導(dǎo)語：2027年是一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，誰將率先落地應(yīng)用，或?qū)⒁欢ǔ潭雀淖兾磥淼氖袌龈窬?，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(yuǎn)。
隨著電池領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，市場上多家車企和電池廠商開始逐步推出固態(tài)電池量產(chǎn)計(jì)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(jù)多家媒體消息，中國或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，包括寧德時代、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)史無前例的項(xiàng)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。
消息一出，固態(tài)電池概念尾盤異動拉升，多個概念股大漲。
固態(tài)電池真的要來了嗎？
0-1的突破：妥協(xié)的半固態(tài)電池
4月，智己汽車的一場發(fā)布會引爆固態(tài)電池概念，但與此同時，當(dāng)下的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展也引來諸多質(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(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)電池，被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(dāng)下的技術(shù)想要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)，還有很多難題。
寧德時代曾在業(yè)績說明會坦言，固態(tài)電池目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決，如大多數(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，在突破這些科技問題后，還會遇到產(chǎn)業(yè)化的問題。寧德時代董事長曾毓群在3月份也曾表示，固態(tài)電池當(dāng)前的技術(shù)效果“仍不夠好”。
據(jù)了解，智己汽車所發(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(fù)合硅碳材料為負(fù)極，電池容量達(dá)到133kW·h，在極端情況下也不會出現(xiàn)熱蔓延、起火，CLTC純電續(xù)航里程超過1000km，充電12分鐘可以補(bǔ)能400km。
據(jù)智己汽車電池供應(yīng)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(zhǔn)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)的過渡產(chǎn)品，也就是市場所言的半固態(tài)電池。
清陶能源總經(jīng)理李崢表示，公司預(yù)計(jì)在今后的兩三年內(nèi)逐步減少潤濕劑的比例，逐漸過渡到真正意義上的固態(tài)電池。
近日，研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)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（2024年）》指出，2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)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，標(biāo)志著半固態(tài)電池在2023年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。
同時，EVTank也強(qiáng)調(diào)，全固態(tài)電池目前仍然面臨著尚未完全解決的離子電導(dǎo)率問題、固固界面問題和循環(huán)性能問題等，預(yù)計(jì)其產(chǎn)業(yè)化時間節(jié)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(zhǔn)固態(tài)電池-全固態(tài)電池”的發(fā)展路線。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，1-4月，我國半固態(tài)電池裝車量達(dá)1138.8MWh，配套電池企業(yè)為衛(wèi)藍(lán)新能源。
不過，也有部分廠商表示，目前半固態(tài)電池在性能方面并沒有大幅領(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，蔚來也搭載衛(wèi)藍(lán)新能源提供的150度半固態(tài)電池完成1000km路測。但蔚來CEO李斌曾表示，蔚來的半固態(tài)電池車型象征意義大于實(shí)際意義，更多的在于展現(xiàn)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)上車仍有很大一段距離，但在解決安全問題、續(xù)航焦慮的強(qiáng)大性能面前，一眾車企及電池廠商已經(jīng)紛紛入局。像廣汽、長安等車企已經(jīng)先后召開發(fā)布會宣布全固態(tài)電池計(jì)劃；國軒高科、領(lǐng)新新能源、太藍(lán)新能源等電池企業(yè)也公布項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度及最新研發(fā)動態(tài)。
當(dāng)然，面對市場上固態(tài)電池的“營銷狂歡”，動力電池龍頭寧德時代也坐不住了。
4月，寧德時代首席科學(xué)家吳凱披露，寧德時代有機(jī)會在2027年小批量生產(chǎn)固態(tài)電池。他表示，如果用1-9數(shù)字表示全固態(tài)電池的成熟度，寧德時代目前的成熟度在4的水平，目標(biāo)到2027年到7-8的水平。
寧德時代此次“改口”，更像是行業(yè)氣氛的烘托。目前整個電池行業(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有動態(tài)，勢必會引發(fā)投資者及市場認(rèn)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年上海車展期間，寧德時代就曾發(fā)布凝聚態(tài)電池，其單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，而該電池首先應(yīng)用的場景是航空領(lǐng)域。
考慮到寧德時代有著超兩萬人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，2023年研發(fā)投入更是高達(dá)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(qiáng)于絕大部分公司。
總的來說，半固態(tài)電池目前最大意義是0-1的突破，無論是直接研發(fā)全固態(tài)，還是以滿足當(dāng)下需求的過渡產(chǎn)品來進(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(yuǎn)
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，包括隔膜也沒有去除，最直觀的變化便是電解質(zhì)更換為半固態(tài)電解質(zhì)。
如果只看體驗(yàn)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(xù)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(xiàn)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(yīng)網(wǎng)絡(luò)及市場生態(tài)。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，目前國內(nèi)主流企業(yè)已相繼加入固態(tài)電池體系研發(fā)過程中，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(xù)沿用高鎳三元，并向富鋰錳基轉(zhuǎn)變；負(fù)極材料則逐漸向硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極等方向演變；同時由于封裝方式的影響，有望帶動鋁塑膜需求......
國內(nèi)固態(tài)電池發(fā)展態(tài)勢強(qiáng)勁，技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化布局也不斷進(jìn)步。據(jù)電池網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，2024年至今短短五個月的時間，國內(nèi)已先后有十余個固態(tài)電池項(xiàng)目傳出新動態(tài)，已公開投資金額合計(jì)近400億元。
此外，截至目前，國內(nèi)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。具體來看，清陶能源獲10輪融資，衛(wèi)藍(lán)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(lán)新能源獲5輪融資，高能時代、贛鋒鋰電、恩力動力均獲2輪融資，領(lǐng)新新能源、中科深藍(lán)匯澤、中固時代、中科固能、融固新材料、毅華新能源獲1輪融資。
今年兩會期間，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、南開大學(xué)副校長陳軍接受采訪時表示，目前固態(tài)電池是各國研發(fā)的重點(diǎn)，一旦產(chǎn)業(yè)化，將改變電動車產(chǎn)業(yè)格局，開辟電動航空等新興市場。
陳軍介紹，其所在團(tuán)隊(duì)積極承擔(dān)國家重大研發(fā)計(jì)劃、重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)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%。未來一到兩年要突破600Wh/kg固態(tài)電池的研發(fā)。
另據(jù)智慧芽方面消息顯示，近兩年來，中國在固態(tài)電池專利申請和布局上已經(jīng)有顯著進(jìn)步，在專利布局上甚至趕超了日本。
截至5月27日，從技術(shù)來源（專利申請人）看，日本仍是全球固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠暾堊疃嗟膰?，占全球?qū)＠暾埩康谋壤?0%，中國排第二，占比約為26.6%。但從布局市場（專利申請所在地）來看，中國是全球固態(tài)電池專利布局最多的市場，約占31.4%。日本緊隨其后，約占27%。
EVTank分析稱，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(biāo)，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展相對緩慢。以衛(wèi)藍(lán)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)電池作為過渡階段產(chǎn)品，推動了半固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
據(jù)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)盟秘書長于清教表示，目前，聚合物、氧化物、硫化物路線相對于其他路線，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(dǎo)率和穩(wěn)定性較差；氧化物導(dǎo)電性和穩(wěn)定性表現(xiàn)相對好一些，但成本比聚合物要高一些；硫化物導(dǎo)電性能優(yōu)異，但熱穩(wěn)定性差，工藝難且成本高。
除了技術(shù)難點(diǎn)外，固態(tài)電池面臨的最大問題是量產(chǎn)難，包括涉及材料成本高和制程復(fù)雜的問題。按照目前國內(nèi)電池廠商及車企公布的進(jìn)度來看，全固態(tài)電池量產(chǎn)時間點(diǎn)主要集中在2026年-2028年，預(yù)計(jì)在2030年實(shí)現(xiàn)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年是一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，誰將率先落地應(yīng)用，或?qū)⒁欢ǔ潭雀淖兾磥淼氖袌龈窬帧?/div>
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(yuǎn)。
結(jié)語：
自今年以來，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，車企方面也已有相關(guān)固態(tài)電池新品發(fā)布或路測運(yùn)行.......此外，隨著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)無法完全滿足其要求，因此未來固態(tài)電池有望在eVTOL迎來批量應(yīng)用。
基于對固態(tài)電池技術(shù)路線和降本路徑的研判，EVTank預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計(jì)在10%左右，其市場規(guī)模將超過2500億元，主要為半固態(tài)電池。
來源： 電池百人會-電池網(wǎng)
作者：常青
