原创首发 | 金角财经
作者 | 塞尔达
宁王的固态电池要来了!
4月28日,宁德时代首席科学家吴凯在中国国际电池技术交流会披露,宁德时代有机会在2027年小批量生产固态电池。这是宁德时代首次提及固态电池量产时间表。
固态电池,是指将目前主流的动力电池中的电解液从液态换为固态,具备强续航能力、高安全性等优势,被市场认为是下一代电池发展方向。不过,由于仍要克服各种难题,该技术路线大规模商业化还需时日。
虽为全球电池龙头,但宁德时代过去对这项新技术路线的表态一直较为保守。两个月前,宁德时代董事长曾毓群在谈及固态电池时,依然是以“距离真正的商品化尚有一段距离”“存在诸多困难”“电池寿命短和车祸中破裂可能导致的风险”等偏谨慎的口吻为主。
但科技创新如逆水行舟,不进则退。在宁王谨慎同时,行业在近月接连官宣重磅新闻,让前者的态度开始发生改变。
2024年4月,中国船舶集团旗下风帆公司成功研制出首个轨道交通工程车用类固态电池系统。随后,太蓝新能源宣布其“车规级全固态锂电池”取得重大突破。此外,上汽集团和广汽集团也分别宣布了固态电池量产的计划和技术发布。
这时候,宁德时代如果再不站出来说两句,就难免给市场一种公司在新技术领域落后于行业的误解,从而有了近日首次提及固态电池量产时间的表态。
随着宁德时代这种重量级的大玩家宣布提速,中国固态电池领域和新能源车行业,也进入了一个全新的阶段。
宁王改口
以前宁王态度可不是这样的。
宁德时代是全球动力和储能电池龙头,两大领域应用的主要是锂离子电池。
锂电池四大主材包括正、负极,电解液和隔膜。
公开资料显示,液态电解质的有机溶剂易燃且腐蚀性强,抗氧化性较差,存在热失控风险,而全固态或更高比例的固态电解质,可大大规避起火隐患。
此外,相较液态电解质,固态密度更高,能量密度也更强。目前,市场主流液态锂电池已经接近能量密度上限,液态磷酸铁锂、三元锂电池,能量密度集中在200—300瓦时/公斤之间,固态电池则达到360瓦时/公斤左右,还有望会进一步突破。
因精准击中当下锂电池里程焦虑、易燃的痛点,固态电池被认为是锂电池最具发展潜力的方向,备受全球产业和资本关注。
除了中国,世界各国都在押注这项新技术路线,已取得领先的企业包括日本丰田汽车、美国初创企业Solid Power和Quantum Scape等。背后的逻辑是,这些国家和企业在当前液态锂离子电池领域处于下风,希望通过固态电池实现逆袭。
吴凯称,固态电池之所以吸引各国参与,核心价值在于能够在确保安全的前提下大幅提升电池能量密度。但他也指出,固态电池研发和量产不是渐进式创新,而是原创性创新,是一项非常艰巨的工作。
值得注意的是,与近日高调宣布量产时间相比,作为全球电池龙头的宁德时代过去对固态电池的表态一直以保守为主。
在不久前的3月15日,曾毓群在业绩解读会上指出,固态电池在技术层面上仍需克服固态离子扩散的基本科学问题,距离真正的商品化尚有一段距离。此外,他在两周后接受采访时也提到,电动汽车固态电池的商业化推广还有数年时间,且存在诸多困难,例如电池寿命短和车祸中破裂可能导致的风险等。
有分析人士认为,对宁德时代、比亚迪等传统电池巨头来说,保利润、保市值更为必要,对于固态电池等新技术路线,“会时刻关注新竞争对手动态,打好防守”,但或许不会高强度投入研发。
“每一条技术路线好像都不能放弃,万一有一条成了呢?但创新性非常高的产品也意味着高风险成本,万一没有做出来,股价怎么办?”有投资者称。
同时,人员、资源和产能配置,都是制约现阶段行业巨头大量投入固态电池研发的原因。
当前,动力电池行业竞争激烈,由于前期供应紧张,为获得下游订单,电池企业疯狂扩大产能,为此均投入了百亿元计的资金打造液态电池产线。
根据相关市场研究机构的测算和统计,在2025年前,宁德时代的电池产能预计将达670GWh;比亚迪和蜂巢能源的电池产能目标均是600GWh,中创新航的电池产能目标为500GWh,国轩高科和亿纬锂能的电池产能目标均为300GWh。
相比之下,根据中国汽车动力电池产业创新联盟的统计,2023年,我国动力和其他电池合计销量为729.7GWh;其中,动力电池的销量为616.3GWh。
产能过剩让电池巨头的前期投入变为沉重的历史包袱。“现在的产线如果不能兼容新技术,那过去的投资全白费了。”前述投资人担忧。
卫蓝新能源首席科学家李泓指出,固态电池产品目前尚未达到颠覆产业的临界点,巨头公司对电池技术路线转折点的判断,特别是全固态电池,大多集中在2027年至2030年间,因此在资源上没有显著倾斜到固态电池。
“为了满足全球大量不同车企的定制化开发需求,龙头电池企业需要匹配大量的项目研发人员,实际能摊到尚未明确应用的全新技术上的人员、资源有限,内部资源调配不易。”他认为。
不过,最近发生的几件事,不断释放着信号——“快充后续航1000公里”正离现实越来越近。市场热热闹闹下,宁王的表态也由此发生改变。
行业加速
显而易见,电池的大革命要发生了。
科尔尼全球合伙人王怿恺指出,在主流技术趋于稳定的情况下,动力电池也逐渐变成偏大宗、规模效应和成本优先的市场,类似此前光伏产品面临的困境,无论是为增加产业链和技术的话语权,还是为了获得更高的利润,动力电池企业都在加大对下一代技术的投入。
相比宁德时代等巨头基于保市场份额、保利润等战略下的谨慎,现阶段固态电池主要玩家分为创业公司独角兽和二三梯队电池厂商两大阵营。前者以高校产学研孵化企业为代表,比如清陶能源、卫蓝新能源、太蓝新能源等;后者则是在错过液态电池发展黄金期后,希望借固态电池弯道超车、夺回更多市场份额,如孚能科技和国轩高科。
而这些固态电池玩家背后,不乏车企身影。一方面,下游车企押注固态电池的发展潜力,欲从中分享产业成长的红利;另一方面,车企也希望扶持其他电池企业,从而打破宁德时代和比亚迪两大巨头雄霸市场的局面,增加在供应链的话语权。
比如,北汽产投、广汽资本和上汽集团均投资了清陶能源;吉利和蔚来、华为、小米等新能源车的新势力则选择投资卫蓝新能源,东风和长安汽车投资了赣锋锂电。
这些下游车企的布局也在今年3-4月得到集中爆发,包括上汽集团和广汽集团等汽车巨头先后宣布重大消息。
在4月12日举办的科技日活动上,广汽集团透露,其研发的全固态电池将于2026年搭载在埃安品牌的昊铂车型上。埃安是广汽集团的新能源子品牌。
广汽集团还在科技日上公布了全固态电池量产时间表。广汽埃安电池研发部负责人李进介绍,广汽全固态电池的能量密度超过400瓦时/千克,比最先进的液态锂离子电池高50%,续航里程超过1000公里,并且更耐高低温、更安全。
广汽埃安总经理古惠南接受采访时称,全世界都在竞争固态电池,因为它能量密度高、体积小,而且最安全,能一次性解决现有动力电池的短板,劣势在于成本较高。固态电池产业链经过一段时间培育,成本会逐渐下降,搭载率也将越来越高。
更早前的3月25日,上汽集团旗下智己汽车联席CEO刘涛公开称,新车型将搭载首个量产上车的超快充固态电池,续航可达1000公里。
不过,这一说法也引发质疑,不少电池从业人员认为智己汽车关于固态电池的表述并不准确。随后在3月26日晚,刘涛和清陶能源总经理李峥共同直播介绍这款电池,李峥称这是“半固态电池”。
比亚迪腾势销售事业部总经理赵长江称,此时宣传半固态电池就是在玩文字游戏。事实上,由于固态电池还有很多技术问题无法解决,行业选择研发“半固态电池”作为过渡。据悉,智己L6搭载的动力电池含有10%液体,用于浸润固态电解质。
中创新航高级副总裁兼CTO潘芳芳认为,半固态电池的价值有待重估。她介绍,中创新航在开发半固态电池时发现,能量密度相比液态电池没有太大提升,还会牺牲充电速度,电池安全性也没有想象中那么好。
围绕智己汽车的固态电池争议也意味着,尽管在行业巨大的热情下,这项新技术路线的发展如火如荼,但要真正大规模产业化和商业化,可能还需时日。
商业化还在探索
目前,国内固态电池发展的路线和技术方案主要涉及聚合物和氧化物两条,在真正大规模商业化时都面临不少问题。
氧化物路线具有较高的能量密度和功率密度,但需要添加双三氟甲基磺酰亚胺盐锂作为电解质,该新型锂盐制备工艺较难,成本较高,下游厂商接受度有待验证;聚合物路线则相对柔韧性较好,但导电率和能量密度稍低。
此外,电解质由液态变为固态后,电解质与正负极的接触方式由固液变为固固界面,固体与固体之间的浸润性变差,阻抗变大,影响离子传输,造成固态电池的内阻增大,影响电池的循环寿命、稳定性以及倍率性能等,也进一步阻碍了固态电池从实验室走向量产应用。
“固态电池目前虽然有样品概念的电池,但是真正要走向产业化,成本还是相当大,固态电池的稳定性,表界面的相互作用,和系统的集成等方面都有很多挑战。”中国科学院院士陈军在4月10日举办的储能国际峰会上表示。
同时,现阶段新能源车行业内卷加剧,大打价格战。车企为保利润,仍会选择成本更低的磷酸铁锂电池,也减缓了固态电池的产业化进程。
事实上,在控本更迫切的大背景下,固态电池的高能量密度优势,放在当下并非不可取代,如高镍体系三元电池,单体能量密度已来到300Wh/kg-350Wh/kg,若相对高密度的主流三元电池提升安全性,固态电池应用的紧迫性也会降低。
目前,在固态电池的整体技术成熟度上,美国初创公司和日本丰田领先一步。日本丰田汽车在固态电池领域的专利数量遥遥领先,按照其最新时间表,固态电池有望在2027年或2028年量产上车。丰田汽车的研发方向是硫化物固态电解质路线。
4月25日,丰田汽车副社长、首席技术官中岛裕树在北京车展期间称,固态电池研发正在按照计划顺利推进,长寿命和充电放电时间短的优点保持不变。中岛裕树称,丰田正在开发材料和研究生产设施,剩下的挑战是如何高效、廉价地大量生产。他强调,丰田汽车还在同时开发生产多种电池,满足不同客户需求。
在年初举办的中国全固态电池创新发展高峰论坛上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高发表观点称,固态电池产业化判断依据应当是这类电池的市场份额至少达到1%。他举例称,假设到2030年,国内新能源汽车销量为2000万辆,如果其中20万辆搭载固态电池,固态电池可以说实现了产业化。
从目前情况看,现阶段中国固态电池的发展要达到欧阳明高的“产业化”标准,恐怕还有相当长的一段距离。
不过,随着宁德时代这种巨头近期高调宣布提速,中国固态电池实现产业化的进程也有望加快。
参考资料:
财新《宁德时代称2027年有机会小批量生产固态电池》
财新《固态电池热炒熄火 大规模产业化仍是星辰大海》
中国经营报《固态电池研发显著突破 宁德时代称量产商用仍存难点》