“要警惕現(xiàn)有動力電池優(yōu)勢被全固態(tài)電池顛覆?！?/p>

今年年初，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾“拉響警報”，雖然中國的動力電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)做到全球*，但考慮到固態(tài)電池的顛覆性潛力，中國企業(yè)應(yīng)該未雨綢繆，聯(lián)合起來攻關(guān)固態(tài)電池以應(yīng)對挑戰(zhàn)。

“這一次看來是真的?！?/p>

對于固態(tài)電池的顛覆性挑戰(zhàn)，前中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長董揚(yáng)也曾表示，日本企業(yè)在固態(tài)電池方面確實(shí)有明顯進(jìn)步，已開始產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備，“對此我們應(yīng)該重視?！?/p>

但是，眼下的中國汽車產(chǎn)業(yè)卻依然在價格戰(zhàn)中瘋狂“內(nèi)卷”。就在此時，國家出手了！

5月下旬，“中國或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)”的消息不脛而走。有媒體報道稱，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。

雖然后續(xù)有媒體爆料稱，當(dāng)前獲得政府研發(fā)支持資金的企業(yè)名單尚未最終確定。但可以肯定的是，此項(xiàng)行業(yè)內(nèi)史無前例的項(xiàng)目由政府牽頭實(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)。

其實(shí)，全固態(tài)電池并非一夜之間被捧上神壇，此前中國政策文件中就多次提及固態(tài)電池技術(shù)。

早在2020年的時候，中國國務(wù)院發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2021—2035年）》中，就首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。兩年后，中國工信部、科技部、能源局等多部門聯(lián)合再次發(fā)布《關(guān)于推動新能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出加快研發(fā)固態(tài)電池儲能技術(shù)，加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究工作，強(qiáng)化應(yīng)用領(lǐng)域的支持和引導(dǎo)。

“全固態(tài)電池是公認(rèn)的下一代電池的*方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)?！睔W陽明高指出。

01 警惕日美韓彎道超車

歐陽明高今年年初就曾提醒稱，日本和歐美在全固態(tài)電池方面加大研發(fā)力度，意圖改變目前在液態(tài)鋰電池方面落后于中國的局面。

畢竟，在今天的全球動力電池產(chǎn)業(yè)，中國企業(yè)的是當(dāng)之無愧的領(lǐng)頭羊。

2023年，寧德時代全球動力電池使用量市占率為36.8%，連續(xù)7年排名全球*；全球儲能電池出貨量市占率為40%，連續(xù)3年排名全球*。同年，韓國市場調(diào)研機(jī)構(gòu)SNE Research統(tǒng)計(jì)顯示，全球動力電池市占率排名前十中，有六家是中國公司，市場份額達(dá)63.5%。

可以看出，中國在目前動力電池競賽中，從市占率角度來說，暫時處于*位置。但是，在動力電池技術(shù)向前發(fā)展的背景下，中國企業(yè)需要居安思危。

2012年，日本豐田就開始低調(diào)布局“下一代電池*方案”——硫化物固態(tài)電池。但實(shí)際上，早在2007年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）就開始規(guī)劃布局固態(tài)電池，牽頭38家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行固態(tài)電池項(xiàng)目研發(fā)，項(xiàng)目組成員的專利申請量5689項(xiàng)，約占全球申請量27%。

“日本企業(yè)雖然不多，但是實(shí)力很強(qiáng)。”歐陽明高指出。

根據(jù)《中國知識產(chǎn)權(quán)報》信息顯示，在全球新能源汽車固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域排名前十位的申請人中，日本、韓國企業(yè)占比較大。前十位的申請人中，日本企業(yè)的專利文獻(xiàn)影響力較大，平均被引證6.5次，高于其他國家平均水平。也有日媒數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前日本固態(tài)電池專利占全球的68%。

圖源：公開資料

目前，豐田汽車已宣布在電池材料方面取得了“突破”，計(jì)劃在2027年或2028年大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池。三星的SDI電池制造部門也在近期對外宣布，將于2027年開始量產(chǎn)固態(tài)電池，其推動的電池部件能量密度將達(dá)到900Wh/L，使用壽命長達(dá)20年，能實(shí)現(xiàn)9分鐘內(nèi)充電至80%。

韓國也不甘示弱，LG新能源、三星、SK On為主的三巨頭在全固態(tài)電池技術(shù)方面都有不少實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。比如三星就在全球固態(tài)電池專利排名中名列前茅，并在3個月前宣布計(jì)劃在2027年前全面量產(chǎn)能量密度超過900Wh/L的全固態(tài)電池。

美國電池廠商Solid Power也早在2022年與寶馬達(dá)成合作，并在第二年交付了樣品。此外，美國廠商Quantum Scape的固態(tài)電池產(chǎn)品也傳出在大眾集團(tuán)旗下子公司PowerCo的測評中表現(xiàn)優(yōu)秀。

面對歐美日韓企業(yè)在固態(tài)電池上的群雄并起，中國產(chǎn)業(yè)界自然不能坐視不理。而且，考慮到固態(tài)電池量產(chǎn)和商業(yè)化仍需時日，中國企業(yè)并非沒有機(jī)會。上汽清陶總經(jīng)理李崢告訴億歐汽車，“全固態(tài)電池到現(xiàn)在為止，還沒有進(jìn)入真正的量產(chǎn)階段。中國包括其它國家都有很大的機(jī)會?！?/p>

02 全固態(tài)電池，兵家競爭之地

被視為“下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)”的全固態(tài)電池到底何方神圣，惹得無數(shù)廠商“競折腰”？

簡單來說，全固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的新電池技術(shù)，采用固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)。主要電解質(zhì)類型有聚合物、硫化物、氧化物以及鹵化物。

與傳統(tǒng)液態(tài)電池相比，固態(tài)電池?fù)碛心芰棵芏雀摺勖L、安全性高、不懼冷暖、高功率等優(yōu)勢，所以廣受追捧。

固態(tài)電池由于固態(tài)電解質(zhì)的特性，可以簡化電池的封裝和冷卻系統(tǒng)，有助于在有限空間內(nèi)減少電池的重量和體積，進(jìn)一步提高體積能量密度。傳統(tǒng)的液態(tài)電池電芯密度上限是300Wh/kg，但固態(tài)電池電芯能量密度就會高很多。例如廣汽集團(tuán)公布的固態(tài)電池，其能量密度高達(dá)400Wh/kg，遠(yuǎn)超液態(tài)電池。

液態(tài)電池類型中，三元電池平均壽命是500-1000次，磷酸鐵鋰壽命可達(dá)2000次。而薄膜全固態(tài)未來可達(dá)45000次循環(huán)，實(shí)驗(yàn)室階段5C壽命已達(dá)10000次，液態(tài)電池在此方面鞭長莫及。與此同時，液態(tài)電池?zé)o衰減壽命為3年，理想狀態(tài)下固態(tài)電池?zé)o衰減壽命能長達(dá)10年。電池更長壽命在一定程度上也提高了新能源汽車的保值率。

除此之外，飽受詬病的液態(tài)電池安全性問題也能在固態(tài)電池身上得到很好的解決。固態(tài)電池由于其自身形態(tài)，抗沖擊能力高于液態(tài)，同時熱穩(wěn)定能達(dá)到400°C到800°C，液態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性只能保持到100°C。

新能源汽車?yán)m(xù)航補(bǔ)能問題也影響著消費(fèi)者的購買決策，而固態(tài)電解質(zhì)工作溫度是-30°C到100°C，在極端天氣下續(xù)航也不太打折；同時，固態(tài)電池中鋰離子是跳躍傳導(dǎo)，速度更快，充放電速率更高。換句話說，固態(tài)電池緩解了消費(fèi)者在續(xù)航補(bǔ)能上的焦慮，更容易推動新能源汽車市占率進(jìn)一步提高。

但雖然固態(tài)電池的好處多多，但是這座“珠峰”還有待國內(nèi)外各個廠商攀巖戰(zhàn)勝。

從技術(shù)角度來說，固態(tài)電解質(zhì)空氣穩(wěn)定性差，電化學(xué)穩(wěn)定性不足；固態(tài)電池固-固界面不穩(wěn)定，同時需要超大壓力維持界面接觸；固態(tài)電池的干法電極工藝存在分散性、均勻性不足的問題……

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來說，正如李崢此前提到的，固態(tài)電池的制造需要全新的工藝和裝備，無法在傳統(tǒng)液態(tài)電池生產(chǎn)線上復(fù)用，“這涉及到巨大的產(chǎn)能投放”?；蛟S，這也恰恰解釋了歐陽明高為什么將固態(tài)電池比喻為“顛覆性”危險。

03 從“跟跑”到“并跑”，爭取“領(lǐng)跑”

“在鋰電池領(lǐng)域，我們（中國）是通過市場規(guī)模帶來的成本優(yōu)勢，獲得更大的市占率。在全球比拼中，我們僅僅是從‘跟跑’到了‘并跑’階段，還談不上領(lǐng)跑?！崩顛樃嬖V億歐汽車，“但現(xiàn)在，我們與國際一流企業(yè)是站在同一水平線上，在全固態(tài)電池領(lǐng)域形成了新的競爭局面，誰先真正做到量產(chǎn)，誰就能占據(jù)主導(dǎo)權(quán)。”

圖源：公開資料

如前文所述，日美韓已搶先一步在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行布局，從上面全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路線圖可以看出，全球部分代表企業(yè)紛紛預(yù)計(jì)將在2028年至2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。國內(nèi)大多數(shù)研究報告和專家觀點(diǎn)也指出，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)成熟商業(yè)化和大規(guī)模量產(chǎn)上車需要到2030年之后。

同時，有證券機(jī)構(gòu)預(yù)測，到了2030年，全球固態(tài)電池需求量有望超200Gwh，2025年至2030年的年復(fù)合增長率將達(dá)到65.8%。

留給中國企業(yè)在全固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“并跑”，最終實(shí)現(xiàn)“領(lǐng)跑”的時間，并不算多。

“所有的資源，所有的研發(fā)都在聚焦固態(tài)電池。”中國工程院院士、清華大學(xué)教授李駿近日指出。中國此次在全固態(tài)電池領(lǐng)域研發(fā)方面的重金投入，也進(jìn)一步驗(yàn)證了李駿的話。

在上層建筑的指導(dǎo)下，中國企業(yè)們也正如火如荼地做著固態(tài)電池相關(guān)布局。

2023年6月，衛(wèi)藍(lán)新能源向蔚來正式交付半固態(tài)電池，同年12月，蔚來創(chuàng)始人李斌就直播實(shí)測了150kWh電池包，從上海開往廈門，實(shí)測續(xù)航超1000公里。

與衛(wèi)藍(lán)新能源同年成立的清陶能源，在2018年就與上汽圍繞固態(tài)電池技術(shù)展開合作。2023年8月，清陶能源與上汽集團(tuán)共同宣布，聯(lián)合開發(fā)的*代半固態(tài)電池已完成裝車試驗(yàn)，單體能量密度達(dá)368Wh/kg，測試車輛續(xù)航里程達(dá)到1083公里，充電10分鐘續(xù)航增加400公里。2024年4月，智己發(fā)布智己L6，新車搭載的就是上汽與清陶能源共同研發(fā)的半固態(tài)電池。

東馳科技則在上個月舉辦了固態(tài)電池產(chǎn)品下線儀式。目前，東馳科技已經(jīng)擁有60余項(xiàng)聚合物固態(tài)電池發(fā)明專利，并開發(fā)了半固態(tài)儲能電池、準(zhǔn)固態(tài)動力電池系列產(chǎn)品。儀式上，公司宣布在今后一、兩年內(nèi)將陸續(xù)推出半固態(tài)和準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品。

此前一直對固態(tài)電池持保留意見的寧德時代也在4月份對外公布將在2027年進(jìn)行全固態(tài)電池小批量量產(chǎn)。

除此之外，贛鋒鋰業(yè)、國軒高科、孚能科技、欣旺達(dá)、中科深藍(lán)匯澤、領(lǐng)新新能源、中科固能、瑞逍科技、山東金啟航、太藍(lán)新能源、冠盛東馳等企業(yè)也在投重金進(jìn)入固態(tài)電池的研發(fā)中去。

目前，搭載上車并大規(guī)模落地量產(chǎn)的還只是半固態(tài)電池。部分專家將電解液含量在1%-10%之間的都定義為半固態(tài)電池。對于半固態(tài)電池，業(yè)界有著不同的看法。

在真鋰研究創(chuàng)始人墨柯看來，半固態(tài)電池只是應(yīng)用了固態(tài)電解質(zhì)，但仍屬于當(dāng)前液態(tài)電池的技術(shù)延伸。乘聯(lián)會秘書長崔東樹同樣指出，半固態(tài)電池是液態(tài)電池和固態(tài)電池之間的一種過渡產(chǎn)品，但不能直接稱之為固態(tài)電池。

但也有不少觀點(diǎn)認(rèn)可半固態(tài)電池在能量密度和續(xù)航里程方面的提升，并認(rèn)為朝著全固態(tài)發(fā)展的路上，半固態(tài)是必經(jīng)之路。李崢此前也提到，半固態(tài)電池的上車和量產(chǎn)落地，這個過程是幫全固態(tài)電池的產(chǎn)線做新工藝、新設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)營驗(yàn)證的工作。

雖然當(dāng)前仍是半固態(tài)電池，但部分主機(jī)廠已經(jīng)給出了全固態(tài)電池量產(chǎn)時間表。比如，上汽集團(tuán)要在2027年推出全固態(tài)電池車型，廣汽集團(tuán)打算在2026年全固態(tài)電池量產(chǎn)裝車，時間上與日美韓基本保持一致。