新一輪電池技術(shù)革命即將到來

動力電池行業(yè)迎來了新的變局。1月9日，在蔚來舉辦的“2020 NIO Day”上，除了號稱是“目前最先進(jìn)技術(shù)集成”的ET7正式亮相之外，還宣布搭載固態(tài)電池的蔚來ET7將會在2022年的第四季度上市，其能量密度達(dá)到360Wh/kg，而在搭載固態(tài)電池后，蔚來ET7的一次充電續(xù)航里程可以達(dá)到1000公里以上。

不過，對固態(tài)電池的供應(yīng)商，蔚來創(chuàng)始人李斌三緘其口，只表示蔚來汽車與固態(tài)電池供應(yīng)商之間有著非常緊密的合作關(guān)系，且肯定是業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的企業(yè)?；诶畋蟮闹谎云Z，外界猜想這家固態(tài)電池供應(yīng)商很可能是寧德時代。

但無論蔚來的固態(tài)電池供應(yīng)商是誰，固態(tài)電池都是新能源汽車發(fā)展過程中諸多難題的最優(yōu)解決方案，同時也是動力電池行業(yè)中一個重要的發(fā)展方向。

一位動力電池業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，固態(tài)電池將是下一代高性能動力電池的技術(shù)制高點，“固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入‘軍備競賽’階段，市場參與者眾多，車企、動力電池企業(yè)、投資機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)等在資本、技術(shù)、人才三方面進(jìn)行博弈，不尋求改變必將出局。”

動力電池江湖群雄畢至

動力電池行業(yè)冷暖，與新能源汽車行業(yè)密不可分，而伴隨著新能源汽車市場逐步回暖，動力電池行業(yè)的競爭也愈發(fā)激烈。

值得一提的是，動力電池被譽為新能源汽車的“心臟”，占整車成本的30%至40%，也正因如此，動力電池產(chǎn)業(yè)一度被認(rèn)為是汽車工業(yè)下一個時代的突破點，然而隨著政策降溫、外資品牌卷土重來，動力電池行業(yè)也面臨著和新能源汽車行業(yè)一樣的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

首先遭受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的就是寧德時代。

1月13日，韓國市場研究機(jī)構(gòu)SNE Research公布了2020年全球動力電池市場相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，2020年全球動力電池在電動車上的裝機(jī)量達(dá)137GWh，同比增長17%，其中寧德時代連續(xù)第4年奪得冠軍位置，全年裝機(jī)量達(dá)34GWh，同比增長2%。

對于動力電池企業(yè)而言，裝機(jī)量決定了其市場地位，盡管寧德時代裝機(jī)量依舊保持優(yōu)勢，但從全球業(yè)務(wù)增量的漲幅來看，寧德時代的裝機(jī)增長率遠(yuǎn)低于全球增長率，毫無疑問，以LG化學(xué)、松下、SKI為代表的日韓系動力電池企業(yè)正在迅速擴(kuò)張中。

自2013年新能源汽車補貼政策正式出臺，與新能源汽車產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的動力電池產(chǎn)業(yè)，一度迎來了高速的發(fā)展。

2015年后，工信部推出《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)》與《動力電池生產(chǎn)企業(yè)目錄》等政策文件，日韓動力電池企業(yè)被“驅(qū)逐出境”，國內(nèi)動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展達(dá)到高峰期。

然而到了2019年6月，政策收緊、門檻提高、路線變動，大批動力電池企業(yè)經(jīng)歷掙扎期，最終消失。到了2020年，國內(nèi)動力電池企業(yè)已縮減至20余家。

與此同時，對于中國市場這塊肥肉，外資動力電池企業(yè)早已蠢蠢欲動。2018年以來，日韓動力電池企業(yè)如三星SDI、LG化學(xué)、SKI等開始加速“反撲”中國市場，擴(kuò)建動力電池產(chǎn)能，其中，三星SDI與LG化學(xué)的動力電池工廠已經(jīng)建成投產(chǎn)，國內(nèi)動力電池市場呈現(xiàn)中日韓“三國殺”格局。

攻勢最猛的是LG化學(xué)，由于特斯拉上海超級工廠生產(chǎn)的Model 3系列使用的是LG化學(xué)的電池，因此不僅帶動了LG化學(xué)飛速增長，也使得寧德時代遭受阻擊。2020年第一季度，原來排名第三的LG化學(xué)一舉超越寧德時代，成為全球市占率第一的動力電池企業(yè)。

與此同時，比亞迪也發(fā)起了進(jìn)攻。

2020年3月，比亞迪發(fā)布刀片電池，開始向第三方車企供應(yīng)。王傳福稱，“在全面開放的大戰(zhàn)略下，比亞迪電池的獨立拆分已提上日程，并預(yù)計將在2022年左右進(jìn)行IPO?！?/p>

事實上，刀片電池更多是對電池生產(chǎn)和加工工藝做了改進(jìn)，并未對材料及技術(shù)上進(jìn)行突破性革新。目前，電動汽車通常使用的三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池，兩者都屬于鋰離子電池，而能量密度最高的鋰電池為260Wh/kg，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為鋰離子電池能量密度已經(jīng)接近極限，很難突破300Wh/kg。

下半場卡位戰(zhàn)已打響

一個不可置否的事實是，誰能在率先突破技術(shù)瓶頸，誰就能搶占下半場先機(jī)。

早在2019年12月，工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）》中，就已把加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程”，將固態(tài)電池推升到了國家戰(zhàn)略層面。

近年來，豐田、日產(chǎn)雷諾、通用、北汽、上汽等國內(nèi)外主流車企都已開始加緊固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化布局，與此同時，清陶能源、LG化學(xué)、麻省固能等電池企業(yè)也開始籌備建設(shè)固態(tài)電池產(chǎn)工廠，其中不乏已經(jīng)投產(chǎn)的固態(tài)電池產(chǎn)線。

相較于傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)電池具備能量密度更高、安全性更好、體積更小等諸多優(yōu)勢，被業(yè)界認(rèn)為是動力電池的終極發(fā)展方向。

與鋰電池使用電解液作電解質(zhì)不同，固態(tài)電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的固體玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì)。由于固態(tài)傳導(dǎo)物質(zhì)不具備流動性，自然就解決了鋰枝晶的問題，而且還可以去掉中間的隔膜，以及為了保證穩(wěn)定性的石墨負(fù)極材料，節(jié)約了大量空間。這樣一來，就可以在電池有限的空間內(nèi)盡可能提升電極材料的占比，進(jìn)而提升能量密度。理論上，固態(tài)電池可以很容易做到300Wh/kg以上的能量密度，此次蔚來聲稱其使用的固態(tài)電池，就實現(xiàn)了360Wh/kg的超高能量密度。

上述業(yè)內(nèi)人士也認(rèn)為，這種電池將是邁向電動化未來的重要一步。固態(tài)電池的能量密度有望達(dá)到目前鋰離子電池的兩至三倍，并且會比現(xiàn)在的電池更輕、壽命更長、也更安全。

安全，一直是籠罩在動力電池行業(yè)上方的陰影。

2020年，我國共實施汽車召回199次，涉及汽車678.23萬輛，其中新能源汽車召回31次，在新能源汽車召回中，動力電池可能存在熱失控和自燃等安全隱患仍然是新能源汽車召回的主要原因。相比之下，固態(tài)電解質(zhì)最大的特點就是不易燃燒，從而在根本上改善新能源汽車的安全性。

豐田進(jìn)入固態(tài)電池領(lǐng)域極早。從2004年開始，豐田就已經(jīng)進(jìn)行了全固態(tài)電池的研發(fā)，并積累了第一手固態(tài)電池技術(shù)。2019年5月，豐田展出其正處于試制階段的全固態(tài)電池樣品。根據(jù)豐田的規(guī)劃，計劃到2025年將固態(tài)電池能量密度提升到現(xiàn)有鋰電池能量密度的2倍以上，預(yù)計可達(dá)到450Wh/kg。屆時，搭載固態(tài)電池的電動汽車，續(xù)航里程將大幅提升，可與目前燃油車相媲美。

與此同時，北汽新能源也宣布完成對首臺搭載固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車的調(diào)試。2020年初，北汽新能源發(fā)布了“2029計劃”，其中包括以鋰離子電池、固態(tài)電池、燃料電池“三位一體”的能源驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)建多元化能源體系。

對于這場即將而來的激戰(zhàn)，寧德時代也做出了相應(yīng)布局。

2020年5月，寧德時代董事長曾毓群透露，真正的固態(tài)電池需要用金屬鋰作負(fù)極，這樣才能提高能量密度。寧德時代在持續(xù)對固態(tài)電池等技術(shù)進(jìn)行前沿研究和產(chǎn)品研發(fā)投入。

顯然，在動力電池領(lǐng)域，一場基于固態(tài)電池的卡位戰(zhàn)已悄然拉開序幕，而基于固態(tài)電池的技術(shù)領(lǐng)先，將成為動力電池領(lǐng)域的一道分水嶺。

固態(tài)電池仍面臨桎梏

根據(jù)SNE Researchd的測算，2025年我國固態(tài)電池市場空間有望達(dá)30億元，2030年有望達(dá)到200億元。

盡管市場空間巨大，但擺在固態(tài)電池面前的有兩大難題，技術(shù)和成本。目前，全球固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)主要有三個材料體系，分別為聚合物全固態(tài)、氧化物全固態(tài)和硫化物全固態(tài)電解質(zhì)，而蔚來提到的固態(tài)電池實則是半固態(tài)電池，即液態(tài)電解質(zhì)和氧化物固體電解質(zhì)的混合。

從量產(chǎn)可能性角度看，固態(tài)電池確實可以很好地解決目前液態(tài)電池的安全性問題。然而，由于前兩個材料體系的電導(dǎo)率問題是一個理論問題而不是工藝問題，因此仍需要一定時間的研發(fā)投入加以解決，另外，硫化物體系的“生產(chǎn)危害性”也暫時無法得到有效處置，且成本問題較大。

固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化道路仍然障礙頻頻，想要真正享受固態(tài)電池的能量密度紅利，必須更換能量密度更高的鋰金屬負(fù)極體系，通過固態(tài)電池的安全性保障將其實現(xiàn)，其電池能量密度可達(dá)500Wh/kg以上。但這個難度仍然很大，固態(tài)電池的研發(fā)還處于實驗室科學(xué)試驗階段，距離產(chǎn)業(yè)化還比較遠(yuǎn)。

一個可以列舉的例子是，2020年3月，哪吒汽車發(fā)布了一款搭載固態(tài)電池的新車型哪吒U，據(jù)哪吒汽車透露，哪吒U計劃于去年10月份申報工信部公告，年底前量產(chǎn)500臺。然而截至目前，500臺哪吒固態(tài)電池汽車仍不見蹤影。

不過，即便固態(tài)電池已經(jīng)具備了成熟的技術(shù)，批量投產(chǎn)還需要解決與液鋰電池的成本較量，李斌也曾表示，固態(tài)電池量產(chǎn)的難度在于成本過高，成本問題是固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)。

從本質(zhì)上講，續(xù)航里程與使用成本（整車與更換電池成本）目前仍是電動車的薄弱環(huán)節(jié)，任何新技術(shù)的成功都必須同時解決這兩大問題。據(jù)推算，同樣采用石墨負(fù)極的固態(tài)電池總成本為158.8$/kWh，要比118.7$/kWh的液態(tài)電池總成本高出34%。

整體來看，固態(tài)電池仍處在過渡階段，技術(shù)和成本難題亟需破解。盡管如此，對于動力電池行業(yè)而言，固態(tài)電池仍是下半場卡位戰(zhàn)的必爭高地。

新一輪電池技術(shù)革命即將到來，誰也不想在下半場戰(zhàn)事中落于人后。
責(zé)編AJX