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作者 | 塞爾達
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甯王的固态電池要來了!
4 月 28 日,甯德時代首席科學家吳凱在中國國際電池技術交流會披露,甯德時代有機會在 2027 年小批量生産固态電池。這是甯德時代首次提及固态電池量産時間表。
固态電池,是指将目前主流的動力電池中的電解液從液态換爲固态,具備強續航能力、高安全性等優勢,被市場認爲是下一代電池發展方向。不過,由于仍要克服各種難題,該技術路線大規模商業化還需時日。
雖爲全球電池龍頭,但甯德時代過去對這項新技術路線的表态一直較爲保守。兩個月前,甯德時代董事長曾毓群在談及固态電池時,依然是以" 距離真正的商品化尚有一段距離 "" 存在諸多困難 "" 電池壽命短和車禍中破裂可能導緻的風險 "等偏謹慎的口吻爲主。
但科技創新如逆水行舟,不進則退。在甯王謹慎同時,行業在近月接連官宣重磅新聞,讓前者的态度開始發生改變。
2024 年 4 月,中國船舶集團旗下風帆公司成功研制出首個軌道交通工程車用類固态電池系統。随後,太藍新能源宣布其 " 車規級全固态锂電池 " 取得重大突破。此外,上汽集團和廣汽集團也分别宣布了固态電池量産的計劃和技術發布。
這時候,甯德時代如果再不站出來說兩句,就難免給市場一種公司在新技術領域落後于行業的誤解,從而有了近日首次提及固态電池量産時間的表态。
随着甯德時代這種重量級的大玩家宣布提速,中國固态電池領域和新能源車行業,也進入了一個全新的階段。
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甯王改口
以前甯王态度可不是這樣的。
甯德時代是全球動力和儲能電池龍頭,兩大領域應用的主要是锂離子電池。
锂電池四大主材包括正、負極,電解液和隔膜。
公開資料顯示,液态電解質的有機溶劑易燃且腐蝕性強,抗氧化性較差,存在熱失控風險,而全固态或更高比例的固态電解質,可大大規避起火隐患。
此外,相較液态電解質,固态密度更高,能量密度也更強。目前,市場主流液态锂電池已經接近能量密度上限,液态磷酸鐵锂、三元锂電池,能量密度集中在 200 — 300 瓦時 / 公斤之間,固态電池則達到 360 瓦時 / 公斤左右,還有望會進一步突破。
因精準擊中當下锂電池裏程焦慮、易燃的痛點,固态電池被認爲是锂電池最具發展潛力的方向,備受全球産業和資本關注。
除了中國,世界各國都在押注這項新技術路線,已取得領先的企業包括日本豐田汽車、美國初創企業 Solid Power 和 Quantum Scape 等。背後的邏輯是,這些國家和企業在當前液态锂離子電池領域處于下風,希望通過固态電池實現逆襲。
吳凱稱,固态電池之所以吸引各國參與,核心價值在于能夠在确保安全的前提下大幅提升電池能量密度。但他也指出,固态電池研發和量産不是漸進式創新,而是原創性創新,是一項非常艱巨的工作。
值得注意的是,與近日高調宣布量産時間相比,作爲全球電池龍頭的甯德時代過去對固态電池的表态一直以保守爲主。
在不久前的 3 月 15 日,曾毓群在業績解讀會上指出,固态電池在技術層面上仍需克服固态離子擴散的基本科學問題,距離真正的商品化尚有一段距離。此外,他在兩周後接受采訪時也提到,電動汽車固态電池的商業化推廣還有數年時間,且存在諸多困難,例如電池壽命短和車禍中破裂可能導緻的風險等。
有分析人士認爲,對甯德時代、比亞迪等傳統電池巨頭來說,保利潤、保市值更爲必要,對于固态電池等新技術路線," 會時刻關注新競争對手動态,打好防守 ",但或許不會高強度投入研發。
" 每一條技術路線好像都不能放棄,萬一有一條成了呢?但創新性非常高的産品也意味着高風險成本,萬一沒有做出來,股價怎麽辦?" 有投資者稱。
同時,人員、資源和産能配置,都是制約現階段行業巨頭大量投入固态電池研發的原因。
當前,動力電池行業競争激烈,由于前期供應緊張,爲獲得下遊訂單,電池企業瘋狂擴大産能,爲此均投入了百億元計的資金打造液态電池産線。
根據相關市場研究機構的測算和統計,在 2025 年前,甯德時代的電池産能預計将達 670GWh;比亞迪和蜂巢能源的電池産能目标均是 600GWh,中創新航的電池産能目标爲 500GWh,國軒高科和億緯锂能的電池産能目标均爲 300GWh。
相比之下,根據中國汽車動力電池産業創新聯盟的統計,2023 年,我國動力和其他電池合計銷量爲 729.7GWh;其中,動力電池的銷量爲 616.3GWh。
産能過剩讓電池巨頭的前期投入變爲沉重的曆史包袱。" 現在的産線如果不能兼容新技術,那過去的投資全白費了。" 前述投資人擔憂。
衛藍新能源首席科學家李泓指出,固态電池産品目前尚未達到颠覆産業的臨界點,巨頭公司對電池技術路線轉折點的判斷,特别是全固态電池,大多集中在 2027 年至 2030 年間,因此在資源上沒有顯著傾斜到固态電池。
" 爲了滿足全球大量不同車企的定制化開發需求,龍頭電池企業需要匹配大量的項目研發人員,實際能攤到尚未明确應用的全新技術上的人員、資源有限,内部資源調配不易。" 他認爲。
不過,最近發生的幾件事,不斷釋放着信号—— " 快充後續航 1000 公裏 " 正離現實越來越近。市場熱熱鬧鬧下,甯王的表态也由此發生改變。
行業加速
顯而易見,電池的大革命要發生了。
科爾尼全球合夥人王怿恺指出,在主流技術趨于穩定的情況下,動力電池也逐漸變成偏大宗、規模效應和成本優先的市場,類似此前光伏産品面臨的困境,無論是爲增加産業鏈和技術的話語權,還是爲了獲得更高的利潤,動力電池企業都在加大對下一代技術的投入。
相比甯德時代等巨頭基于保市場份額、保利潤等戰略下的謹慎,現階段固态電池主要玩家分爲創業公司獨角獸和二三梯隊電池廠商兩大陣營。前者以高校産學研孵化企業爲代表,比如清陶能源、衛藍新能源、太藍新能源等;後者則是在錯過液态電池發展黃金期後,希望借固态電池彎道超車、奪回更多市場份額,如孚能科技和國軒高科。
而這些固态電池玩家背後,不乏車企身影。一方面,下遊車企押注固态電池的發展潛力,欲從中分享産業成長的紅利;另一方面,車企也希望扶持其他電池企業,從而打破甯德時代和比亞迪兩大巨頭雄霸市場的局面,增加在供應鏈的話語權。
比如,北汽産投、廣汽資本和上汽集團均投資了清陶能源;吉利和蔚來、華爲、小米等新能源車的新勢力則選擇投資衛藍新能源,東風和長安汽車投資了贛鋒锂電。
這些下遊車企的布局也在今年 3-4 月得到集中爆發,包括上汽集團和廣汽集團等汽車巨頭先後宣布重大消息。
在 4 月 12 日舉辦的科技日活動上,廣汽集團透露,其研發的全固态電池将于 2026 年搭載在埃安品牌的昊鉑車型上。埃安是廣汽集團的新能源子品牌。
廣汽集團還在科技日上公布了全固态電池量産時間表。廣汽埃安電池研發部負責人李進介紹,廣汽全固态電池的能量密度超過 400 瓦時 / 千克,比最先進的液态锂離子電池高 50%,續航裏程超過 1000 公裏,并且更耐高低溫、更安全。
廣汽埃安總經理古惠南接受采訪時稱,全世界都在競争固态電池,因爲它能量密度高、體積小,而且最安全,能一次性解決現有動力電池的短闆,劣勢在于成本較高。固态電池産業鏈經過一段時間培育,成本會逐漸下降,搭載率也将越來越高。
更早前的 3 月 25 日,上汽集團旗下智己汽車聯席 CEO 劉濤公開稱,新車型将搭載首個量産上車的超快充固态電池,續航可達 1000 公裏。
不過,這一說法也引發質疑,不少電池從業人員認爲智己汽車關于固态電池的表述并不準确。随後在 3 月 26 日晚,劉濤和清陶能源總經理李峥共同直播介紹這款電池,李峥稱這是 " 半固态電池 "。
比亞迪騰勢銷售事業部總經理趙長江稱,此時宣傳半固态電池就是在玩文字遊戲。事實上,由于固态電池還有很多技術問題無法解決,行業選擇研發 " 半固态電池 " 作爲過渡。據悉,智己 L6 搭載的動力電池含有 10% 液體,用于浸潤固态電解質。
中創新航高級副總裁兼 CTO 潘芳芳認爲,半固态電池的價值有待重估。她介紹,中創新航在開發半固态電池時發現,能量密度相比液态電池沒有太大提升,還會犧牲充電速度,電池安全性也沒有想象中那麽好。
圍繞智己汽車的固态電池争議也意味着,盡管在行業巨大的熱情下,這項新技術路線的發展如火如荼,但要真正大規模産業化和商業化,可能還需時日。
商業化還在探索
目前,國内固态電池發展的路線和技術方案主要涉及聚合物和氧化物兩條,在真正大規模商業化時都面臨不少問題。
氧化物路線具有較高的能量密度和功率密度,但需要添加雙三氟甲基磺酰亞胺鹽锂作爲電解質,該新型锂鹽制備工藝較難,成本較高,下遊廠商接受度有待驗證;聚合物路線則相對柔韌性較好,但導電率和能量密度稍低。
此外,電解質由液态變爲固态後,電解質與正負極的接觸方式由固液變爲固固界面,固體與固體之間的浸潤性變差,阻抗變大,影響離子傳輸,造成固态電池的内阻增大,影響電池的循環壽命、穩定性以及倍率性能等,也進一步阻礙了固态電池從實驗室走向量産應用。
" 固态電池目前雖然有樣品概念的電池,但是真正要走向産業化,成本還是相當大,固态電池的穩定性,表界面的相互作用,和系統的集成等方面都有很多挑戰。" 中國科學院院士陳軍在 4 月 10 日舉辦的儲能國際峰會上表示。
同時,現階段新能源車行業内卷加劇,大打價格戰。車企爲保利潤,仍會選擇成本更低的磷酸鐵锂電池,也減緩了固态電池的産業化進程。
事實上,在控本更迫切的大背景下,固态電池的高能量密度優勢,放在當下并非不可取代,如高鎳體系三元電池,單體能量密度已來到 300Wh/kg-350Wh/kg,若相對高密度的主流三元電池提升安全性,固态電池應用的緊迫性也會降低。
目前,在固态電池的整體技術成熟度上,美國初創公司和日本豐田領先一步。日本豐田汽車在固态電池領域的專利數量遙遙領先,按照其最新時間表,固态電池有望在 2027 年或 2028 年量産上車。豐田汽車的研發方向是硫化物固态電解質路線。
4 月 25 日,豐田汽車副社長、首席技術官中島裕樹在北京車展期間稱,固态電池研發正在按照計劃順利推進,長壽命和充電放電時間短的優點保持不變。中島裕樹稱,豐田正在開發材料和研究生産設施,剩下的挑戰是如何高效、廉價地大量生産。他強調,豐田汽車還在同時開發生産多種電池,滿足不同客戶需求。
在年初舉辦的中國全固态電池創新發展高峰論壇上,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高發表觀點稱,固态電池産業化判斷依據應當是這類電池的市場份額至少達到 1%。他舉例稱,假設到 2030 年,國内新能源汽車銷量爲 2000 萬輛,如果其中 20 萬輛搭載固态電池,固态電池可以說實現了産業化。
從目前情況看,現階段中國固态電池的發展要達到歐陽明高的 " 産業化 " 标準,恐怕還有相當長的一段距離。
不過,随着甯德時代這種巨頭近期高調宣布提速,中國固态電池實現産業化的進程也有望加快。
參考資料:
财新《甯德時代稱 2027 年有機會小批量生産固态電池》
财新《固态電池熱炒熄火 大規模産業化仍是星辰大海》
中國經營報《固态電池研發顯著突破 甯德時代稱量産商用仍存難點》
出品人 :盧桦
主編 :姜中介 責編 :柯基的基
版式: 伊妍
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