中國儲能網(wǎng)訊：隨著新能源汽車蓬勃發(fā)展，電池技術(shù)正在迎來快速增長。鋰電頭部企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、車企紛紛布局固態(tài)電池，專注研發(fā)，以期率先實現(xiàn)量產(chǎn)落地。近期，梧桐樹資本投資總監(jiān)劉寶等投資人和業(yè)內(nèi)人士接受小飯桌記者采訪，就固態(tài)電池賽道的未來發(fā)展展開探討。
動力電池是新能源汽車的“心臟”，占整車成本30%-40%。隨著鋰電池原材料瘋漲，動力電池的生產(chǎn)與制造成本受到直接影響，汽車終端零售價應(yīng)聲上漲。
與此同時，新能源電動汽車的迅速發(fā)展對電池的能量密度、比容量、安全性都提出了更高要求。盡管目前商業(yè)化動力鋰電池已非常成熟，如果電池系統(tǒng)的能量密度不能突破400Wh/kg門檻，無法消滅里程焦慮，仍難以撼動燃油車的市場。
多重因素交疊，加速了電池巨頭和新銳初創(chuàng)企業(yè)布局新的電池技術(shù)體系的步伐：半固態(tài)電池、全固態(tài)電池、鈉離子電池、氫燃料電池。其中，固態(tài)電池作為下一代動力電池技術(shù)的制高點，吸引了全球共有超過50家企業(yè)布局研發(fā)與投資。但目前固態(tài)電池企業(yè)的產(chǎn)品都未能量產(chǎn)落地，氧化物、硫化物、聚合物等幾種技術(shù)路線各有利弊，國內(nèi)外企業(yè)基于自身技術(shù)實力與判斷選擇了不同技術(shù)體系。至于哪種技術(shù)體系能成主流，眾說紛紜。
固態(tài)電池企業(yè)誰能率先實現(xiàn)量產(chǎn)落地？賽道何時會迎來爆發(fā)期？哪種技術(shù)路線會成為未來大勢？誰會成為下一個主流電池體系的“寧德時代”？對此，小飯桌采訪到SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝、金沙江聯(lián)合資本副總裁馮語欣、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍、梧桐樹資本投資總監(jiān)劉寶等投資人和業(yè)內(nèi)人士，共同探討固態(tài)電池企業(yè)的未來。
? 本文核心觀點提示：
1. 無論是半固態(tài)還是全固態(tài)電池，它們都只是手段而不是目的，都是為了提高安全性，上更高能量密度的正負(fù)極。
2. 鋰電池的最高能量密度理論上最高只能到350Wh/kg，已到瓶頸期，固態(tài)電池能承載更高能量密度的正負(fù)極，因此成為下一代動力電池的代表技術(shù)。
3. 在供貨的成熟鋰電池企業(yè)，競爭點多是在拼誰的生產(chǎn)管理更精細(xì)化、誰的性能和一致性更高、誰的成本結(jié)構(gòu)好，能快速釋放電池產(chǎn)能。
4. 鈉電池的多重特性優(yōu)于鋰電池，循環(huán)次數(shù)也在不斷提升，如果找到低成本技術(shù)路線，鈉離子電池會是繼鋰電池之后第二個大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的電化學(xué)儲能技術(shù)。
5. 對于固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)來說，核心考核的能力有三點：研發(fā)實力、產(chǎn)品落地能力、客戶資源。
6. 電池產(chǎn)業(yè)鏈上的新技術(shù)非常多，投資的核心邏輯是看技術(shù)轉(zhuǎn)為大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)品的路徑是否能走通。
7. 中國建立氧化物固態(tài)電池生產(chǎn)線的企業(yè)相對多些。從產(chǎn)業(yè)化速度來看，氧化物體系進(jìn)展最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段。
8. 車企不在乎電池企業(yè)是新技術(shù)還是老技術(shù)路線，只看批量上車后的運行狀態(tài)以及成本。
01、固態(tài)電池賽道玩家
鋰電巨頭、初創(chuàng)企業(yè)、車企“三國鼎立"
目前全球共有超過50家企業(yè)在布局研發(fā)固態(tài)電池，主要分為三類：鋰電頭部企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、車企。鋰電頭部企業(yè)代表企業(yè)包括寧德時代、中創(chuàng)新航、國軒高科、蜂巢能源、贛鋒鋰業(yè)、欣旺達(dá)、天齊鋰業(yè)等；初創(chuàng)企業(yè)國內(nèi)包括清陶、衛(wèi)藍(lán)、輝能等；國外則有Quantum Scape、Solid Power等；大眾、現(xiàn)代、寶馬、豐田、通用等國際車企紛紛通過投資合作布局固態(tài)電池。其中：
● 國內(nèi)以鋰電巨頭和初創(chuàng)企業(yè)為主，參與者包括中科院化學(xué)所、中科院青島能源所、中科院寧波材料所等研究機構(gòu)，贛鋒鋰業(yè)、寧德時代等電池企業(yè)，一些汽車零部件廠商和新能源廠商也加快了進(jìn)入固態(tài)電池的跨界投資的步伐，比如萬向集團、比亞迪等企業(yè)。
● 歐美大多數(shù)國家政府采取撥款助力固態(tài)電池研發(fā)，國家科研機構(gòu)及固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)是主力，歐美車企多選擇與專業(yè)的初創(chuàng)公司合作來布局固態(tài)電池；
● 日本車企在固態(tài)電池上的研發(fā)起點相對較早，企業(yè)依靠自身優(yōu)勢組建研發(fā)團隊。最早入局的豐田在2008年就與固態(tài)電池創(chuàng)企伊利卡（Ilika）展開了合作；
● 韓國電池企業(yè)選擇縱向聯(lián)合，其制定了在2025年實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化的目標(biāo)。2018年11月，韓國三大電池企業(yè)LG化學(xué)、三星SDI和SKI就組成聯(lián)盟，共同開發(fā)包括固態(tài)電池的下一代電池核心技術(shù)。
車企參與多采用投資 startup 的形式：大眾投資 Quantum Scape，雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟投資 Ionic Material，福特、寶馬、現(xiàn)代投資 Solid power，北汽、上汽投資清陶，蔚來、天際、愛馳合作輝能科技。車企曾集體錯過了液態(tài)鋰電的布局先機，因此紛紛主動布局固態(tài)電池，推動固態(tài)電池早日實現(xiàn)商業(yè)化，以擺脫在這一核心零部件上受制于人的局面。
市場方面，研究機構(gòu)預(yù)測，2028至2035年，采用固態(tài)電池的電動汽車將增長37倍，而固態(tài)電池的成本將下降至每千瓦時40美元（約合人民幣258元），甚至低于液態(tài)電池。
國海證券預(yù)計，2021-2030年全球固態(tài)電池出貨量將高速增長，至2030年或?qū)⑼黄?50GWh，市場空間有望達(dá)到1500億元以上。
02、固態(tài)電池體系的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
1. 與鋰電池相比，固態(tài)電池有哪些優(yōu)勢？
傳統(tǒng)鋰電池和固態(tài)電池對比
首先從電池的基礎(chǔ)定義和生產(chǎn)環(huán)節(jié)看：
● 電芯是一個電池系統(tǒng)的最小單元。多個電芯組成一個模組，再多個模組組成一個電池包，這就是車用動力電池的基本結(jié)構(gòu)。
● 電池的構(gòu)造有外殼、上蓋、極板、隔板、匯流排、極柱、過橋保護(hù)板、端子等部件組成。
● 鋰電池按用途可分為動力電池、消費電池、儲能電池。根據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會（CIAPS）統(tǒng)計，2020年全球鋰電池裝機量達(dá)260GWh，其中動力鋰電占比74%，消費鋰電占比19%，儲能占比7%。
● 鋰電池按形態(tài)可分為圓柱電池、方形電池和軟包電池等，其生產(chǎn)工藝有一定差異，但整體上可將鋰電制造流程劃分為前段工序（極片制造）、中段工序（電芯合成）、后段工序（電芯激活檢測、電池封裝），鋰電池的生產(chǎn)工藝流程較長，生產(chǎn)過程中涉及有50多道工序。
● 鋰電池的設(shè)備（精度、穩(wěn)定性、自動化水平）、制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備都是影響電池性能的重要因素。
● 鋰離子電池是一個復(fù)雜的體系，包含了正極、負(fù)極、隔膜、電解液、輔材（集流體和粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑等）。鋰電設(shè)備會將正負(fù)極材料、隔膜材料、電解液等原料通過有序工藝進(jìn)行加工制造，制成電池。在鋰電產(chǎn)線中，前段、中段、后段設(shè)備的價值占比約為4:3:3。其中，涂布、卷繞以及化成分容檢測設(shè)備分別為前、中、后段最關(guān)鍵的設(shè)備，其價值量占比分別達(dá) 20%/15%/20%。
鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈圖譜
固態(tài)電池的定義主要在于電解質(zhì)中液體電解質(zhì)的占比量。全固態(tài)電池意味著將現(xiàn)有電池體系中的液態(tài)電解質(zhì),完全替換為固態(tài)電解質(zhì)。
鋰電池根據(jù)電解質(zhì)不同可以分為液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)四大類，后三種可統(tǒng)稱為固態(tài)電池。鋰離子電池則主要采用液態(tài)電解質(zhì)。
液態(tài)/凝膠態(tài)只含有液體電解質(zhì)，半固態(tài)（Half solid）液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比<10%，準(zhǔn)固態(tài)/類固態(tài)（Nearly solid）液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比<5%，全固態(tài)（All Solid）不含有任何液體電解質(zhì)。
● 目前的技術(shù)發(fā)展遵循半固態(tài)→準(zhǔn)固態(tài)→全固態(tài)發(fā)展的路徑。
● 其正極材料一般分為：三元鋰、硫酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰。
● 負(fù)極材料一般為：金屬鋰、碳族、氰化物。
● 其中，正極材料里三元材料由于能量密度優(yōu)勢，占比較高。負(fù)極材料里由于金屬鋰負(fù)極材料具有高容量和低電位的優(yōu)點，成為了全固態(tài)鋰電池的主要負(fù)極材料。采用金屬鋰做負(fù)極，有望提升40—50%的能量密度。目前，全球鋰鹽產(chǎn)能主要集中在我國，占比約 70%。產(chǎn)能利用率超60%。
● 電解質(zhì)分為三個體系：氧化物、硫化物、聚合物。
● 封裝方面，目前車規(guī)固態(tài)電池多采用軟包方式。
電池結(jié)構(gòu)設(shè)計
目前，固體電池和鋰離子電池在正負(fù)極材料上差別不大，電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰電池技術(shù)的核心，電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項性能參數(shù)。
和電容器之類的裝置直接存儲電子不同，鋰離子電池是通過化學(xué)反應(yīng)來存儲和釋放能量。充電時，電池正極上鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極并嵌入。當(dāng)我們使用電池時（即放電時），嵌在負(fù)極的鋰離子脫出，運動回正極。隨著充放電，鋰離子在正負(fù)極兩端來回奔跑。因此，需要在這個化學(xué)體系里，找到一個穩(wěn)定的區(qū)間，讓鋰離子踏踏實實的工作，保證系統(tǒng)的安全。然后還需要壓榨系統(tǒng)的極限，讓不直接參與反應(yīng)的輔助材料越少（越?。┰胶谩?
現(xiàn)在的液態(tài)鋰離子電池體系需要在成本、容量、性能、密度、安全、規(guī)模生產(chǎn)效率之間找到平衡點，這其中最大的沖突就是性能與安全的平衡?，F(xiàn)有體系的鋰電池為了提高能量密度，耗費大量的精力在材料選型、電解液調(diào)整、結(jié)構(gòu)設(shè)計上，這種追求平衡也部分犧牲了電池的穩(wěn)定性和壽命。
由于鋰離子電池采用的是液態(tài)電解質(zhì)，低溫環(huán)境下電解質(zhì)的流動性變差，放電和充電的過程都無法順利進(jìn)行。當(dāng)鋰離子電池內(nèi)部的溫度異常升高時，PE隔膜還會熔化形成隔膜阻斷，鋰離子集中穿過形成大電流，導(dǎo)致正負(fù)極短路并發(fā)生起火、爆炸等危險。
而固態(tài)電池體系里液體電解質(zhì)的占比大幅度降低趨近于無，因此能達(dá)到更高的能量密度、更高的穩(wěn)定性，更長的循環(huán)壽命，能從根本上解決鋰離子電池?zé)o法解決的幾大問題，被認(rèn)為是最具前景的新一代動力鋰電。
固態(tài)電池的優(yōu)勢主要為：
● 高能量密度：電化學(xué)窗口可達(dá)5V以上，高于液態(tài)鋰電池（4.2V），可匹匹配高能正極和金屬鋰負(fù)極，大幅提升理論能量密度；高安全性：不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)；
● 柔性優(yōu)勢：可制備成薄膜電池和柔性電池，更簡易安全；
● 循環(huán)壽命長：固體電解質(zhì)有望避免界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜的問題，循環(huán)性有望提升；
● 工作范圍寬：無機固體電解質(zhì)最高溫度能到300℃，大大降低熱失控風(fēng)險；體積小，體積能量密度較液態(tài)鋰電池（石墨負(fù)極）提升70%以上，達(dá)到500Wh/kg，縮短正負(fù)極間距，降低電池厚度。
但與此同時，固態(tài)電池存在快充難、技術(shù)落地慢和成本高等缺點。
2. 氧化物、硫化物、聚合物技術(shù)體系各有優(yōu)劣
動力電池的核心技術(shù)指標(biāo)包括能量、能量密度、充放電倍率、循環(huán)壽命、安全性、一致性、可靠性等多項指標(biāo)。
金羽新能創(chuàng)始人黃杜斌提到，固態(tài)電池企業(yè)的核心考核指標(biāo)是，產(chǎn)品是否符合車規(guī)電芯標(biāo)準(zhǔn)、對關(guān)鍵材料的把控以及批量生產(chǎn)的能力。
在生產(chǎn)工藝方面，全固態(tài)電池的正極和負(fù)極的制造步驟，與常規(guī)鋰離子電池差異不大：
首先，將固態(tài)顆粒形式的活性材料、導(dǎo)電劑和結(jié)合劑與溶劑以預(yù)定比例混合，以制造具有低流動性的混合漿料。
隨后，將漿料作為薄膜涂覆在金屬集流器上，然后進(jìn)行干燥和按壓。
不同之處在于，在漿料制造步驟中，全固態(tài)電池需進(jìn)一步混合固態(tài)電解材料。
由于是固-固物理接觸，固態(tài)電解材料與活性材料之間的界面接觸形成比液態(tài)電解液與活性材料之間的形成更困難。
而由于活性材料層的結(jié)合劑干擾了活性材料與固態(tài)電解材料之間的界面的形成，電阻大大增加，這會降低全固態(tài)電池的實際輸出能力。
這導(dǎo)致使用固態(tài)電解材料的電池的鋰離子導(dǎo)電率可低至10^-5S/cm，這甚至遠(yuǎn)低于使用液態(tài)電解液的電池的鋰離子導(dǎo)電率(10^-2S/cm)。
因此導(dǎo)電率成為考核固態(tài)電解質(zhì)的重要因素，在氧化物、硫化物、聚合物中，硫化物的導(dǎo)電率最高，氧化物次之，聚合物排最后。
電解質(zhì)類型
國內(nèi)外布局新電池技術(shù)體系的企業(yè)
固態(tài)電池的三個主要技術(shù)路線，相比較而言，氧化物材料的柔韌性比較差，界面接觸較差，這會導(dǎo)致界面阻抗增加；聚合物則存在著導(dǎo)電率過低的問題，比現(xiàn)在液態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率低4－5個數(shù)量級；硫化物固態(tài)電池則面臨電解質(zhì)對空氣敏感、制造條件苛刻、原材料昂貴、規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)不成熟等問題。
電解質(zhì)三個技術(shù)路線對比
氧化物和硫化物電解質(zhì)，屬于多孔隙的陶瓷材料，材料比較脆，想要加工成很薄的電解質(zhì)難度不小，稍有不慎就斷了。即使能加工，現(xiàn)有的工藝水平和設(shè)備能力，提升成品的良率難度不小。
其中，日韓企業(yè)多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，中國企業(yè)多以氧化物路線為主，歐美企業(yè)發(fā)展則較為均衡，如寶馬福特押注的Solid Power，主要研發(fā)基于硫化物的全固體電池，Quantum Scape固態(tài)電池走的是氧化物路線。不過，無論采用哪種電解質(zhì)材料，想要實現(xiàn)量產(chǎn)，都存在巨大的挑戰(zhàn)。
從全球來看，50多家制造企業(yè)、初創(chuàng)公司和高校科研院致力于固態(tài)電池技術(shù)，但均尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。歐美主要是聚合物體系，美國側(cè)重固液混合技術(shù)。在亞洲，中日韓主要是氧化物、硫化物體系。中國建立氧化物固態(tài)電池生產(chǎn)線的企業(yè)相對多些。從產(chǎn)業(yè)化速度來看，氧化物體系進(jìn)展最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段。
3. 研發(fā)上：材料科學(xué)沒有進(jìn)步，電池就沒有進(jìn)步
在固態(tài)電池領(lǐng)域較為領(lǐng)先的日本豐田已經(jīng)完成了固態(tài)電池制造，預(yù)計在2025年實現(xiàn)量產(chǎn)。根據(jù)三星SDI的數(shù)據(jù)，目前日本占據(jù)全固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)國際專利的68%，位居全球第一，其次是占比16%的美國和占比12%韓國。
在國內(nèi)固態(tài)電池專利數(shù)量方面，數(shù)據(jù)顯示，比亞迪以76項專利居首位。排在第二至第六位的分別是清陶能源（63項）、蜂巢能源（55項）、衛(wèi)藍(lán)新能源（25項）、寧德時代（21項）、億緯鋰能（9項）。
豐田環(huán)保汽車整體共有115人，而固態(tài)電池相關(guān)有111人，在固體電解質(zhì)方面，硫化物系固體電解質(zhì)的專利數(shù)量最多。
除了豐田，比亞迪是第二個最早開始研發(fā)固態(tài)電池的車廠，專利數(shù)穩(wěn)居國內(nèi)第一名。2016年開始研發(fā)，于2019年7月申請了固態(tài)鋰電池技術(shù)性專利。
據(jù)其專利摘要，比亞迪固態(tài)電池相關(guān)專利涉及提供一種正極材料，為核殼結(jié)構(gòu)，所述核為正極活性物質(zhì)，所述殼包括含鋰過渡金屬氧化物和Ti2O3，所述含鋰過渡金屬氧化物的離子電導(dǎo)率高于108S·cm1，高于3.0V電壓下所述含鋰過渡金屬氧化物可脫鋰生成氧化物，所述氧化物的電子電導(dǎo)率高于106S·cm1。
初創(chuàng)企業(yè)中，成立于2016年的衛(wèi)藍(lán)新能源，脫胎于中科院物理研究所，背后站著“中國鋰電第一人”——82歲高齡的院士陳立泉，他也是寧德時代董事長曾毓群的導(dǎo)師。衛(wèi)藍(lán)選擇氧化物固態(tài)電池路線，技術(shù)布局分布在無機固體電解質(zhì)、硅基負(fù)極材料、電解質(zhì)膜、鋰鋁合金等細(xì)分領(lǐng)域。目前，衛(wèi)藍(lán)計劃2022年量產(chǎn)單次充電續(xù)航1000公里的混合固液電解質(zhì)電池；
成立于2014年的清陶，由清華大學(xué)博士李崢與博士生導(dǎo)師南策文教授、同學(xué)馮玉川創(chuàng)辦。2017年開發(fā)出固態(tài)電池樣品，2018年建成全國首條可量產(chǎn)固態(tài)鋰電池產(chǎn)線，0.1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線投產(chǎn)，2019年在特種安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了批量供貨，2020年，宜春一期1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線投產(chǎn)，宜春二期9GWh預(yù)計在2022年投產(chǎn)。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝提到，寧德和LG新能源這樣的行業(yè)巨頭主業(yè)依舊是傳統(tǒng)鋰電，布局下一代電池是在未雨綢繆，只是投入的人力和資源可能有限。而專注于研發(fā)下一代電池的初創(chuàng)企業(yè)，在選定技術(shù)方向后，不論遇到多大難題，都只能背水一戰(zhàn)，去解決問題，否則很難殺出重圍。
對于巨頭來說，投入幾億美金去做新技術(shù)研發(fā)不會引發(fā)內(nèi)部阻力，如果真正砸下數(shù)十億美金，肯定會遇到傳統(tǒng)鋰電和新電池部門競爭資源的情況。這種情況，給成長中的下一代電池企業(yè)留出了機會。
國軒高科董事長李縝提到，"沒有材料科學(xué)進(jìn)步，就沒有電池科學(xué)進(jìn)步。國軒高科2000多名研發(fā)人員中，有近1000名研究人員是做材料科學(xué)研究。材料科學(xué)將成為新能源汽車主體。”
牛津大學(xué)教授Peter Bruce認(rèn)為：“目前固態(tài)電池的確進(jìn)步很大，但還有很多問題要解決。只有當(dāng)固態(tài)電池比鋰電池明顯強很多時，汽車企業(yè)才會全面接受它?！?
4. 落地：多數(shù)企業(yè)2025年實現(xiàn)量產(chǎn)
需求增長、政策加持、熱錢涌入的多重加持下，動力電池廠商紛紛都增資擴產(chǎn)：
● 2021年，我國新能源汽車銷量達(dá)352.1萬輛，同比增長1.6倍，占新車銷售比例為13.4%。新能源車的銷量快速增長，帶動動力電池裝車量攀升。
● 研報顯示，我國動力電池裝車量從2015年的15.7GWh增加至2021年的154.5GWh，年復(fù)合增長率達(dá)46.4%。2022年1-2月，動力電池裝車量達(dá)29.9GWh，同比增長109.7%。
● 2022年一季度，寧德時代、欣旺達(dá)、蜂巢能源等紛紛投資數(shù)十億建設(shè)新項目，一季度國內(nèi)動力電池新投建項目共計29個，總投資金額高達(dá)3391.1億元，規(guī)劃動力電池產(chǎn)能近877GWh。
在旺盛的市場需求下， 固態(tài)電池企業(yè)也在加速量產(chǎn)落地的進(jìn)程。
在應(yīng)用方面，小部分企業(yè)選擇先切入對成本敏感度較小的微電池領(lǐng)域：
如金羽新能已推出用于消費電子和無人機動力電池領(lǐng)域的產(chǎn)品，首批交付客戶電池產(chǎn)品 310Wh/Kg，10Ah容量，7C放電，一期設(shè)計年產(chǎn)能200MWh。企業(yè)計劃未來推出動力型全固態(tài)電池。
高能時代則規(guī)劃，2022年推出5Ah和20Ah電芯，面向3C及無人機用的全固態(tài)鋰電池；2023年，發(fā)布60Ah的大電芯，建成小規(guī)模量產(chǎn)能力；2024年推出100Ah大電芯，用于量產(chǎn)的動力型全固態(tài)電芯。
多數(shù)企業(yè)選擇一開始推出動力型大電芯。目前國內(nèi)實現(xiàn)"供應(yīng)"的固態(tài)電池企業(yè)有輝能科技、清陶能源等，多數(shù)企業(yè)計劃在2025年實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)，部分半固態(tài)電池企業(yè)于2023年前可完成量產(chǎn)落地。
全固態(tài)電池當(dāng)前的成本被認(rèn)為比鋰電池高4倍以上。彭博新能源財經(jīng)預(yù)計，固態(tài)電池將首先在高端電動汽車中采用，其成本將在2032年逐漸下降至與傳統(tǒng)鋰離子電池的同等水平。
無論是半固態(tài)、固態(tài)電池還是固態(tài)的電解質(zhì)，都只是手段而不是目的，都是為了提高安全性，上更高能量密度的正負(fù)極，因此賽道企業(yè)的選擇各有不同。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝介紹，早期SES選擇了全固態(tài)鋰金屬電池路線，后來2015年拿到通用投資，通用告訴我們：“車企真正在乎的有兩點，第一是安全成本，美國車企用磷酸鐵鋰做正極，核心考慮就是成本；第二是上車后的運行狀況?！?
雖然全固態(tài)電池的研發(fā)頗為熱門，但多年來因為仍存在基礎(chǔ)難題而距離商業(yè)化遙遙無期。于是在2015年，SES放棄了全固態(tài)鋰金屬電池路線，開始利用一種更加安全的高濃度鋰鹽電解液，開發(fā)區(qū)別于早期第一代鋰金屬電池的新型鋰金屬電池。2019年，SES在鋰金屬電池解決方案中增加了軟件，來監(jiān)測電池生產(chǎn)過程中以及上車后的運行數(shù)據(jù)。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝認(rèn)為，消費級電池和動力電池的系統(tǒng)很不一樣，一方面，初創(chuàng)企業(yè)要考慮自己的技術(shù)路線是否能兼顧消費級電池和固態(tài)電池，寧德和LG有做消費級產(chǎn)品，但他們和初創(chuàng)企業(yè)路線不同；另一方面，車規(guī)級固態(tài)電池的技術(shù)指標(biāo)與測試嚴(yán)格，初創(chuàng)企業(yè)需要全力以赴，才有可能勝出，很少有初創(chuàng)企業(yè)還有剩余精力去消費級產(chǎn)品。
多位采訪對象達(dá)成的共識是，瞄準(zhǔn)一個場景，就要圍繞這個場景的應(yīng)用專注研發(fā)產(chǎn)品，優(yōu)化設(shè)計。對于動力電池來說，固態(tài)電池或電解質(zhì)只是一個手段，核心目的是為了解決客戶的痛點。
全固態(tài)電池大致可劃分為氧化物、硫化物和聚合物基電池，到2030年，預(yù)計這些電池將各自占該領(lǐng)域的18%、29%和37%，而混合全固態(tài)電池占13%的市場份額。
根據(jù)Grand View Research的報告，2030年全球固態(tài)電池市場空間有望達(dá)到1500億元，中國固態(tài)電池市場空間約200億元。
5. 產(chǎn)業(yè)化難題：成本、正負(fù)極材料、電解質(zhì)導(dǎo)電性、工藝設(shè)備
在順為資本副總裁齊天宇看來，不論是半固態(tài)還是準(zhǔn)固態(tài)電池，作為未來全固態(tài)電池的過渡解決方案，都有產(chǎn)業(yè)價值。
無論企業(yè)一開始選擇了哪種不同的技術(shù)體系，核心考量的因素都是安全、成本，以及性能，無論是氧化物、硫化物還是聚合物，在結(jié)合實際的產(chǎn)業(yè)化與工程迭代后，大家的技術(shù)在變得更為成熟的同時也在趨近。
金沙江聯(lián)合資本副總裁馮語欣提到，電池產(chǎn)業(yè)鏈上的新技術(shù)非常多，投資的核心邏輯是看技術(shù)轉(zhuǎn)為大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)品的路徑是否能走通。
往回倒看十年鋰電池行業(yè)，磷酸鐵鋰的早期領(lǐng)先公司美國A123、三元材料的倡導(dǎo)者Boston-Power，當(dāng)時技術(shù)非常領(lǐng)先，現(xiàn)在公司都沒了。不是技術(shù)不行，是產(chǎn)業(yè)化的道路沒有走出來。
舉個例子，現(xiàn)在硅碳負(fù)極非常熱門，材料公司都在做，因為硅的理論克容量比石墨高約10倍。但是硅本身有很多問題，比如分子排列結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的膨脹系數(shù)高，導(dǎo)致循環(huán)壽命低、首次庫倫效率低等。那多數(shù)企業(yè)就去研究各種方法去解決硅的膨脹問題。我們一直關(guān)注的一個項目，他用的硅是無定型分子排列，沒有膨脹的問題，首效也很高，把現(xiàn)有硅材料的問題全繞過去了。但是已經(jīng)四年了，它依舊沒能產(chǎn)業(yè)化。目前只能做到公斤級，還無法做到噸級的產(chǎn)出，沒有實際應(yīng)用的意義。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝認(rèn)為：不同研發(fā)測試階段，要過的坎不同，只有全部跨過，才能是真正將滿足車企需求的產(chǎn)品量產(chǎn)落地。
在A樣品階段，主要難題是技術(shù)的指標(biāo)是否達(dá)到要求。電池是一個系統(tǒng)性工程，性能的均衡很重要。能量密度高但循環(huán)差、循環(huán)好但密度低、或者是電池很小，這些類型都不能算達(dá)標(biāo)。
到B樣品階段，核心考量就是技術(shù)成本。蘋果也做過全固態(tài)鋰電池，但這個電池的成本是手機的十倍。類推到車，如果成本過高，根本無法普及。供應(yīng)鏈方面，也要把握核心設(shè)備、新材料（適配的負(fù)極）的成本。
到C樣品，供應(yīng)鏈全打通后，在上車后，主要看的是運營。車企不在乎你是新技術(shù)還是老技術(shù)路線，只看批量上車后的運行狀態(tài)以及成本。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝認(rèn)為，除了電池回收外，軟件、AI、區(qū)塊鏈等新技術(shù)會在電池的開發(fā)和制造中扮演越來越重要的角色。比如記錄原材料產(chǎn)地、品質(zhì)、追蹤電池上車后的壽命、安全、判斷電池是報廢還是可以繼續(xù)利用之類的軟件?！癆I在電池開發(fā)過程中的作用很重要，比如電解液配方可能有1000種配比，如何去測試找到更合適，是否有漏掉的，這些都可以用AI去設(shè)計、測算、調(diào)試，從而使研發(fā)過程更加高效?！?
金羽新能創(chuàng)始人黃杜斌認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)鏈上黏液劑、工藝設(shè)備方面還需要提升。對于初創(chuàng)企業(yè)來說，初創(chuàng)企業(yè)前期開拓供應(yīng)鏈、后期拓寬客戶資源相對較難。行業(yè)的供應(yīng)商對訂單數(shù)額要求高，對指標(biāo)的要求高精尖，企業(yè)前期很難快速地打通整個鏈路。
03、投資方向：電池產(chǎn)業(yè)鏈、鈉電、燃料電池
多位采訪對象提到，電池產(chǎn)業(yè)鏈、電池回收、電池管理軟件等領(lǐng)域還存在許多投資機會。
金沙江聯(lián)合資本副總裁馮語欣表示，投初創(chuàng)企業(yè)，想在八到十年內(nèi)就能夠開花結(jié)果是一個很難的事情，比如固態(tài)電池企業(yè)。顛覆性技術(shù)的產(chǎn)品化商業(yè)化是一個長周期的事情，很燒錢。有很多項目會找到能夠持續(xù)盈利的市場方向，成為一個好的生意，但財務(wù)投資人的不會只是投一個好的生意，而是要投未來有高成長、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的項目。
金沙江聯(lián)合資本副總裁馮語欣提到，對鋰電池來說，液態(tài)鋰離子電芯的早期投資機會已經(jīng)不多了，正負(fù)極材料、電解液、隔膜、電池?zé)峁芾矸桨高€有一些機會。
電池行業(yè)是一個資源消耗行業(yè)，隨著產(chǎn)量增加，消耗的金屬材料越多，成本增加是大趨勢，規(guī)模攤薄成本效應(yīng)并不明顯。2021年，電池行業(yè)核心材料價格的非理性的上漲，警醒企業(yè)現(xiàn)在除了要關(guān)注如何去提升能量密度等技術(shù)性能指標(biāo)外，更重要的是如何讓電池材料真正的循環(huán)利用起來，把廢舊電池還原成生產(chǎn)材料，這樣才能大幅緩解資源緊張的問題。
● 據(jù)公開資料顯示，2021年8家鋰電上市企業(yè)凈利潤最率最高為21.8%，最低-21.38%，平均值為4.26%。6家原材料上市企業(yè)凈利潤最高36.03%，最低10.83%，平均值為20.25%。4家隔膜上市企業(yè)凈利潤率最高34.7%，最低16.49%，平均為21.61%。
● 從數(shù)據(jù)可以看出，2021年原材料和隔膜企業(yè)凈利潤增長幅度最大，電池企業(yè)利潤或多或少被蠶食。
電池回收的核心技術(shù)不難，主要考驗的是工程化能力。
SES(麻省固能)創(chuàng)始人胡啟朝認(rèn)為，除了電池回收外，軟件方面也有機會。比如記錄原材料產(chǎn)地、品質(zhì)、追蹤電池上車后的壽命、安全、判斷電池是報廢還是可以繼續(xù)利用之類的軟件。“AI在電池開發(fā)過程中的作用很重要，比如電解質(zhì)配方可能有1000中配比，如何去測試找到更合適，是否有漏掉的，這些都可以用AI去設(shè)計、測算、調(diào)試。”
除了固態(tài)電池外，頭部和初創(chuàng)企業(yè)也在積極布局其他體系的電池：
● 鈉離子電池：寧德時代、欣旺達(dá)、中科海鈉等。
● 其中，寧德時代已發(fā)布了第一代鈉離子電池，電芯單體能量密度達(dá)160瓦時/千克，常溫下15分鐘可充滿80%的電量，零下20攝氏度的低溫環(huán)境，可實現(xiàn)90%以上的放電保持率。
● 成立于2017年的中科海鈉已在建設(shè)全球首條鈉離子電池規(guī)?；慨a(chǎn)產(chǎn)線，產(chǎn)能規(guī)劃為5GWh，一期項目計劃于2022年投產(chǎn)。值得注意的是，無論是中科海鈉還是衛(wèi)藍(lán)新能源，都與中科院物理研究所關(guān)系密切。
● 氫燃料電池：北京億華通；北京氫璞創(chuàng)能；上汽；新源動力；明天氫能；國鴻氫能；電堆方面，出現(xiàn)了一些金屬堆企業(yè)，比如氫晨，清能，驥翀氫能等。
（1）燃料電池：
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍?zhí)岬剑剂想姵噩F(xiàn)存兩大難點，一是成本，生產(chǎn)方面從提取純凈的氫、運輸體積大的氫氣罐到注入這些環(huán)節(jié)成本都較高，二是基礎(chǔ)設(shè)施加氫站不夠，不如鋰電池的充電樁普及，因此目前燃料電池多應(yīng)用于重載卡車、客車等方面。
劉彥龍介紹，燃料電池不像鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈那么完整，中國企業(yè)在一些關(guān)鍵材料和設(shè)備方面，還有一定差距。比如膜電極，在性能穩(wěn)定性和壽命方面比國外有差距。高壓儲氫罐，國外能做到70兆帕，國內(nèi)目前只能做到35兆帕。高壓的一些儲氫鏈上，因氫氣容易泄露，因此對設(shè)備要求很高，加注設(shè)備、密封設(shè)備很多都依賴進(jìn)口。這些領(lǐng)域都有新的投資機會。
（2）鈉離子電池：
劉彥龍?zhí)岬?，鈉離子的正極材料使用碳酸鈉，碳酸鈉是成熟的大宗商品，不存在供應(yīng)問題，旦負(fù)極材料目前相對較難。車企最看重的指標(biāo)是性能、壽命、成本。鈉離子電池在性能方面目前不太能滿足上車的需求，多用于儲能領(lǐng)域。
梧桐樹資本投資總監(jiān)劉寶曾做過4年電池研發(fā)，從產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)投資，19年開始關(guān)注儲能領(lǐng)域的機會。此前，梧桐樹資本曾獨家、連續(xù)兩輪加碼中科海鈉，助力中科海鈉完成數(shù)億元級A輪融資。
作為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的全球領(lǐng)軍企業(yè)，中科海鈉生產(chǎn)的鈉離子電池具有業(yè)內(nèi)高容量、高安全性、優(yōu)異快充性能、低成本等技術(shù)優(yōu)勢，有望廣泛應(yīng)用于電化學(xué)儲能、數(shù)據(jù)中心、5G通訊基站、低速電動車等應(yīng)用場景，并開拓千億級“藍(lán)?！笔袌隹臻g。
劉寶開始關(guān)注鈉離子主要考量兩個因素，一是鋰是一種稀缺資源，價格會維持相對較高的位置，二是鋰資源全球分布的不均勻，中國鋰原材料對外依賴程度超70%，存在“卡脖子”風(fēng)險。
劉寶提到，鈉的原子半徑、原子量、電極電勢都比鋰要大，導(dǎo)致鈉離子電池的能量密度低于鋰離子電池，但鈉電池的高低溫性、倍率性能、安全性比鋰電池好，循環(huán)次數(shù)也在不斷提升?？梢灶A(yù)見，鈉離子電池會是繼鋰電池之后第二個大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的一個電化學(xué)儲能技術(shù)。
工藝方面，雖然鈉電的正、負(fù)極材料需要重新開發(fā)，但鈉電池的正極材料也是層狀氧化物，其合成工藝和鋰電池正極材料沒有本質(zhì)區(qū)別；此外，鈉電池生產(chǎn)制造工藝和鋰電池生產(chǎn)制造相同，鈉電池可以沿用整套鋰電池的產(chǎn)線，無須重新開發(fā)設(shè)備。
技術(shù)路線方面，劉寶介紹，層狀氧化物和普魯士藍(lán)/白各家企業(yè)都在研究，目前層狀氧化物已實現(xiàn)批量產(chǎn)業(yè)化。
鈉離子電池的能量密度低是最大短板，只有找到低成本技術(shù)路線，鈉離子電池才能實現(xiàn)高性價比，才具備競爭優(yōu)勢。鎳的活性很高，能量密度會更好，但是價格高，鎳鐵錳基正極材料價格較高，而中科海鈉在國際上首次發(fā)現(xiàn)銅鐵錳基層狀氧化物正極材料，銅價格更低，材料成本更低。
據(jù)劉寶預(yù)測，儲能市場10年后將有可能達(dá)到5000億。
某一線機構(gòu)投資人陳新卻不那么看好鈉離子電池，鈉離子的循環(huán)壽命目前只有實驗室的數(shù)據(jù)，目前幾乎還沒見到裝機的產(chǎn)品。
另外就是鈉離子電池負(fù)極，硬碳的工藝成本目前尚未降下來，加上硬碳循環(huán)壽命不好，所以導(dǎo)致鈉雖然便宜，但把便宜的錢折算到電池的整個壽命里，不見得綜合成本更低。
04、總結(jié)
綜合來看，不論是選擇鈉離子、燃料電池、或是固態(tài)電池，對于初創(chuàng)企業(yè)來說，核心考核的能力有三點：研發(fā)實力、產(chǎn)品落地能力、客戶資源。
就固態(tài)電池而言，具體可以分為：
● 團隊配置：科研實力與團隊能力是否均衡。
● 研發(fā)經(jīng)驗：過去的研發(fā)與現(xiàn)在的適配度。
● 產(chǎn)品能力：技術(shù)體系是否能滿足車規(guī)電芯標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品上車后的性能、安全、穩(wěn)定性與循環(huán)壽命。
● 規(guī)模化量產(chǎn)：對關(guān)鍵材料如電解質(zhì)的研發(fā)落地、批量生產(chǎn)的一致性、成本，產(chǎn)能是否滿足客戶需求。
順為資本副總裁齊天宇提到，目前的供需是結(jié)構(gòu)性的不平衡，許多小電池廠拿不到訂單，大家都去買寧德時代等頭部企業(yè)的電池。小電池廠的產(chǎn)能是空置的，而這些產(chǎn)線投資和維護(hù)成本昂貴，造成了很大的資源浪費。
當(dāng)前在供貨的成熟鋰電池企業(yè)，競爭點多是在拼誰的生產(chǎn)管理更精細(xì)化、誰的性能和一致性更高、誰的成本結(jié)構(gòu)好，能快速釋放電池產(chǎn)能。誰能交付品質(zhì)更高、量更多的電池，誰就勝出。
齊天宇認(rèn)為，固態(tài)電池目前還處于早期技術(shù)發(fā)展階段，裝車后的實際運行效果很關(guān)鍵，從這個角度看，擁有更深厚的技術(shù)積累、更強的工程經(jīng)驗的團隊更有優(yōu)勢。
某一線機構(gòu)投資人陳新認(rèn)為，固態(tài)電池有兩個差異化優(yōu)勢，一是安全，二是可以承載更高能量密度的正負(fù)極。把固態(tài)電池理解成為一種“平臺”會更好，它的材料搭配可以有成百上千種，但核心都是為了滿足車企的需求。
比起鋰離子電池，鋰金屬電池在續(xù)航上的表現(xiàn)更加出色。目前，鋰金屬電池還在商業(yè)化應(yīng)用的早期階段，未來它的優(yōu)點或?qū)⑾仍赟UV車型上體現(xiàn)。胡啟朝認(rèn)為，動力電池從最初的鉛酸電池到后來的鎳電池，再到當(dāng)前市場應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池，未來的方向會最終走向鋰金屬電池，長期來看鋰金屬電池可以完全替代鋰離子電池。
某一線機構(gòu)投資人陳新認(rèn)為，固態(tài)電池企業(yè)的競爭力要看綜合實力。目前國內(nèi)充電基礎(chǔ)設(shè)備尚不完善，如果固態(tài)電池沒有解決充電慢的問題，沒有實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，成本就很難降下來，也就很難拿到車企訂單?！皼]有車企會用一塊兒可以續(xù)航1000公里，但充電需要10小時的電池?！?
北汽集團副總經(jīng)理廖振波則站在車企的角度給出建議：在能量密度不降低的情況下，要增強安全性，別去走其他的路線，扎扎實實把半固態(tài)，也就是固混電池做上去。固混電池電解質(zhì)5%-10%是液態(tài)的時候，它是比較安全的，同時能量密度也滿足汽車企業(yè)的要求?！拔覐娏液粲蹼姵仄髽I(yè)，不要猶豫了，趕快產(chǎn)業(yè)化，趕快給我們整車企業(yè)提供安全可靠的固混電池?！?
多位采訪對象提到，預(yù)計固態(tài)電池2023年會迎來快速增長，2025年前后達(dá)到百億規(guī)模。
