固態(tài)電池或?qū)⒂瓉?lái)重大利好。
5月29日，據(jù)中國(guó)日?qǐng)?bào)報(bào)道，中國(guó)或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，包括寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛(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。多位知情人士確認(rèn)，此項(xiàng)行業(yè)內(nèi)史無(wú)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(kāi)展研發(fā)。據(jù)悉，該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)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。
若前述政策落地，獲得國(guó)家層面規(guī)模資金扶持的全固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)程將能更快推進(jìn)。資本市場(chǎng)也為之一振，5月29日固態(tài)電池概念尾盤(pán)拉升，相關(guān)概念股迅速跟漲。
全固態(tài)電池已成為全球動(dòng)力電池領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)高地，中國(guó)、日韓、美國(guó)企業(yè)均將其作為下一代電池技術(shù)的制勝點(diǎn)，試圖搶占先機(jī)獲得一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，成為“未來(lái)的寧德時(shí)代”。
“全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)難度巨大，需要在高性能全固態(tài)電解質(zhì)及正負(fù)極材料，創(chuàng)新極片及電芯設(shè)計(jì)，高速連續(xù)化制造工藝及裝備以及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)等領(lǐng)域開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。”有業(yè)內(nèi)人士對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示。
創(chuàng)新還是噱頭？
根據(jù)行業(yè)里電解質(zhì)的分類，電池可分為液態(tài)（25wt%）、半固態(tài)（5~10wt%）、準(zhǔn)固態(tài)（0~5wt%）和全固態(tài)（0wt%）四類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)統(tǒng)稱為固態(tài)電池。
與行業(yè)普遍搭載的液態(tài)鋰電池相比，固態(tài)電池在能量密度、安全性和工作溫度等方面更具優(yōu)勢(shì)，一定程度上可以提高電動(dòng)車的續(xù)航里程、減少當(dāng)前液態(tài)鋰電池存在的熱失控和電池燃燒等潛在風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)前固態(tài)電池的技術(shù)路線主要分為氧化物、聚合物與硫化物三種。其中豐田、三星SDI、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科等押注硫化物，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)如清陶能源、北京衛(wèi)藍(lán)、贛鋒鋰電、重慶太藍(lán)等普遍選擇氧化物路線。有電池業(yè)內(nèi)人士稱，目前很少有固態(tài)電池公司在做純聚合物路線。
寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱曾表示，三種固態(tài)電解質(zhì)沒(méi)有一種十全十美，其中硫化物路線進(jìn)展較快，率先量產(chǎn)的可能性相對(duì)更大。
由于固態(tài)電池的量產(chǎn)難度導(dǎo)致進(jìn)展緩慢，電池廠商們?cè)谏虡I(yè)化上紛紛采用折中方案——半固態(tài)電池，簡(jiǎn)單來(lái)講即把固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)混合使用，但由于其能量密度相比液態(tài)電池并不明顯，成本不低，安全性不如全固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)有聲音認(rèn)為這種“取巧”的技術(shù)路線是“雞肋”般的存在。
近期在企業(yè)和資本市場(chǎng)頻繁炒作下，國(guó)內(nèi)全固態(tài)電池上市似乎指日可待，究竟是技術(shù)創(chuàng)新還是文字游戲？
智己L6發(fā)布之際，智己汽車聯(lián)席CEO劉濤稱第一代光年固態(tài)電池今年年內(nèi)會(huì)真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市，引起熱議。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為其實(shí)際上是半固態(tài)電池。這也得到了清陶能源總經(jīng)理李崢的印證——“為了增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子導(dǎo)電性，清陶能源在電解質(zhì)中加入了10%的浸潤(rùn)液，較傳統(tǒng)三元鋰電池減少了5%左右的總液體含量，因此這款固態(tài)電池屬于半固態(tài)電池。”
事實(shí)上，蔚來(lái)汽車是國(guó)內(nèi)最早推出“半固態(tài)電池”的車企，2021年NIO Day上發(fā)布了150kWh的電池包；去年6月，衛(wèi)藍(lán)新能源宣布將360Wh/kg鋰電池電芯交付蔚來(lái)汽車；去年底，蔚來(lái)創(chuàng)始人李斌直播實(shí)測(cè)了該電池包行駛距離達(dá)1044公里。
此外，廣汽埃安旗下昊鉑發(fā)布全固態(tài)電池技術(shù)，是國(guó)內(nèi)第一家宣稱采用100%固態(tài)電解質(zhì)的車企，于2026年搭載昊鉑車型，但其關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的更多細(xì)節(jié)尚未披露。
上汽也明確了其固態(tài)電池“上車”時(shí)間表：今年10月，搭載光年固態(tài)電池的智己L6將交付，續(xù)航里程超過(guò)1000公里；2026年上汽全固態(tài)電池將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并完成樣車測(cè)試；2027年，搭載全固態(tài)電池的智己新車將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。
今年4月寧德時(shí)代首次公布了全固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)進(jìn)度，計(jì)劃在2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池，但未披露其批量裝車的時(shí)間表。“如果用技術(shù)和制造成熟度作為評(píng)價(jià)體系（以1-9打分），寧德時(shí)代的全固態(tài)電池研發(fā)目前處于4分的水平。到2027年，公司期望能達(dá)到7-8分的水平，這意味著可以進(jìn)行小批量生產(chǎn)。”
“到現(xiàn)在為止，全固態(tài)電池還沒(méi)有真正進(jìn)入量產(chǎn)階段，而是處于像上世紀(jì)80年代中后期液態(tài)鋰離子電池積累的狀態(tài)。”李崢認(rèn)為，中國(guó)在全固態(tài)電池量產(chǎn)的領(lǐng)域，最大的優(yōu)勢(shì)還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)規(guī)模。“我們有最完整的產(chǎn)業(yè)鏈、有最大的市場(chǎng)、最多的研究人員。實(shí)際上中國(guó)以及其他國(guó)家，在這個(gè)領(lǐng)域都有非常大的機(jī)會(huì)。”
“目前中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)‘內(nèi)卷’嚴(yán)重，各車企宣布固態(tài)類電池上車、智能駕駛上車等，甚至進(jìn)行高管實(shí)測(cè)，一方面是電池等零部件的先進(jìn)技術(shù)有所進(jìn)展，另一方面則是為了吸引投資人或消費(fèi)者而給出的自選動(dòng)作。”車夫咨詢合伙人曹廣平在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示。
真正的固態(tài)電池還有多遠(yuǎn)？
車企和動(dòng)力廠商巨頭們的下場(chǎng)以及政策的利好，將加快國(guó)內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程，但固態(tài)電池何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)應(yīng)用，仍難確定。
真正的固態(tài)電池并非無(wú)法實(shí)現(xiàn)，上世紀(jì)90年代，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了合適的固態(tài)電解質(zhì)，以此為基礎(chǔ)的薄膜電池能量密度超過(guò)700Wh/kg，是如今液態(tài)鋰電池的 2.5 倍。
但固態(tài)電池走出實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，歷經(jīng)30年未能如愿，橫亙?cè)谇暗氖蔷薮蟮墓こ膛c技術(shù)難題。擁有超過(guò)1300項(xiàng)固態(tài)電池專利的豐田至今未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，且量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)一再推遲。
“盡管全固態(tài)電池的確擁有更高的能量密度，更高的本征安全，以及更寬溫域的優(yōu)勢(shì)，但全固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)難度更大，還需要在材料、設(shè)計(jì)、制造、集成等方面進(jìn)行突破。”廣汽埃安電池研發(fā)部負(fù)責(zé)人李進(jìn)此前對(duì)記者表示。
中國(guó)科學(xué)院院士孫世剛認(rèn)為，固態(tài)電池安全性好，能量密度高，是下一代動(dòng)力電池發(fā)展的重要方向。但大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級(jí)差異、固固界面難以始終保持良好接觸、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性等問(wèn)題需要解決。
除了基礎(chǔ)技術(shù)、制造工藝、鋰枝晶抑制、固固界面問(wèn)題、原材料供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性以及電池性能的進(jìn)一步提升等技術(shù)難點(diǎn)之外，固態(tài)電池落地的另一個(gè)核心挑戰(zhàn)是成本高企帶來(lái)的量產(chǎn)困難，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
吳凱稱“寧德時(shí)代的目標(biāo)是到2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池，但屆時(shí)大批量生產(chǎn)仍然會(huì)面臨成本等問(wèn)題”；國(guó)軒高科全固態(tài)電池項(xiàng)目總工程師潘瑞軍認(rèn)為，由于全固態(tài)電池基于全新的材料體系，目前成本相對(duì)較高，待全固態(tài)電池量產(chǎn)且供應(yīng)鏈走向成熟后，規(guī)模效應(yīng)會(huì)帶來(lái)成本降低。
即便是更快量產(chǎn)、被視為由液態(tài)鋰電池向全固態(tài)電池轉(zhuǎn)型的過(guò)渡的半固態(tài)電池成本也居高不下。蔚來(lái)汽車總裁秦力洪曾在ET7半固態(tài)電池測(cè)試時(shí)表示，150kWh的固態(tài)電池包的成本接近一輛蔚來(lái)ET5，即超過(guò)29萬(wàn)元。此外，極氪009搭載的首款麒麟電池包也是半固態(tài)電池，據(jù)悉其電池包價(jià)格也“比一輛車還貴”。
廣汽研究院人士告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，借助AI及高通量計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，可加快全固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)度，加速商業(yè)化進(jìn)程。
行業(yè)將固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化時(shí)間普遍定在了2027年～2030年，目前全球不少車企對(duì)于固態(tài)電池“上車”有了較為明確的時(shí)間表，希望憑借固態(tài)電池在新能源領(lǐng)域彎道超車。
大眾表示正在積極研發(fā)全固態(tài)電池技術(shù)，目標(biāo)是2025年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；寶馬承諾在2025年前，推出搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)汽車原型車，并在2030年前量產(chǎn)；日產(chǎn)方面稱其全固態(tài)電池技術(shù)可能讓日產(chǎn)的下一代電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，具有“幾乎是現(xiàn)有電池兩倍的能量密度”，并且具有更快的充電性能和更低的成本。
豐田首席技術(shù)官中島裕樹(shù)接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示，豐田于2027年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)的時(shí)間表沒(méi)有變化，豐田正在對(duì)材料、設(shè)備加大投入，面臨的實(shí)際問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)性價(jià)比更高的大量的投產(chǎn)。
盡管全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)現(xiàn)在看來(lái)仍前路漫漫，但競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的當(dāng)下，車企需要新的故事來(lái)提振士氣以及支撐消費(fèi)者對(duì)品牌的信心，全固態(tài)電池儼然成為新的風(fēng)口。（記者 宋豆豆）
來(lái)源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道
責(zé)任編輯：崔現(xiàn)香
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