23年7月,一辆银色昊铂GT在广州正式下线,这是我国第2000万辆新能源汽车。
从1995年我国的第一辆新能源下线,到2022年2月突破1000万辆,我们用了27年的时间。
而到了第二个1000万辆,我们仅仅用了17个月。我国新能源汽车产销量,已经连续8年占据全球第一,占据了全球新能源汽车市场份额的60%以上。
能让我国新能源汽车登上全球销冠位置的一个关键,是我们在动力电池领域的布局,尤其是宁德时代,乘着新能源的东风,宁德时代已经成为了叱咤全球动力电池领域的
宁王。
按理来说都已经奋斗到全球第一的位置了,是不是可以稍微喘口气了?
但是你会发现,哪怕是此时此刻,我国的企业还在拼命。
那这是为什么?
5月底,中国日报刊登了一篇文章,大致是说我国将会投入60亿元,为宁德时代、比亚迪、一汽上汽、未来能源、吉利等6家企业提供固态电池的研发资金,誓要为新能源发展添一把火。
前阵子“宁德时代奋斗100天”的消息,更是登上了头条,疑似宁德时代在内部号召高职级的员工实行896工作制,即从6月12号开始实行为期100天、每天工作13个小时、每周为期6天的工作制。
虽然宁德时代在当天下午就出面回应称此事为曲解造谣,但是通过这些消息我们却可以嗅到一丝的不寻常,
——哪怕已经居于全球新能源汽车的榜首,
我国ZF和企业也不敢有所懈怠。
——哪怕全球第一大动力电池生产商,
也要奋斗100天。
而这背后似乎都在传递着一个总攻的信号,告诉我们新能源动力电池最后的决战即将到来了。
那么这次的决战究竟要战什么?
而我国企业的胜算又有几何呢?
决战在拼什么?说到动力电池,有很多人可能都以为现在新能源汽车市场这么火热,锂电池市场已经处在了巅峰期,甚至已经是过去式了。
但事实上锂电池市场不仅没有达到巅峰期,甚至才刚刚走到了第一个阶段,未来锂电池市场还会迎来爆发式的增长。
按照美国能源部给出的数据,预计到2030年时锂电池的市场规模还会增长5-10倍。
那这这是一个什么样的概念?
2020年全球锂电池市场规模达到了600亿美元,如果按照上面预测的数据,那么2030年的时候,这个数字呢就有可能达到6000亿美元,相当于4.35万亿人民币,换算出来等于2个恒大还要多点。
换句话说,还有数万亿的市场正在等着被开发。
但是大家都知道,现在的锂电池市场当中,我国是当之无愧的领头羊,各国拼了命的发展也很难与我国正面对抗,但恰好就有这个机遇,正等着所有牌桌上的所有玩家都有机会进去分一杯羹,而这个机遇就是我们今天要讲的固态电池。
在电池业内有个说法,电池技术每隔30年左右就会出现一次技术更新迭代,
比如:
在1870年左右流行的第一款电池叫做铅酸电池
然后是1900年的镍格电池
1930年的碱性锌锰电池
以及1960年的镍氢电池
那现在大规模使用的锂电池则是在上个世纪90年代开始用的
换句话说,电池行业的发展已经到了要更新的时候了,而要替换它的正是固态电池。
所谓的固态电池,简单来说就是要把液态电解质换成固态的电解质,但就是这么一个特点则可以完美地填补锂电池的大部分缺点。
大家可以想想看现在锂电池还有哪些方面是不足的?
很多人可能第一个反应就是安全:容易自燃,而新能源汽车容易自燃也是劝退很多人购买电车的原因之一。
那为了减少新能源汽车的安全隐患,我国工信部就在5月份的时候发布了动力电池安全的征求意见稿
大概的内容就是要求动力电池出现发热情况时不起火、不爆炸,并且还要求在热失控之前的5分钟之内发出报警信号,同时不允许有可见烟气进入到乘员舱内。
简单来说就是告诉新能源车企们以及动力电池的厂商们,要往更安全的技术方向来发展。
恰好这个痛点,固态电池就能完美的解决掉。
我们就拿目前市场上用的比较多的三元锂电池来说,在电池温度达到180摄氏度的时候这些材料就会与电结发生反应,产生大量的气体和热量,进而导致电池自燃,所以锂电池非常害怕遭到外界的撞击,因为这样很容易就会导致热失控,而且就算没有外力撞击,锂电池用久了之后负极上也会长出金枝,而当这些金枝刺破隔膜与电池的正极接触的时候就会发生短路也会引起电池自燃的可能。
但是固态电池恰好就没有这个隐患,由于用的是固态电解质,没有了隔膜和电解,反而能够有效的抑制电池里的精质的生长,从而大大的降低了短路以及自燃的风险。
不过安全性还只是固态电池的众多优点之一。
例如固态电池的能量密度比液态电池要更高,目前锂电池的能量密度大都在300Wh/kg以内,但是固态电池的理论能量密度最高却能达到900Wh/kg,相当于比现在的液态电池翻了三倍不止。
换句话说,等待固态电池量产之后,纯电车的续航能力也能随便突破1500,甚至2000公里也不是事。
还不只是能量密度高,固态电池的充电速度也非常的快,目前液态电池的充电速度最快的大概10分钟就能有600公里的续航,而丰田早在两年前就宣称固态电池充电10分钟续航就能达到1200公里,相当于上个厕所的功夫就能充个大几百公里了。
那除此之外,固态电池还拥有寿命长、低温表现好等优点。
比如说寿命问题,其实就是一个电池能够循环充电多少次的问题,现在市面上的液态锂电池充电循环次数达到800次左右就得报废退役了。
而固态电池充电循环可以达到2000次,容量还能保持92%以上,甚至有些理论上的充电次数能够达到1万次。
再比如低温表现,很多北方车友购买的电车一旦到了冬天续航就得大打折扣,甚至是打骨折,一辆600公里续航的车到了冬天就只能开个300公里都算是优秀的了,但是固态锂电池在低温的导电率却依然可以达到很高的程度,在零下30度的低温下还能保持续航达成率在90%左右,可以彻底解决北方冬天电动车续航打折太严重的问题。
换句话说,固态电池简直就是在液态电池的基础上全面升级的六边形战士,因此甚至有网友调侃道:“使用固态电池的电车,一车可以传三代,人走了车还在”。
当然这只是一个玩笑话,但是也足以说明固态电池的巨大优势。
拥有能量密度大、充电快、安全性能高、寿命长等等优势的固态电池除了用在新能源汽车上,我们还可以用在哪些领域?
就这么说吧,只要是需要动力的领域,其实都可以用到固态电池,例如飞机无人机机器狗机器人等等,都可以用到固态电池。
也就是说一旦掌握固态电池的量产技术,等待我们的可能就不仅仅只是新能源汽车这么一个方面了,而是所有跟电机电池相关的所有行业。
所以说固态电池的潜力,也比液态锂电池的潜力要大得多的多。
到了那个时候,美国能源部预估的5-10倍的空间估计还可能是小瞧了。
所以对于西方国家来说,谁能掌握固态电池的生产技术谁就能在未来的市场竞争当中占据领先优势,甚至是对中国动力电池的领先地位弯道超车。
那在这个时候,西方各国也就开始纷纷押宝固态电池,希望自己会成为最先突破的那个人。
老外现在能有多卷?2021年6月份,美国先进联盟就发布了《国家锂电蓝图2021-2030》,其中最长期的目标就是要在2030年研发出固态电池和锂金属电池。
其实美国在固态电池的优势并不小,全球第一块固态电池就是在美国橡树岭国家实验室制造出来的,能量密度达到700Wh/kg,是目前的液态锂电池能量密度的两倍还要多。
不过因为技术难度大、无法量产,生产的成本太高就导致了这块固态电池一直留在了美国的实验室里。
而在看到中国锂电池产业兴盛之后,美国又把当初放在实验室的固态电池给搬了出来,不管是金钱补贴还是技术支持,企业需要什么美国政府就给什么。
而当有了美国政府的牵头,美国企业也开始纷纷往固态电池领域发力,
例如Solid Power,这家固态电池的企业,在2023年就已经生产出了首批固态电池样品,并且交付给了宝马使用,预估会在2025年左右帮助宝马生产出固态电池原型车。
要知道这家企业的来头不小,它在2011年刚成立的时候就获得了科罗拉大学分校以及美国高级研究计划局的资助,后来又拿到了美国空军、美国国家科学基金会和美国导弹防御局的资金支持。
15年的时候,和美国橡树岭国家实验室签署合作协议,又获得技术支持,可以Solid Power是含着金汤匙出生的,集齐了美国顶尖科研技术和资金支持。
除了Solid Power之外,还有固态电池公司Factorial Energy已经宣布投资000万美元,在波士顿郊区建造一座年产200MWh(兆瓦时)的全美最大的固态电池工厂。
那除了美国之外,欧洲对固态电池其实也很上心,不过与美国不同的是,欧洲早年也尝试过自己研发,甚至组建了电池联盟,但是结果却发现效果都很有限。
例如早在2011年的时候法国博洛雷集团就推出了30KWh(千瓦时)的金属锂聚合物固态电池,不过由于聚合物导电率太低、容量太差,最终就被放弃了。
再比如在2010年的时候,德国投资10亿美元组建电池研究联盟研发固态电池,这个联盟就吸引了巴斯夫、大众等德国行业巨头的加入。
在2019年的时候,欧盟批准成立了欧洲固态电池投资专项计划,拿出了82亿欧元发展固态电池。
可以说各种补贴政策都没少出,技术联盟也没有少成立。
但问题是欧洲还是不放心,生怕自己还在固态电池会落后于其他国家,于是他们又换了一个思路——
如果自己搞不定那就选择投资入股,在全球寻找固态电池技术实力较强的企业投资并成为他们的股东。
比如说,
大众就先后投资了美股上市的固态电池企业Quantum Scape,并成为了该企业的最大股东。
那还比如宝马在2021年的时候投资了上面说的Solid Power。
那奔驰也在同年投资了Factorial Energy。
主打的就是自己搞不定,那也要用钱给砸开路。
但是不管怎么说,欧洲也基本确定了固态电池的重要性,在2020年的时候欧洲发布了《2030电池创新路线图》,把固态电池呢作为主要发展对象。
那除了欧洲之外,还韩国也在大搞固态电池。
那韩国的计划其实更加的简单——
砸钱。
他们宣布到2030年前,总共要砸20万亿韩元,大约150亿美元左右,计划成为全球首个实现固态电池商业化的国家。
那除了美欧韩之外,日本在固态电池领域的研发优势是比较大的。
早在2016年的时候,日本的专家就预测固态电池将会成为下一代的电池方向,可能会取代传统的锂电池。
说这句话的时候,日本松下锂电池出货量就还是全球第一。
2018年的时候,日本经济产业省就提出了汽车电动化发展的长期目标,明确要将固态电池作为下一代电池的技术发展方向,然后日本又多次颁发了相关政策、行动计划,大力的推进固态电池的发展。
当然他们也取得了一定的成果,
比如说目前日本丰田就拥有了1300项固态电池的技术专利,成为了全球拥有固态电池专利最多的企业。
说到这里我们可以发现,美欧日韩等等西方国家,他们早就在固态电池的领域上开始发力了,对中国的电池地位也是虎视眈眈。
而这些国家有的是有技术优势的、有的是有资金优势的、也有市场的话语权的,可以说在这些国家的共同发力之下,下一代电池大战已经到来了。
那么你说这些西方国家的目标真的会实现吗?
我国胜算有多少?说实话,在我国用60亿吹起总攻号角的时候,我们就已经确定了要在保持警惕的同时,确保住自己的优势。
为什么会这么说?
首先在技术上,其实固态电池并不是什么新的技术,就像我们上面说的,早在上个世纪90年代美国橡树岭国家实验室就已经研制出了全球第一块固态电池。
而我国在固态电池上的研发时间并不晚,早在1970年代我国工程院院士陈立泉就已经接触过固态电池的技术了,并认为这项技术是可能改变中国乃至是全球的技术。
不过那个时候技术条件还不够成熟,陈立泉就把目标转向了锂电池,不仅搭建了中国第一条锂电池生产线,而且还培养出了诸多的锂电池人才。
例如后来宁德时代创始人曾毓群。
但是陈立泉也一直没有放弃过固态电池,2015年的时候他就多次呼吁国内企业应该尽早的布局固态电池。
除此之外他还亲自下场,携手中科院的同事建立了北京卫蓝新能源,专门研究固态锂电池。
到如今卫蓝新能源拥有400多项电池专利,承担了20多个国家和省级研发项目,是固态电池领域名副其实的独角兽,当然卫蓝也只是我国众多固态电池企业当中的其中一位而已。
其实随着中国锂电池产业的不断发展,早就有很多企业也把研发中心转向了固态电池,我国在固态电池上的技术积累早就已经追上来了。
那截止到2023年5月份,全球固态电池关键技术专利申请量就已经超过了2万项,其中我国占比就有36%左右,为7640项,虽然落后于日本位居第二,但是我们落后的幅度也就只有4%不到。
换句话说,中日两国在固态电池的技术积累其实并没有相差很多,而且各家预计的量产时间也相对来说比较接近,都是在2030年前后。
那么说到这里你可能会问了,最终决定固态电池的关键因素又是什么?
其实说来说去还是要落到量产的成本上,我们都知道动力电池确实是高科技,但是它其实也是制造业,因此动力电池的对标对象既不是英伟达这类的暴打摩尔定律的芯片设计公司,也不是Adobe这类坐地收税的软件公司。
而是面板、存储、光伏等泛半导体领域的产业。
那么这一类产业往往他们都有以下三个特点:
第一个特点是产品标准化程度高。虽然也有一定程度的差异化,但在核心功能上都是大同小异的,不会存在明显的代差,那这样就会导致价格成为核心竞争力。
第二个特点是行业具备极强的规模效应,可以通过大规模生产有效的摊低成本。
比如面板有京东方的“王氏定律”,每三年价格就会下降50%。LED有“海定兹律”,价格每十年就会摊薄到1/10。
第三个特点是产能建设需要天文数字的资本开支。一旦投产很难停下来,即便亏损也要扛住压力继续生产,退出的成本极高。
例如,对比历史的一个例子,2005年日本学者汤之上隆做客尔必达,发现在当时主流的512M内存颗粒,尔必达可以把良率做到今日的98%,而三星只有83%,那强大的技术水平也成为了各路分析师看好尔必达的重要原因。
但事实并非如此,在芯片制造环节把良率从60%提高到80%相对是比较容易的,但是如果要进一步提高到90%以上,成本可能会增加好几倍。那为了达到98%的良率,尔必达的制造设备吞吐量就只有三星的1/2,如果要生产同样数量的芯片,尔必达的设备成本就比三星要多出了一倍。
而最终就导致技术水平更高的尔必达利润率只有3%,而三星电子则可以高达30%。这个也就是为什么汤之上隆总结说,只要单个内存的成本增加,100%的良率也没有意义。
其实动力电池行业也有类似的特点,为了推动电池成本下降,过去十几年各大厂商将不计血本的大举扩产,力求将规模效应发挥到极致。2010年到2023年全球动力电池的均价,就从1,400美元/kWh(每千瓦时)下降到了139美元/kWh(每千瓦时),
产能则从21.56GWh(亿瓦时)提高到了865.2GWh(亿瓦时),翻了40倍不止。
另外电池厂商们也在通过改变电池形状来降低单位成本,比如说特斯拉斥巨资研发的4680电池,最终目的就是为了自己在kWh(每千瓦时)上少花几美元。
就连车厂对成本也敏感至此,所以即便是动力电池宁王,也不敢借着全球第一的定位拿捏,因为毕竟对于车厂来说,电池是贴着谁家的标签都不重要,能不能让自己的利润最大化才是最高的标准。
成本就成了电池厂商最拿得出手的唯一武器。
所以我们才说在接下去,成本就成为了固态电池领域争夺的关键所在,那么在这方面我国有优势吗?
说实话我们还真是有的,有些朋友可能知道,在这类产品高度标准化、规模效应极强的制造业门槛里,厂商们想要过好日子不外乎有两种方法:
一是与对手形成足够大的技术代差。
最典型的就是大尺寸OLED面板,产能几乎全部掌握在三星和LG两家公司手里,导致同样是55寸的电视,OLED电视普遍要1万人民币以上,而Mini LED电视最便宜的3000元就可以拿下。
另外一个例子就是台积电,资本投入巨大、产线频繁迭代的晶圆厂,本是一个很烂的生意,但是由于台积电的领先优势太大,反而把芯片代工做成了一个毛利率超过50%的性感生意。
二是可以依靠自己的规模优势,通过价格战熬死竞争对手。
我们就综合这两个条件来看一看我国的情况。
2023年全球动力电池装机量我国占了六成以上,全球前十名的动力电池企业当中我国占了6家
在技术专利上,全球74%的动力电池技术专利都是来自中国的,远超西方各国之和。
换句话说,现在的全球动力电池市场当中,我国不仅是技术实力最强的,而且还能拥有最全的产业链,再加上中国庞大的汽车市场,一旦固态电池开始量产,我国固态电池产业链就能快速的把价格给打下来。
现在有哪个国家的生产能力能够跟中国相比?特别是我国企业当中还有很多技术实力强劲的企业,就是那种平时闷不作声,但是突然就能推出一项震惊世界的技术的企业,
比如说比亚迪。
比亚迪很少宣传实验室里的技术,但在它之前更新迭代DM5.0混动技术当中,就突然爆出了量产热效率超过46+的发动机,
业界第一。
在固态电池上其实也是一样,比亚迪的技术专利也是一大堆,几乎看不出押注了哪一条路线但是它的研发实力又是全球夜间当中顶尖的,哪天它要是突然放出一个大招,其实我都不会觉得太奇怪。
这次传出的投60亿的研发支持,其实说白了就是国家牵头,拉着国内一众车企、电池企业们共同发力,把固态电池的这块骨头给啃下来,继续保持中国电池的领先地位。一旦实现了技术突破,再加上我国强大的生产制造能力,固态电池这块硬骨头能不被中国拿下吗。
所以说就像我们上面说的,在这场较量当中我们有不少需要担心的地方,但是我们也有一些明显的优势。
在电池领域,我国已经建立起了技术、产业等等优势,凭借着我们强大的工业体系、众多的技术人才以及庞大的汽车市场,就足以持续支撑我国在电池领域的优势所在了。
现在不管是国家还是我国企业,都已经吹起了总攻的号角,对手们会如何应对呢?欢迎在评论区共同留言探讨。