固態(tài)電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快

摘要

今年以來(lái)，伴隨著電池企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃落地和車企的裝車應(yīng)用，固態(tài)電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。

8月以來(lái)，固態(tài)電池領(lǐng)域接連出現(xiàn)大動(dòng)作。

先是輝能科技宣布，歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)了法國(guó)政府向輝能科技提供15億歐元（約合人民幣118億元）的資助，該筆資金將用于輝能科技在法國(guó)投建的固態(tài)電池工廠。

據(jù)悉，該工廠是輝能科技亞洲以外首個(gè)固態(tài)電池超級(jí)工廠，將投資52億歐元（約合人民幣412億元）。

而后，富鑫科技集團(tuán)江西巨電年產(chǎn)10GWh固態(tài)鋰電池及PACK制造生產(chǎn)一期項(xiàng)目開工。該項(xiàng)目總投資100億元，產(chǎn)能10GWh，其中一期將建設(shè)年產(chǎn)2GWh單體大容量固體鋰電池及2GWh PACK。

為解決電池安全性問題以及提升電池能量密度，固態(tài)電池作為下一代技術(shù)路線一直被寄予厚望。今年以來(lái)，伴隨著電池企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃落地和車企的裝車應(yīng)用，固態(tài)電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。

在產(chǎn)能規(guī)劃上，半固態(tài)電池產(chǎn)能正不斷提升，根據(jù)上半年的產(chǎn)能規(guī)劃和開工項(xiàng)目，總產(chǎn)能超過250GWh，量產(chǎn)速度加快；

在商業(yè)應(yīng)用上，半固態(tài)電池開啟裝車“加速度”，有望在2023年步入裝車元年。東風(fēng)、蔚來(lái)、賽力斯已宣布將于今年實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車甚至交付；

在技術(shù)路線上，目前國(guó)內(nèi)主流廠商大多按照液態(tài)——半固態(tài)——準(zhǔn)固態(tài)——全固態(tài)電池的發(fā)展路徑布局，逐步提升電池能量密度。

而海外企業(yè)則選擇直接跳過半固態(tài)領(lǐng)域進(jìn)軍全固態(tài)。大眾、寶馬、豐田、奔馳、日產(chǎn)、越南VinFast等品牌也計(jì)劃在2025～2030年間推出搭載全固態(tài)電池的動(dòng)力汽車。

豐田則在7月宣布，已經(jīng)在電池技術(shù)上取得了重大突破，能夠?qū)㈦姵氐闹亓?、體積和成本減半，計(jì)劃于2027年左右量產(chǎn)。

高工鋰電認(rèn)為，盡管固態(tài)電池賽道火熱，但在總體仍處于發(fā)育階段。隨著越來(lái)越多的電池企業(yè)切入賽道并進(jìn)行產(chǎn)能布局，以及固態(tài)電池商業(yè)化節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，固態(tài)電池將進(jìn)入關(guān)鍵角力期。

半固態(tài)先行

在動(dòng)力電池領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)白熱化和產(chǎn)品差異化的大背景下，固態(tài)電池以高安全性、高能量密度等優(yōu)勢(shì)，受到了部分產(chǎn)業(yè)界的青睞。中國(guó)、日韓和歐美等國(guó)家的企業(yè)、科研院所都在積極推進(jìn)固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)。

其中，國(guó)內(nèi)企業(yè)方面，深入布局固態(tài)電池領(lǐng)域的企業(yè)有寧德時(shí)代、輝能科技、衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能、國(guó)軒高科、東風(fēng)、孚能科技、比亞迪等十幾家動(dòng)力電池企業(yè)，且勢(shì)頭都很兇猛。

由于全固態(tài)電池在技術(shù)和成本上的難點(diǎn)，半固態(tài)電池憑借其產(chǎn)業(yè)鏈基本可以沿用現(xiàn)有液態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì)，今年以來(lái)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。

一方面，在下游車企的推動(dòng)下，半固態(tài)電池開始裝車交付，業(yè)內(nèi)認(rèn)為有望在2023年步入“裝車元年”；另一方面，隨著各家電池企業(yè)的項(xiàng)目推進(jìn)，半固態(tài)電池產(chǎn)能正不斷提升。僅輝能科技、衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源、太藍(lán)新能源等5家企業(yè)固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)已達(dá)257.2GWh。

另外，部分車企也通過自研方式，積極向上游半固態(tài)點(diǎn)出布局。2023年4月18日，長(zhǎng)安深藍(lán)首款搭載半固態(tài)電池系統(tǒng)的中型SUV深藍(lán)S7在上海車展中亮相。

北汽藍(lán)谷表示，公司多年來(lái)一直堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，通過前期對(duì)于第一代、第二代半固態(tài)電池應(yīng)用研究，積累了相關(guān)固態(tài)電池開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

半固態(tài)電池應(yīng)用加快將大幅帶動(dòng)高鎳三元、硅基負(fù)極、碳納米管導(dǎo)電劑等產(chǎn)品用量。根據(jù)此前公告，當(dāng)升科技與清陶能源，容百科技與北京衛(wèi)藍(lán)各自簽訂超3萬(wàn)噸正極材料采購(gòu)協(xié)議。容百科技、當(dāng)升科技為我國(guó)主要高鎳三元材料生產(chǎn)廠商。

值得注意的是，半固態(tài)電池在成本和能量密度等方面一直被業(yè)界質(zhì)疑，目前尚有改進(jìn)空間。

成本方面，理論上來(lái)講，半固態(tài)電池的初始設(shè)計(jì)仍主要沿用液態(tài)鋰電池體系，其與現(xiàn)有液鋰電池所應(yīng)用的原材料、設(shè)備相似度高。假設(shè)在良率相同下，半固態(tài)電池成本與液態(tài)鋰電池成本相差較小。

但從固態(tài)電池搭載的車型上來(lái)看，半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用主要面對(duì)C級(jí)高端電動(dòng)車市場(chǎng)，目前與傳統(tǒng)三元電池相比并不具備成本優(yōu)勢(shì)。

由于固態(tài)電解質(zhì)成本高于現(xiàn)有電解液，在能量密度沒有顯著提升的情況下難以攤薄成本。而在能量密度、續(xù)航方面，在同等材料體系下，半固態(tài)電池可能不如電解液電池。

比如衛(wèi)藍(lán)新能源交付給蔚來(lái)的半固態(tài)電池單體能量密度360Wh/kg，這已經(jīng)是當(dāng)前實(shí)際交付中能量密度最高的半固態(tài)電池。而液態(tài)的鋰電池，現(xiàn)在也已經(jīng)在逼近300Wh/kg左右的能量密度。

國(guó)軒高科去年5月份發(fā)布的能量密度達(dá)到360Wh/kg三元半固態(tài)電池，表示其將實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航，但國(guó)軒高科的磷酸錳鐵鋰電池，能量密度為240Wh/kg，在不使用三元材料的情況下，也能實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航。

可以看出，半固態(tài)電池的商業(yè)化路徑仍有待探索和建設(shè)。行業(yè)認(rèn)為，隨著東風(fēng)、蔚來(lái)、賽力斯等企業(yè)示范性裝車的市場(chǎng)反饋，或?qū)⒅瓢牍虘B(tài)電池加快迎來(lái)商業(yè)化轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

全固態(tài)有多遠(yuǎn)？

盡管全固態(tài)電池在安全性、能量密度等方面具備極大優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)鋰電行業(yè)發(fā)展的重要方向但就現(xiàn)階段而言，技術(shù)和成本依然是橫亙?cè)诠虘B(tài)電池商業(yè)化道路中的巨大阻礙。

從技術(shù)路線角度分析，目前固態(tài)電池有著三條主流路線，分別為聚合物、氧化物、硫化物，三種技術(shù)路線體系不同，各有優(yōu)劣。

根據(jù)各家披露來(lái)看，贛鋒鋰業(yè)、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源采取氧化物技術(shù)路線，寧德時(shí)代、比亞迪、恩能新能源則采取硫化物技術(shù)路線。

值得注意的是，在技術(shù)路線上，現(xiàn)階段成熟的全固態(tài)電解質(zhì)方案尚未落地，未來(lái)全固態(tài)時(shí)代的主流路線仍存在巨大不確定性。

此外，全固態(tài)電池尚有技術(shù)難點(diǎn)有待突破，比如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)，這使得電池內(nèi)阻明顯增大、電池循環(huán)性變差、倍率性能變差等。

從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)電池企業(yè)仍處于產(chǎn)品研發(fā)階段，僅有幾家電池企業(yè)對(duì)外發(fā)布過其全固態(tài)電池產(chǎn)品或具體規(guī)劃。

億緯鋰能曾表示，公司固態(tài)電池為基于鹵化物電解質(zhì)制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實(shí)現(xiàn)在彎折條件下正常充放電，也可在高鎳體系實(shí)現(xiàn)150℃穩(wěn)定放電能力；清陶能源則規(guī)劃全固態(tài)電池將于2027年實(shí)現(xiàn)SOP，能量密度超500Wh/kg。

下游車企業(yè)方面，東風(fēng)汽車此前宣布其自研的全固態(tài)電池2024年上半年量產(chǎn)裝車，續(xù)航可達(dá)1000公里。

這似乎意味著全固態(tài)電池的“量產(chǎn)元年”加快到來(lái)——業(yè)界普遍認(rèn)為，由于在技術(shù)上和產(chǎn)業(yè)化上的難點(diǎn)，全固態(tài)電池要在2030年左右才有望迎來(lái)量產(chǎn)裝車。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2030年全球固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模有望形成400億美元的市場(chǎng)規(guī)模，CAGR達(dá)180%。屆時(shí)鋰電池能量密度可達(dá)到500 Wh/kg，對(duì)應(yīng)的續(xù)航里程約是液態(tài)鋰電池的2~3倍，追平燃油車?yán)m(xù)航力。

但仍有業(yè)內(nèi)人士表示，到2030年液態(tài)鋰離子電池在動(dòng)力電池的市場(chǎng)仍將占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，即使全固態(tài)電池成功批量生產(chǎn)，由于產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善，全固態(tài)電池成本問題很難解決，市場(chǎng)滲透率也會(huì)非常低。

另外，在全固態(tài)領(lǐng)域，我國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)還面臨著和日韓企業(yè)賽跑問題。盡管當(dāng)前我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)雖處于全球領(lǐng)先地位，但在全固態(tài)領(lǐng)域的迭代技術(shù)上與日韓企業(yè)還存在差距。

三星SDI則在2022年3月開始建設(shè)全固態(tài)電池試驗(yàn)線，計(jì)劃在2027年量產(chǎn)。今年7月，三星SDI開始與多家汽車制造商就2027年量產(chǎn)全固態(tài)電池進(jìn)行談判。

豐田在2014年就在研發(fā)出400Wh/kg的固態(tài)電池，目前擁有1300余件全固態(tài)電池專利數(shù)量，計(jì)劃于2027年左右量產(chǎn)。對(duì)此寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱表示“全固態(tài)電池，目前還有些核心問題亟待解決?！?/p>

在技術(shù)難點(diǎn)仍需突破、產(chǎn)業(yè)鏈不完善、成本高昂的重重阻力下，誰(shuí)能在全固態(tài)領(lǐng)域博得頭籌，仍需拭目以待。

審核編輯：劉清