢(shì)，盡管固態(tài)電池本身不能提升能量密度，但由于具備更穩(wěn)定、更安全、電化學(xué)窗口寬（5V以上）等性質(zhì)，無論是在材料端、結(jié)構(gòu)端，還是Pack端都有助于提升提升電芯能量密度。目前半固態(tài)電池能量密度可達(dá)350Wh/kg+，準(zhǔn)固態(tài)可實(shí)現(xiàn)400Wh/kg+，全固態(tài)可突破500Wh/kg。
第二大優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電解質(zhì)相比液態(tài)電解液可以解決漏液揮發(fā)等安全問題。由于固態(tài)電解質(zhì)燃點(diǎn)非常高，因此將液態(tài)電解液更換為固態(tài)電解質(zhì)材料，將有效提升安全性。
第三大優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池不需要電解液和隔膜，其可以實(shí)現(xiàn)多層正極、固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極材料堆積。先串聯(lián)后再封裝焊接，有效簡(jiǎn)化封裝，使得整體電池包的重量和體積得以縮減從而提升續(xù)航能力。
第四大優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池循環(huán)壽命更長(zhǎng)。固態(tài)電解質(zhì)為單離子導(dǎo)體，副反應(yīng)少，循環(huán)壽命更長(zhǎng)。由于固體電解質(zhì)不具有流動(dòng)性，因此不會(huì)出現(xiàn)SEI膜反復(fù)生長(zhǎng)與溶解脫落的問題，有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)。此外，全固態(tài)電池中過渡金屬不易發(fā)生溶解，可以避免由過渡金屬溶解導(dǎo)致的正極容量衰減以及過渡金屬在負(fù)極側(cè)沉積進(jìn)而催化SEI膜分解的問題。
據(jù)國(guó)信證券預(yù)計(jì)，2024年全球固態(tài)電池（含半固態(tài)電池）需求量為2.3GWh，2030年全球固態(tài)電池需求量有望達(dá)到220GWh，2024年-2030年均復(fù)合增速達(dá)到114%。2024年全球固態(tài)電池（含半固態(tài)電池）市場(chǎng)空間為19.5億元，2030年市場(chǎng)空間有望達(dá)到1162.3億元，2024年-2030年均復(fù)合增速為98%。
更為樂觀的預(yù)測(cè)是中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2030年國(guó)內(nèi)固態(tài)電池出貨量251.1GWh，對(duì)應(yīng)2022-2030年增長(zhǎng)近86倍，A期間CGR為75%；中研普華產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告更是預(yù)測(cè)，2030年全球固態(tài)電池出貨量超500GWh。
回歸企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)層面，事實(shí)上，為了搶占下一代電池技術(shù)風(fēng)口，很多車企巨頭都在通過綁定電池廠，提前布局固態(tài)電池技術(shù)，而車企入局為固態(tài)電池企業(yè)提供了資金、技術(shù)、客戶等多重保障，有助于推進(jìn)固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程。
此外，諸如寧德時(shí)代、比亞迪、三星SDI、松下、LG新能源、輝能科技、衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)、國(guó)軒高科等近30家國(guó)際電池巨頭在固態(tài)電池領(lǐng)域均有深度布局，且勢(shì)頭都很兇猛。
在產(chǎn)能布局方面，比如據(jù)24潮團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì)，僅恩力動(dòng)力、衛(wèi)藍(lán)新能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源、江西巨電、高樂股份、紅豆股份等7家企業(yè)固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)已超500GWh。
但事實(shí)上，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。
比如盡管固態(tài)電池在安全性、能量密度等方面具備無與倫比的優(yōu)勢(shì)，是未來鋰電行業(yè)發(fā)展的重要方向。但就現(xiàn)階段而言，技術(shù)和成本依然是橫亙?cè)诠虘B(tài)電池商業(yè)化道路中的巨大阻礙，嚴(yán)重制約了行業(yè)的商業(yè)化速度和固態(tài)電池的推廣普及。
眾所周知，自2020年起，我國(guó)首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，2023年進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究，但目前仍以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主。
但是固態(tài)電池目前難以輕薄化，用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，而且全固態(tài)對(duì)生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制也提出了更嚴(yán)苛的要求，生產(chǎn)設(shè)備替換率大等原因，其成本明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。
比如據(jù)中信證券測(cè)算，半固態(tài)電池考慮良率90%的情況下成本為0.87元/Wh，全固態(tài)電池在相同良率下成本為1.23元/Wh，較目前主流三元電芯成本（0.4-0.5元/Wh）仍相對(duì)偏高。
市場(chǎng)普遍認(rèn)為，規(guī)模化是固態(tài)電池降低成本的最佳策略之一。Joscha Schnell，F(xiàn)rank Tietz，Célestine Singer等在《Prospects on production technologies and manufacturing cost of oxide-based all-solid-state lithium batteries》中以氧化物體系固態(tài)電池為例，對(duì)產(chǎn)能分別為1MWh和10GWh的條件下進(jìn)行了生產(chǎn)成本測(cè)算：量產(chǎn)電池的成本相比于未量產(chǎn)時(shí)降低了65倍，具有更理想的價(jià)格。
國(guó)信證券分析認(rèn)為，中期來看，伴隨高性能液態(tài)電池和半固態(tài)電池行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，固態(tài)電解質(zhì)、硅基負(fù)極等材料價(jià)格有望加速下行，同時(shí)規(guī)模擴(kuò)大后產(chǎn)線運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)更為豐富、產(chǎn)線良率有望達(dá)到90%以上，屆時(shí)我們測(cè)算得到半固態(tài)電芯的單位總成本約為0.50元/Wh；遠(yuǎn)期來看，全固態(tài)電池有望搭載鋰金屬負(fù)極、電解液也將全部被替換為固態(tài)電解質(zhì)，我們測(cè)算得到屆時(shí)全固態(tài)電芯單位總成本約為0.78元/Wh。
此外，從技術(shù)路線角度分析，在國(guó)內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)領(lǐng)域，初創(chuàng)企業(yè)以衛(wèi)藍(lán)新能源（氧化物）、清陶能源（氧化物）、恩能新能源（硫化物）為代表；傳統(tǒng)鋰電巨頭包括寧德時(shí)代（硫化物）、比亞迪（硫化物）、贛鋒鋰業(yè)（氧化物）。但值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段成熟的全固態(tài)電解質(zhì)方案尚未落地，以上企業(yè)的布局成效和未來全固態(tài)時(shí)代的主流路線仍存在巨大不確定性。
而且全固態(tài)體系的電解質(zhì)材料研究目前尚處于探索階段，技術(shù)尚未成熟，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化。
固態(tài)電池由于存在固態(tài)電解質(zhì)與電極之間界面阻抗高、固態(tài)電解質(zhì)的體相離子電導(dǎo)率相對(duì)比較低等問題，且生產(chǎn)工藝與液態(tài)電池差別大，生產(chǎn)程序不同，需要購(gòu)置大量新的工藝設(shè)備，這也是加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的阻礙之一。
東吳證券分析認(rèn)為，比如寧德時(shí)代重點(diǎn)布局的硫化物全固態(tài)路線，盡管已有高能量密度的固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)樣本，但距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化可能仍需5年以上時(shí)間。
而中郵證券也認(rèn)為，固態(tài)電池當(dāng)前處于起步階段，產(chǎn)業(yè)化仍需時(shí)間。其預(yù)計(jì) “2030年中國(guó)固態(tài)電池出貨量將達(dá)251.1GWh，2030年市場(chǎng)空間有望達(dá)200億元?！?
因此國(guó)內(nèi)短期聚焦于更具兼容性、經(jīng)濟(jì)性的半固態(tài)路線：2020年半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)首次裝車突破，但能量密度在260Wh/kg水平，性能提升有限，2023年實(shí)現(xiàn)360Wh/kg+裝車發(fā)布，國(guó)內(nèi)外多家新能源車企宣布了半固態(tài)電池裝車規(guī)劃。
其中東風(fēng)、蔚來、賽力斯已宣布于2023年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車，長(zhǎng)安深藍(lán)、智己、埃安、高合等車企普遍規(guī)劃2025年前裝車半固態(tài)電池。
比如在2023年12月，長(zhǎng)安汽車與贛鋒鋰業(yè)簽署《合作備忘錄》，雙方將加快推進(jìn)（半）固態(tài)電池研發(fā)合資項(xiàng)目及制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，基于下一代汽車動(dòng)力電池（半）固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)行合作。
時(shí)間往前回?fù)艿绞畮滋欤?023年12月17日，蔚來CEO李斌直播實(shí)測(cè)150kWh超長(zhǎng)續(xù)航電池包續(xù)航里程也曾刷屏朋友圈。
實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，蔚來ET7全程1044km的百公里能耗約13kWh，仍剩余電量3%，預(yù)計(jì)剩余CLTC里程30km+。本次測(cè)試的150kWh電池包是目前國(guó)內(nèi)乘用車領(lǐng)域最大容量的電池包，該產(chǎn)品于2021年NIO Day首次發(fā)布，采用的是半固態(tài)電池解決方案，電芯能量密度高達(dá)360kWh/kg，電池包密度260Wh/kg（寧德麒麟電池密度255Wh/kg）；在寒潮之際其仍能取得上千公里續(xù)航，足以證明半固態(tài)電池能量密度、低溫性能等較主流液態(tài)鋰離子電池領(lǐng)先。除此之外，半固態(tài)電池安全性也將全面提升。該產(chǎn)品預(yù)計(jì)明年4月量產(chǎn)，適配所有蔚來車型，將顯著提升車企競(jìng)爭(zhēng)力。
這或?qū)⑦M(jìn)一步提升市場(chǎng)對(duì)半固態(tài)電池應(yīng)用前景的信心。不過，需要注意的是，目前半固態(tài)電池技術(shù)仍不成熟，循環(huán)次數(shù)、倍率性能較差，同時(shí)未形成規(guī)模量產(chǎn)，成本價(jià)格較高，因此下游應(yīng)用進(jìn)展存在低于預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。
為了在搶占下一代技術(shù)風(fēng)口，中美歐等均通過發(fā)布相關(guān)政策，設(shè)立了電池遠(yuǎn)期戰(zhàn)略目標(biāo)，一場(chǎng)全球化競(jìng)爭(zhēng)已不可避免。
需要注意的是，盡管當(dāng)前我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)雖處于全球領(lǐng)先地位，但在全固態(tài)領(lǐng)域等迭代技術(shù)上與日韓企業(yè)還存在差距。以全固態(tài)電池專利數(shù)量為例，豐田以1300余件位列全球第一，而前十名均為日韓企業(yè)。正因?yàn)榇?，?023年1月，工信部等六部門在《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確提出，要推進(jìn)固態(tài)電池研發(fā)和應(yīng)用。
目前全球核心固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)區(qū)域?yàn)闅W美、日韓和中國(guó)。其中歐美國(guó)家主要以自主研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)業(yè)型公司為主；日韓以傳統(tǒng)車企與電池企業(yè)合作開發(fā)為主；中國(guó)企業(yè)研發(fā)投入巨大，且以科研機(jī)構(gòu)或院校為支撐，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快。
在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)層面，中美歐日韓等國(guó)家動(dòng)力電池企業(yè)也都已在固態(tài)電池領(lǐng)域有深度布局，很多企業(yè)都制定了頗具野心的產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo)。
其中，美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)眾多，QuantumScape、Solid Power等企業(yè)通過與科研機(jī)構(gòu)合作已成為行業(yè)主力軍。其代表企業(yè)QuantumScape成立于2010年，由斯坦福大學(xué)科學(xué)Jagdeep Singh、Fritz Prinz和Tim Holme三人創(chuàng)立，擁有超過200項(xiàng)固態(tài)電池專利技術(shù)。
QuantumScape得到了比爾蓋茨、大眾集團(tuán)、德國(guó)馬牌集團(tuán)和上汽集團(tuán)的投資，目前已成為固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)頭部企業(yè)。
其產(chǎn)品性能相較傳統(tǒng)鋰電池，產(chǎn)品續(xù)航里程提高80%，最高續(xù)航接近2000公里；充電時(shí)間大幅縮短，相較傳統(tǒng)鋰電池需40分鐘充至80%，其產(chǎn)品僅需15分鐘即可等。
據(jù)了解，QuantumScape已開始建設(shè)生產(chǎn)工廠，計(jì)劃于2023年開始試產(chǎn)部分固態(tài)電池，2025年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
據(jù)媒體去年4月初報(bào)道，特斯拉最新聘請(qǐng)固體電池專家Matt Tyler擔(dān)任 “電池技術(shù)總監(jiān)” ，Tyler畢業(yè)于密爾沃基工程學(xué)院，在電池設(shè)計(jì)方面有十多年的工作經(jīng)驗(yàn)。他的前一份工作是電池初創(chuàng)廠商24M公司副總裁，該公司專注于半固態(tài)鋰電池研發(fā)。
而歐洲企業(yè)則以車企投資初創(chuàng)企業(yè)為主，比如大眾汽車投資1億美元與QuantumScape組建一家新的合資企業(yè)，寶馬攜手Solid Power共同研發(fā)全新的固態(tài)電池等。
日韓企業(yè)多選擇抱團(tuán)合作，三菱、日產(chǎn)、松下等日本企業(yè)在保有獨(dú)立研發(fā)團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，組建共同研發(fā)中心。
韓國(guó)領(lǐng)先的三大電池企業(yè)—LG化學(xué)、三星SDI和SKI也組成聯(lián)盟，合作研發(fā)固態(tài)電池。2023年7月28日消息，據(jù)BusinessKorea報(bào)道，三星SDI正在與多家汽車制造商就2027年量產(chǎn)全固態(tài)電池進(jìn)行談判。
其中最具代表性的企業(yè)日產(chǎn)提出 “日產(chǎn)汽車2030愿景”，計(jì)劃到2024年建造固態(tài)電池試點(diǎn)工廠。到2026年，共投入約1128億人民幣加快電動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)型。同時(shí)，日產(chǎn)計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)，并在同年推出首款搭載公司全固態(tài)電池的電動(dòng)車型。此外，日產(chǎn)于2022年4月9日宣布與NASA合作開發(fā)新型全固態(tài)電池，作為2028年產(chǎn)品發(fā)布和2024年試點(diǎn)工廠采用的電池。
在產(chǎn)品性能方面，日產(chǎn)固態(tài)電池能量密度接近傳統(tǒng)鋰電池的兩倍，充電時(shí)間為鋰電池的三分之一，并且減少了昂貴的稀有金屬用量，有效降低電池成本。該款全固態(tài)電池體積只有目前電池的一半大小，充滿電僅需15分鐘。根據(jù)規(guī)劃，2028年公司全固態(tài)電池能夠?qū)㈦姵爻杀窘抵?5美元/KWh，并在未來進(jìn)一步降低至65美元/KWh。
中國(guó)企業(yè)盡管起步較晚，但市場(chǎng)參與者多，同時(shí)車企與電池企業(yè)密切合作。
目前國(guó)內(nèi)固態(tài)&半固態(tài)電池廠商主要有清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰電、孚能科技及國(guó)軒高科等，均已實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
比如衛(wèi)藍(lán)已規(guī)劃北京房山、江蘇溧陽(yáng)、浙江湖州和山東淄博4大生產(chǎn)基地，目前推出了350Wh/kg的半固態(tài)電池；國(guó)軒高科22年5月發(fā)布首款半固態(tài)電池產(chǎn)品，單體能量密度達(dá)360Wh/kg；清陶能源于2018年建成國(guó)內(nèi)第一條固態(tài)電池生產(chǎn)線，后于2022年投資50億元在昆山固態(tài)電池項(xiàng)目；孚能科技能量密度330Wh/kg的第一代半固態(tài)電池產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有高能量密度、高安全、耐低溫、高倍率、長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)，輔以充電10分鐘續(xù)航超過400公里的快充，將解決消費(fèi)者的里程和充電焦慮。
此前據(jù)媒體報(bào)道，中國(guó)或投入約60億元，鼓勵(lì)有條件的企業(yè)對(duì)全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)開展研發(fā)，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。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(duì)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。
隨著國(guó)內(nèi)外扶持政策，以及電池廠商技術(shù)與產(chǎn)能的深度推進(jìn)，無疑將加速固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，也勢(shì)必對(duì)產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
04 產(chǎn)業(yè)內(nèi)卷加劇，技術(shù)創(chuàng)新才是王道
二十多年前，經(jīng)濟(jì)學(xué)家魏杰留下過一個(gè)預(yù)言：“這是一個(gè)大浪淘沙的階段，非常痛苦，我估計(jì)再過10年，現(xiàn)在的民營(yíng)企業(yè)200個(gè)中間有一個(gè)保留下來就不簡(jiǎn)單，垮臺(tái)的垮臺(tái)，成長(zhǎng)的成長(zhǎng)?！?
中國(guó)鋰電20年，波瀾壯闊，跌宕成長(zhǎng)。特別是在過去十年間，中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)歷過了一輪瘋狂的野蠻生長(zhǎng)和殘酷洗牌。
產(chǎn)業(yè)最瘋狂時(shí)，比如在2013-2016年期間，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)從最初的40余家，迅速成長(zhǎng)至200余家，幾年間玩家數(shù)量增長(zhǎng)了四倍多。但瘋狂過后，隨著國(guó)家政策層面出現(xiàn)的調(diào)整，產(chǎn)業(yè)短期內(nèi)也遭到重大沖擊。據(jù)東方證券統(tǒng)計(jì)，僅過去五年我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)在經(jīng)歷大洗牌后，能夠配套車型的電池生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量已經(jīng)從2017年的81家降至36家（2023年4月），降幅達(dá)55.56%。
產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)就是如此殘酷！在歷次的產(chǎn)業(yè)技術(shù)周期跌宕中，都會(huì)有大量企業(yè)倒下，無數(shù)企業(yè)一蹶不振，一些曾經(jīng)風(fēng)光無限的產(chǎn)業(yè)大佬陸續(xù)離場(chǎng)；最后只有少數(shù)企業(yè)成功應(yīng)對(duì)周期變化，以技術(shù)迭代周期為機(jī)遇，強(qiáng)勢(shì)布局，實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)增長(zhǎng)。
時(shí)下，低碳經(jīng)濟(jì)與數(shù)字化經(jīng)濟(jì)已成為無可阻擋的全球發(fā)展大趨勢(shì)。而鋰電產(chǎn)業(yè)似乎又步入新一輪競(jìng)爭(zhēng)與洗牌周期。
比如據(jù)24潮產(chǎn)業(yè)研究院(TTIR)統(tǒng)計(jì)，近2年半（2022年初至2024年6月）僅中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上公布的在億元以上的重大制造項(xiàng)目超700個(gè)，總投資預(yù)算突破3.5萬億元人民幣；另?yè)?jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，自美國(guó)《通脹削減法案》通過以來，汽車制造商和供應(yīng)商已經(jīng)宣布在北美投資超過500億美元用于電動(dòng)汽車和電池，而此前據(jù)24潮產(chǎn)業(yè)研究院(TTIR)統(tǒng)計(jì)，目前特斯拉、Northvolt、LG化學(xué)、QuantumScape、Italvolt、SKI、三星SDI等13家企業(yè)到2025年、2030年在歐洲電池產(chǎn)能布局將分別達(dá)387.3GW、971.3GW。綜合統(tǒng)計(jì)，2022年至今全球鋰電產(chǎn)業(yè)投資規(guī)劃已超4萬億元人民幣。
而EVTank數(shù)據(jù)也顯示，到2026年年底，全球46家納入統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)的動(dòng)力（儲(chǔ)能）電池企業(yè)的規(guī)劃合計(jì)產(chǎn)能將達(dá)到6730.0GWh，從實(shí)際需求量來看，EVTank在《中國(guó)鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2023年）》中預(yù)計(jì)2023年和2026年全球動(dòng)力（儲(chǔ)能）電池的需求量將分別為1096.5GWh和2614.6GWh，全行業(yè)的名義產(chǎn)能利用率將從2023年的46.0%下降到2026年的38.8%。
在瘋狂擴(kuò)張與價(jià)格戰(zhàn)持續(xù)沖擊下，全球鋰電不可避免的出現(xiàn)了大退潮跡象（詳見 “全球鋰電大退潮” 一文）。未來鋰電池產(chǎn)業(yè)大洗牌已成為必然，而大洗牌的時(shí)點(diǎn)與競(jìng)爭(zhēng)慘烈程度可能將超乎所有人的想象。
筆者認(rèn)為，未來3-5年，鋰電行業(yè)的發(fā)展還將會(huì)圍繞新能源痛點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)迭代創(chuàng)造需求，實(shí)現(xiàn)新的滲透。而鋰電產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局的變化也將源自于企業(yè)是否跟進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和變革。
因此技術(shù)驅(qū)動(dòng)將成為企業(yè)，乃至整個(gè)行業(yè)更重要的驅(qū)動(dòng)力，一些技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)將獲得更高的市場(chǎng)份額和利潤(rùn)水平，只具備中低端產(chǎn)品生產(chǎn)能力的企業(yè)將深陷競(jìng)爭(zhēng)紅海，行業(yè)的分化也會(huì)進(jìn)一步加劇。
縱觀鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，盲目擴(kuò)產(chǎn)所導(dǎo)致的惡果，歷史上已有前車之鑒，未來高效、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)能仍然是短缺的，眼下市場(chǎng)技術(shù)迭代不斷加速，鋰電企業(yè)應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)方向做好深度研判并布局，才能在不斷變化的行業(yè)周期中立于不敗之地。
02 固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)與商業(yè)化進(jìn)程挑戰(zhàn)與問題
03 全球化競(jìng)爭(zhēng)不可避免
