國內(nèi)車企真的需要固態(tài)電池嗎？

時間:2024-07-30 21:34來源:車百智庫 作者:小剛
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今年以來，固態(tài)電池概念持續(xù)火爆，國內(nèi)外各大車企、電池供應(yīng)商、科研院所的技術(shù)競爭持續(xù)升溫。
 
可以說，固態(tài)江湖有任何風吹草動，幾乎都會刮起一陣市場熱論，或者資本風暴。
 
更何況，最近，固態(tài)電池領(lǐng)域的消息實在讓人目不暇接。
 
1
大戰(zhàn)一觸即發(fā)
 
7月18日，四川首個固態(tài)電池創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園項目在宜賓市啟動，總投資額高達95億元。據(jù)悉，該項目主要建設(shè)4GWh高安全電池生產(chǎn)線、30MWh全固態(tài)電池小試線。
 
隨著我國政府和企業(yè)在全固態(tài)電池領(lǐng)域加大投入，固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)不斷取得突破。寧德時代于7月16日獲得的一固態(tài)電池實用新型專利授權(quán)顯示，這一專利申請?zhí)朇N202420873452.X的電池測試模具及電池測試裝置，可分為夾持件和壓緊件兩部分，夾持件可裝載固態(tài)電池粉體，壓緊件可復制夾持件來進行操作。
 
幾乎在寧德時代獲上述專利的同時，特斯拉也公開了一則固態(tài)電池專利信息。該專利顯示，其研發(fā)團隊用新材料將電池循環(huán)壽命提升了10%，原理為富錳正極材料中加入蘇打粉（碳酸鈉），用摻雜金屬離子的方法改善材料結(jié)品性和穩(wěn)定性，減少溶出和析出，降低電壓衰減。
 
除特斯拉，大眾汽車7月11日宣布，將大幅提高與美國初創(chuàng)公司QuantumScape開發(fā)的固態(tài)電池的產(chǎn)量，目標是將這項技術(shù)引入更多車輛。據(jù)悉，大眾汽車的電池部門PowerCo已與QuantumScape達成協(xié)議，以實現(xiàn)QuantumScape下一代固態(tài)鋰金屬的工業(yè)化電池技術(shù)。
 
此外，美國固態(tài)電池廠商Factorial于今年6月初宣布，將向其開發(fā)合作伙伴梅賽德斯-奔馳提供下一階段的固態(tài)電池B樣品。“這是世界上第一個（宣布的）向全球汽車 OEM 提供的固態(tài)電池單元 B 樣品。”Factorial方面稱。
 
量產(chǎn)方面，7月3日，國內(nèi)頭部電池企業(yè)欣旺達透露，公司預計可以在2026年將聚合物體系的全固態(tài)電池成本降至2元/Wh，與半固態(tài)電池成本接近，這也是欣旺達首次對外詳細公開在全固態(tài)電池上的進展。同日，寧德時代在接受調(diào)研時表示，公司在全固態(tài)電池上持續(xù)堅定投入，技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，2027年有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
 
在稍早前的未來汽車先行者大會上，智己汽車聯(lián)席CEO劉濤透露，上汽集團與清陶能源聯(lián)合研發(fā)的光年固態(tài)電池將于今年10月實現(xiàn)量產(chǎn)上車。在此之前，廣汽集團表示，其自主研發(fā)的全固態(tài)電池技術(shù)并將于2026年量產(chǎn)搭載于廣汽昊鉑高端車型，能量密度超過400Wh/kg，續(xù)航里程將超過1000公里。長安汽車2023年業(yè)績說明會上，長安汽車董事長朱華榮表示，集團研發(fā)的半固體電池將于2026年年底上市。
 
據(jù)不完全統(tǒng)計，除上汽、長安及廣汽外，蔚來、賽力斯、哪吒等車企也宣布了半固態(tài)電池裝車量產(chǎn)計劃。動力電池廠商方面，寧德時代、清陶能源、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能、國軒高科、比克電池、欣旺達、力神電池等均公布了各自固態(tài)電池的上車計劃。
 
中金公司研報認為，2024年為半固態(tài)/固態(tài)電池裝車元年，蔚來、上汽、廣汽已發(fā)布固態(tài)電池方案并部分實現(xiàn)裝車，其余車企有望持續(xù)跟進；而海外電池廠商LGES、三星SDI等亦加速推進固態(tài)電池布局，計劃2027—2028年量產(chǎn)全固態(tài)電池。
 
2
固態(tài)電池為何讓車企瘋狂？
 
不同于目前主流的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，固態(tài)電池的最大特點就是使用了固體電極和固體電解質(zhì)。
 
從液態(tài)到固態(tài)，區(qū)別看似不大，卻有研發(fā)者直呼“全固態(tài)電池的開發(fā)難度堪比攀登珠穆朗瑪峰”。那么，固態(tài)電池研發(fā)到底難在哪兒？
 
難就難在固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計。
 
目前，研發(fā)最深入、最具前景的固態(tài)電解質(zhì)可分為三類：氧化物、硫化物和聚合物。但是，無論哪一種，都有著或穩(wěn)定、或性能上的缺陷，很難找到符合要求的材料。
 
廣泛存在的固-固界面、電池內(nèi)部的電化學反應(yīng)等問題，都嚴重影響著固態(tài)電池的使用壽命和安全性。并且，由于固態(tài)電解質(zhì)具有脆性，在生產(chǎn)中極可能出現(xiàn)破損。這就對固態(tài)電池的組裝工藝也提出了要求。
 
最重要的是——成本。要知道，即使是蔚來ET7所搭載的150kWh的半固態(tài)電池，其造價也接近了30萬元。而從目前實驗室中公布的數(shù)據(jù)推算，全固態(tài)電池組造價很可能在200萬元以上。這樣的價格自然無望工業(yè)化。因此，盡管實驗室中已經(jīng)取得了一系列進展，但無論從技術(shù)還是成本上來說，固態(tài)電池的量產(chǎn)還有一場攻堅戰(zhàn)要打。
 
那么問題來了，既然固態(tài)電池要上車這么難，為什么還要去搞？
 
無他，只因固態(tài)電池擊中了目前純電動汽車的核心痛點。
 
先說續(xù)航。目前，固態(tài)電池的能量密度能夠達到400Wh/Kg左右，遠超液態(tài)鋰電池的能量密度上限。并且隨著技術(shù)的進步，這個數(shù)字還會進一步提升。這就意味著同體積下更長的續(xù)航里程。目前的固態(tài)電池，已經(jīng)可以輕松實現(xiàn)1000+公里的續(xù)航里程。而且固態(tài)電池不存在電解液凝固的問題，冬天的續(xù)航能力也同樣出色�？梢哉f，如果固態(tài)電池真的得到量產(chǎn)，一直困擾電動汽車的續(xù)航問題將迎刃而解。
 
再說令很多人對電動汽車望而卻步的安全問題。不論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，都因其有機液態(tài)電解質(zhì)的易燃性和高腐蝕性，存在著嚴重的自燃風險。而采用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池就可以很好地進行規(guī)避。
 
固態(tài)電池的快充能力也是一大亮點。由于固態(tài)電解質(zhì)中離子的移動速度更快，固態(tài)電池具有更高的離子導電性，充電速度相對于液態(tài)鋰電池也就要優(yōu)秀很多，充電10分鐘就能跑800公里。
 
除了續(xù)航、安全和充電速度方面表現(xiàn)優(yōu)秀外，固態(tài)電池更具有體積更小、循環(huán)壽命更強等優(yōu)點，可謂是電池界的“六邊形戰(zhàn)士”。
 
面對著這樣一款解決了電動汽車絕大多數(shù)問題的電池，哪個廠商會不心動？可以說，固態(tài)電池如果能夠工業(yè)化量產(chǎn)，那就真沒燃油車什么事兒了。
 
3
國內(nèi)車企真需要固態(tài)電池嗎？
 
車企們的拉鋸戰(zhàn)，本質(zhì)上也加速了固態(tài)電池的研發(fā)速度。
 
目前，國內(nèi)以市場驅(qū)動為主，尚未出臺固態(tài)電池補貼政策，所以，短期仍大概率聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時布局硫化物路線。
 
目前，包括衛(wèi)藍新能源、清陶能源等廠商，也包括傳統(tǒng)鋰電子電池企業(yè)如寧德時代、贛鋒鋰業(yè)、比亞迪等，均在硫化物、氧化物和聚合物電解質(zhì)路線上有布局。
 
此外，車企綁定電池廠共同研發(fā)成為布局固態(tài)電池技術(shù)的一種主流方案，但現(xiàn)在處于領(lǐng)先地位的仍是海外車企。
 
其中日系車企布局較早，受政策驅(qū)動，與電池企業(yè)共同研發(fā)；歐美車企則通過投資初創(chuàng)企業(yè)進行布局。
 
海外整體布局領(lǐng)先一大原因，是因為憑借大額補貼能搶先押注全固態(tài)電池技術(shù)。
 
比如日本車企和電池廠共同研發(fā)的體系支撐，當?shù)卣Y金扶持力度超2千億日元（約100億元人民幣），力爭 2030年實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，能量密度目標500Wh/kg。
 
韓國政府提供稅收抵免支持固態(tài)電池研發(fā)，疊加動力電池巨頭聯(lián)合推進，目標于2025-2028年開發(fā)出能量密度 400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車。
 
歐洲國家中德國研發(fā)布局投入最大。美國由能源部出資，初創(chuàng)公司主導研發(fā)，并與眾多車企達成合作，目標在 2030年達到能量密度500Wh/kg。
 
強大的性能誘惑之下，即便克服固態(tài)電池技術(shù)困難重重，但總會有人躬身入局啃硬骨頭。
 
所以，業(yè)內(nèi)關(guān)注固態(tài)電池最新進展，還需要將眼光更多瞄向中日韓等國。
 
目前，電池仍占一輛新能源車成本的大頭部分，約為30%左右，是車企們控制利潤率時的首要考量因素。
 
根據(jù)全球能源智庫RMI公司日前發(fā)布的一份研究報告表示，電池成本在未來幾年可能會大幅下降。報告認為，自從1991年以來電池產(chǎn)量每增加一遍，其平均成本下降19%。所以，隨著時間推移，電池成本將不斷下降。
 
如若固態(tài)電池有一天技術(shù)與成本達到“Scaling Law”時刻，性能得以大幅提高，那一定不會僅作為高端車型的“享用品”，而是能搭載到更多中低端車型上做到技術(shù)平權(quán)。這既是車企們的期待，也是消費者的期待。
 
只是，各家車企們搭載的都是半固態(tài)電池，平均真實續(xù)航里程在600km/h左右。即便如此，但已經(jīng)有某幾家車企對外宣傳最高續(xù)航可達700km/h。
 
國家863電動車重大專項動力電池測試中心原主任王子冬認為，固態(tài)電池量產(chǎn)的時間在5年內(nèi)的窗口實現(xiàn)是有難度的。他表示，2026年前全固態(tài)電池量產(chǎn)的可能性非常小。
 
寧德時代一位研發(fā)工程師也認為，固態(tài)電池現(xiàn)在要突破的技術(shù)難點比較多，電解質(zhì)、負極材料、界面、生產(chǎn)工藝方面都亟待解決。目前也有很多學者專家都在研究這個問題，這些問題不可能在短時間里得到解決。
 
4
結(jié)語
 
為追求技術(shù)上的差異擺脫內(nèi)卷局面，某種程度上，固態(tài)電池的象征意義已經(jīng)大于實際意義。對車企來說，存活在實驗室階段的固態(tài)電池技術(shù)，更像是一筆“風險投資”。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 固態(tài)電池
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