李斌給衛(wèi)藍(lán)新能源出了一道題——為蔚來(lái)ET7設(shè)計(jì)一款150度的電池，讓這款轎車(chē)的續(xù)航里程達(dá)到1000公里，但是電池重量不能超過(guò)600公斤。蔚來(lái)ET7搭載的100度液態(tài)電池的重量已經(jīng)達(dá)到555公斤，衛(wèi)藍(lán)新能源最終供應(yīng)的半固態(tài)電池的重量只增加了20公斤，達(dá)到575公斤。顯然，這是一款能量密度更高的電池。
2021年1月9日，蔚來(lái)便宣布ET7將使用固態(tài)電池技術(shù)，第二天李斌便辟謠稱(chēng)，2022年量產(chǎn)的“固態(tài)電池”，準(zhǔn)確說(shuō)是半固態(tài)電池。2023年12月，李斌駕駛一輛搭載半固態(tài)電池的蔚來(lái)ET7行駛了1044公里。預(yù)計(jì)今年五六月，這款半固態(tài)電池會(huì)出現(xiàn)在蔚來(lái)的換電站。
2023年也被眾多業(yè)內(nèi)人士視為固態(tài)電池技術(shù)上車(chē)元年。鋰電池四大主材是正極、負(fù)極、電解液、隔膜。其中，電解液和隔膜的作用是實(shí)現(xiàn)鋰離子自由穿梭。固態(tài)電池是用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液，解決電池安全問(wèn)題。同時(shí)，固態(tài)電池可以搭配能量密度更高的正負(fù)極材料，提高電池能量密度。
圖/視覺(jué)中國(guó)
電池技術(shù)的迭代，本質(zhì)上是不同材料體系之間的競(jìng)爭(zhēng)，其演進(jìn)歷史是人類(lèi)“馴服”不同材料的過(guò)程，努力在能量密度、安全、成本等維度之間尋求平衡，固態(tài)電池被認(rèn)為是能夠平衡多重需求的“終極電池”。
在固態(tài)電池賽道，從傳統(tǒng)液態(tài)電池巨頭到初創(chuàng)企業(yè)，都希望復(fù)制過(guò)往中資企業(yè)在液態(tài)電池領(lǐng)域取得的成功。21世紀(jì)初期，比亞迪入局電池產(chǎn)業(yè)時(shí)，磷酸鐵鋰電池其實(shí)并不算成熟的技術(shù)路線，但是通過(guò)技術(shù)迭代最終帶動(dòng)整條產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。固態(tài)電池被認(rèn)為也將給產(chǎn)業(yè)鏈提供這樣的風(fēng)口。
固態(tài)電池技術(shù)風(fēng)口
中國(guó)固態(tài)電池領(lǐng)域兩大“獨(dú)角獸”公司：清陶能源，完成G+輪融資，估值約為260億元；衛(wèi)藍(lán)新能源估值約為157億元。2023年以來(lái)，兩家“獨(dú)角獸”公司動(dòng)作頻頻。
成立于2016年的衛(wèi)藍(lán)新能源，已經(jīng)有蔚來(lái)、吉利、華為、小米、路特斯等一眾車(chē)企與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈參與者。蔚來(lái)持股比例接近15％，是第一大單一股東。
清陶能源則相繼引入北汽、上汽、廣汽等國(guó)有汽車(chē)集團(tuán)作為戰(zhàn)略投資股東。2023年5月，上汽集團(tuán)稱(chēng)將追加不超過(guò)27億元投資，完成后間接持有清陶能源約15.29％股權(quán)，成其第二大股東。
車(chē)企“站隊(duì)”押注固態(tài)電池技術(shù)，正是因?yàn)橐簯B(tài)電池?zé)o法兼顧安全與能量密度。對(duì)比液態(tài)電池當(dāng)下主流的兩種技術(shù)路線，磷酸鐵鋰電池相比三元電池更加安全，但是能量密度無(wú)法與之相比。衛(wèi)藍(lán)新能源董事長(zhǎng)俞會(huì)根告訴《中國(guó)新聞周刊》，固態(tài)電池因此獲得機(jī)會(huì)。
依據(jù)電解質(zhì)材料的差異，固態(tài)電池有三條技術(shù)路線：氧化物、硫化物與聚合物。其中，以硫化物作為電解質(zhì)材料電導(dǎo)率更高，但是制備難度較高，而中國(guó)則更多押注氧化物技術(shù)路線。
正是因?yàn)橹衅蟾噙x擇氧化物技術(shù)路線，因此在液態(tài)電池與全固態(tài)電池之間留有“灰色地帶”，即“半固態(tài)電池”。“按照電解液的含量，可以將電池分為液態(tài)、固液混合態(tài)、全固態(tài)。如今市場(chǎng)上的‘固態(tài)電池’，是一個(gè)相對(duì)籠統(tǒng)的概念，只要加入固態(tài)電解質(zhì)，降低電解液含量，便被認(rèn)為應(yīng)用固態(tài)電池技術(shù)。從液態(tài)電池到全固態(tài)電池是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程，衛(wèi)藍(lán)新能源量產(chǎn)的半固態(tài)電池已經(jīng)將電解液含量降至10％以下，屬于固液混合態(tài)初級(jí)階段，但這一比例降至1％以下時(shí)便接近全固態(tài)電池。”俞會(huì)根告訴記者。
電池中的電解液變?yōu)楣虘B(tài)電解質(zhì)有可能降低電池的能量密度，增加能量密度主要依靠正負(fù)極材料的變化。俞會(huì)根喜歡將正負(fù)極類(lèi)比為兩只“怪獸”，電解液只能“馴服”較低等級(jí)“怪獸”，因?yàn)榭梢赃x用的正負(fù)極材料受限，其能量密度上限約為300Wh/kg，目前主流液態(tài)三元電池的能量密度為260~280Wh/kg。從液態(tài)電池到半固態(tài)電池，再到全固態(tài)電池，其實(shí)是馴服“怪獸”的能力在提升，可以使用能夠帶來(lái)更高能量密度的正負(fù)極材料。“最典型的莫過(guò)于負(fù)極材料的改變，液態(tài)電池的負(fù)極材料只能使用石墨，衛(wèi)藍(lán)新能源交付蔚來(lái)的半固態(tài)電池已經(jīng)在負(fù)極材料中摻入硅，而最終能‘馴服’金屬鋰負(fù)極的只可能是全固態(tài)電池。”硅負(fù)極的理論克容量是石墨負(fù)極的10倍。
類(lèi)似的故事也發(fā)生在正極一端。2019年，“811電池”曾因幾起自燃事故陷入爭(zhēng)議，“811電池”即正極材料中鎳鈷錳含量比例為8：1：1的三元鋰電池。俞會(huì)根告訴記者，正極材料中鎳含量越高，意味著更高的能量密度，但因?yàn)殒嚫鼮榛钴S也更難被‘馴服’。但是半固態(tài)電池可以馴服鎳含量達(dá)到九成的正極材料。
“馴服”的過(guò)程也是電池變得更加安全的過(guò)程，最直觀的表現(xiàn)是工作溫區(qū)的變化，當(dāng)前溫度超過(guò)55℃時(shí)液態(tài)電池便會(huì)停止工作，而半固態(tài)電池、全固態(tài)電池會(huì)將這一上限提升到60℃、80℃。
用俞會(huì)根的話來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池技術(shù)的特點(diǎn)是“三高”，高安全、高溫區(qū)、高能量密度，對(duì)應(yīng)新能源汽車(chē)的三個(gè)核心焦慮：首先是安全焦慮，除非蓄意破壞，否則碰撞、過(guò)充等引發(fā)自燃將成為歷史。其次是低溫焦慮，液態(tài)電池在冬季續(xù)航“打折”是常態(tài)，磷酸鐵鋰電池尤甚。雖然固態(tài)電池低溫性能沒(méi)有明顯提升，但是它可以在高溫環(huán)境下運(yùn)行，因此可以為固態(tài)電池進(jìn)行絕熱、保溫和加熱處理，避免其在低溫環(huán)境中工作。再次便是續(xù)航焦慮，以為蔚來(lái)ET7量產(chǎn)的半固態(tài)電池為例，標(biāo)稱(chēng)續(xù)航超過(guò)1000公里。
盡管一些搭載液態(tài)電池的新能源汽車(chē)也能實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航，但是俞會(huì)根表示，其以較高的能耗為代價(jià)。“這也是很多車(chē)企當(dāng)前并不追求1000公里續(xù)航的原因，液態(tài)電池能量密度有限，增加續(xù)航里程只能加裝電池，推高整車(chē)重量，提高能耗。固態(tài)電池技術(shù)通過(guò)提升能量密度，可以在整車(chē)減重的同時(shí)增加續(xù)航里程。”
他告訴記者，整車(chē)每減重100公斤，能耗可以降低3％~10％，以3％的下限作為標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)藍(lán)新能源曾為大眾一款續(xù)航617公里的新能源汽車(chē)進(jìn)行測(cè)算，達(dá)到相同續(xù)航里程，半固態(tài)電池、全固態(tài)電池能分別少安裝3.4度5.4度電池，分別降低3000元、5000元的電池成本。
“其實(shí)1000公里續(xù)航對(duì)于半固態(tài)電池而言只是一個(gè)起點(diǎn)，理論上半固態(tài)電池的能量密度可以更高。以磷酸鐵鋰電池為例，電池包的能量密度為160瓦時(shí)/公斤左右，三元電池電池包的能量密度則在200~250瓦時(shí)/公斤，而蔚來(lái)ES6半固態(tài)電池包的能量密度超過(guò)260瓦時(shí)/公斤。未來(lái)伴隨新的正負(fù)極材料的導(dǎo)入，電芯成組效率的進(jìn)一步提升，半固態(tài)電池電池包的能量密度將從現(xiàn)有液態(tài)電池電池包200瓦時(shí)/公斤的維度提升至300瓦時(shí)/公斤。”恩力動(dòng)力固態(tài)電池研發(fā)總監(jiān)姚猛告訴《中國(guó)新聞周刊》。
“更少的電池，更多的續(xù)航里程”，故事聽(tīng)起來(lái)很美好，但是前提是與液態(tài)電池相近的成本。
衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池產(chǎn)線。圖/受訪者提供
如何“擠上牌桌”？
當(dāng)鋰電池原材料價(jià)格回歸常態(tài)，鋰電池行業(yè)正在進(jìn)行的“價(jià)格戰(zhàn)”無(wú)疑給固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)帶來(lái)壓力。而較為強(qiáng)烈的降本訴求也決定了車(chē)企對(duì)于電池技術(shù)路線的選擇，磷酸錳鐵鋰電池的興起便是明證。
小鵬汽車(chē)電池技術(shù)高級(jí)總監(jiān)仲亮就曾在去年公開(kāi)表示，更關(guān)注能滿足低成本和快充性能的新電池技術(shù)，例如磷酸錳鐵鋰電池。
國(guó)軒高科國(guó)際工程研究院副院長(zhǎng)朱冠楠告訴《中國(guó)新聞周刊》，對(duì)于動(dòng)力電池而言，目前磷酸鐵鋰電池與三元電池的電量多為40~60度電、80~120度電。磷酸錳鐵鋰電池可以填補(bǔ)兩者之間的空白，覆蓋60~80度電區(qū)間，成本也介于兩者之間。“業(yè)內(nèi)一直對(duì)于三元電池的成本有所顧慮，特別是如今磷酸鐵鋰電池成本已經(jīng)接近BOM標(biāo)準(zhǔn)成本的情況下，而磷酸錳鐵鋰電池可以在控制成本的情況下將電池能量密度進(jìn)行提升，逼近中鎳三元電池水平，對(duì)于三元電池市場(chǎng)份額的沖擊更為顯著。”
“磷酸鐵錳鋰材料二三十年前已經(jīng)出現(xiàn)，正是在當(dāng)今降本訴求強(qiáng)烈的市場(chǎng)氛圍下，促使電池廠商、材料廠商加大對(duì)其研發(fā)的投入力度，可以說(shuō)是當(dāng)下市場(chǎng)環(huán)境催生出的技術(shù)路線。”朱冠楠表示。
仲亮就曾直言，當(dāng)前半固態(tài)電池成本太高，是液態(tài)電池的2倍。顯然，成本是半固態(tài)電池沒(méi)能大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)的主要障礙。
有電池廠商人士告訴記者，自己感受到了車(chē)企對(duì)于半固態(tài)電池態(tài)度的微妙變化。“一年前，電池廠商已經(jīng)向車(chē)企送去半固態(tài)電池樣品，對(duì)方表達(dá)出濃厚的興趣，甚至提出比較激進(jìn)的產(chǎn)品應(yīng)用路線。但是隨著去年下半年車(chē)企面臨更大的降本壓力，車(chē)企對(duì)于半固態(tài)電池逐步從熱烈追捧轉(zhuǎn)為謹(jǐn)慎觀望。亦有新勢(shì)力車(chē)企明確推后了半固態(tài)電池上車(chē)計(jì)劃。”
材料的變化一方面在改變電池的性能，另一方面也在短期內(nèi)推高了電池的成本。朱冠楠透露，國(guó)軒高科的半固態(tài)電池比三元電池的成本高出5％~10％，主要因?yàn)槭褂玫墓柝?fù)極材料尚未量產(chǎn)，但其未來(lái)有50％以上的降本空間，有望與現(xiàn)有的石墨負(fù)極材料持平。
“鈷的價(jià)格是鎳的價(jià)格的3~5倍，固態(tài)電池技術(shù)可以兼容高鎳正極材料，這意味其相比三元電池正極材料使用更少的鈷，未來(lái)反而更具成本優(yōu)勢(shì)。”俞會(huì)根說(shuō)，高鎳材料成本一定低于中鎳材料，目前成本較高的原因在于尚未規(guī)?；a(chǎn)。
規(guī)?；a(chǎn)對(duì)于降本會(huì)起到重要作用。至于拐點(diǎn)何時(shí)到來(lái)，姚猛坦言，業(yè)內(nèi)之所以認(rèn)為產(chǎn)量達(dá)到一定數(shù)量級(jí)，便可以更好控制成本，是因?yàn)檫_(dá)到一定量級(jí)的產(chǎn)能后，便可以獨(dú)立支撐上游的廠商，這意味著電池廠對(duì)上游企業(yè)有更多議價(jià)空間，對(duì)于下游車(chē)企而言，擁有一定產(chǎn)能支撐也可以更有信心地推廣新車(chē)型。“業(yè)內(nèi)對(duì)于拐點(diǎn)的預(yù)測(cè)不盡相同，但多在10吉瓦時(shí)級(jí)別。”
衛(wèi)藍(lán)新能源預(yù)測(cè)，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化之后，會(huì)比現(xiàn)有的液態(tài)三元電池成本降低10％~20％，清陶能源的結(jié)論更為激進(jìn)，預(yù)計(jì)降本幅度將達(dá)四成。
降本的前提是量產(chǎn)，對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)而言，當(dāng)下最重要的是“擠上牌桌”，不只是在動(dòng)力電池領(lǐng)域。儲(chǔ)能電池顯然是一個(gè)比動(dòng)力電池更加“內(nèi)卷”的市場(chǎng)，一些大型儲(chǔ)能項(xiàng)目電池的采購(gòu)價(jià)格已經(jīng)低至單瓦時(shí)0.3元。
“儲(chǔ)能客戶的要求是價(jià)格不能高于現(xiàn)有的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池，但是作為后發(fā)產(chǎn)品又不能沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，只能在新技術(shù)應(yīng)用與成本控制間尋求平衡。”俞會(huì)根坦言，對(duì)于半固態(tài)電池而言，現(xiàn)階段最重要的是擠上牌桌，擠上牌桌后再迭代產(chǎn)品。“今年與‘五大六小’發(fā)電企業(yè)的合作會(huì)陸續(xù)落地，應(yīng)用案例的積累意味著成功擠上牌桌。”
姚猛認(rèn)為，在市場(chǎng)導(dǎo)入階段，需要做好兩件事情，首先是短期內(nèi)對(duì)于細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)行針對(duì)性研發(fā)，突出固態(tài)電池技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，找到一些液態(tài)電池?zé)o法勝任，又對(duì)成本容忍度較高的細(xì)分市場(chǎng)，而這樣的市場(chǎng)可能并非動(dòng)力電池市場(chǎng)。其次，部分固態(tài)電池的技術(shù)，可以在現(xiàn)有液態(tài)電池技術(shù)體系下提前投入市場(chǎng)，比如復(fù)合隔膜技術(shù)、正負(fù)極界面優(yōu)化技術(shù)等已經(jīng)可以導(dǎo)入現(xiàn)有業(yè)態(tài)體系，這些新技術(shù)的成本將會(huì)得到提前優(yōu)化。
姚猛告訴記者，電池的性能可以分為五個(gè)維度：能量密度、壽命、倍率性（快充性能）、成本和安全。但是在半固態(tài)電池產(chǎn)品推出的初期，難以兼顧這五個(gè)維度。
“新技術(shù)誕生初期的成本一定比較高，動(dòng)力電池對(duì)電池廠商的產(chǎn)能規(guī)模與控制成本的能力都有較高要求，比如產(chǎn)能規(guī)模至少要達(dá)到1~2吉瓦時(shí)，對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)而言有一定難度。”姚猛告訴記者，恩力動(dòng)力最先選擇進(jìn)入無(wú)人機(jī)市場(chǎng)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)市場(chǎng)的痛點(diǎn)剛好可以用半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)，其對(duì)于能量密度要求比較高，而且因?yàn)榇钶d電池較小，因此對(duì)于電池成本敏感度不比新能源汽車(chē)，但是最終的目標(biāo)一定是進(jìn)入汽車(chē)動(dòng)力電池市場(chǎng)。
2022年5月9日，安徽合肥市一家新能源公司內(nèi)，員工為磷酸鐵鋰電池包進(jìn)行組合激光焊接。圖/中新
“吃螃蟹”的車(chē)企
俞會(huì)根曾被雷軍問(wèn)道，“你的第一個(gè)客戶是誰(shuí)？”在他看來(lái)，這代表了車(chē)企對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)的糾結(jié)態(tài)度，既不愿冒進(jìn)，也不愿落后。“吃螃蟹”的車(chē)企變得尤為重要。
俞會(huì)根坦言，蔚來(lái)采取換電模式，對(duì)成本相對(duì)不敏感。如果采取整車(chē)銷(xiāo)售模式，意味較高的電池成本直接體現(xiàn)在整車(chē)售價(jià)上，可能會(huì)比較難。“衛(wèi)藍(lán)接下來(lái)的任務(wù)就是降低半固態(tài)動(dòng)力電池成本，今年能將其與三元電池的成本差距控制在10％以?xún)?nèi)，未來(lái)隨著產(chǎn)量提升，特別是正極材料降本，半固態(tài)動(dòng)力電池整體成本會(huì)與液態(tài)電池持平。”
“如果半固態(tài)電池可以降至與三元電池一樣的價(jià)格，少裝電池的優(yōu)勢(shì)便會(huì)顯現(xiàn)，屆時(shí)安裝半固態(tài)電池反而會(huì)成為車(chē)企的一個(gè)降本選項(xiàng)。”俞會(huì)根說(shuō)，目前仍在等待這一拐點(diǎn)的到來(lái)，真正的“爆發(fā)”會(huì)在2026年到來(lái)，屆時(shí)會(huì)有四五家整車(chē)廠選用衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)電池。
據(jù)記者了解，已有數(shù)家車(chē)企與衛(wèi)藍(lán)新能源推進(jìn)半固態(tài)電池上車(chē)，其中不乏外國(guó)車(chē)企，其中兩款車(chē)型預(yù)計(jì)會(huì)在明年上半年推出。
“半固態(tài)電池的主要市場(chǎng)在于中高端車(chē)型，與液態(tài)三元電池形成競(jìng)爭(zhēng)。”對(duì)于半固態(tài)電池在動(dòng)力電池市場(chǎng)的“舒適區(qū)”，這是業(yè)內(nèi)共識(shí)。朱冠楠便認(rèn)為，600~800公里的續(xù)航里程會(huì)成為未來(lái)中高端車(chē)型的剛需。
清陶能源定下的目標(biāo)是2025年固態(tài)電池汽車(chē)達(dá)到10萬(wàn)輛年銷(xiāo)的規(guī)模節(jié)點(diǎn)。
俞會(huì)根坦言，今年的核心任務(wù)是確保蔚來(lái)的需求，現(xiàn)有產(chǎn)能將全力以赴保供應(yīng)，明年在此基礎(chǔ)上再增加與兩家車(chē)企的合作。“蔚來(lái)的需求非常明確，現(xiàn)有換電站就有2000多個(gè)，一些車(chē)主可能會(huì)在節(jié)假日有長(zhǎng)途出行需求時(shí)日租150度的半固態(tài)電池。”
半固態(tài)電池的產(chǎn)能還處在爬坡階段。“在現(xiàn)有產(chǎn)能有限的情況下，衛(wèi)藍(lán)新能源現(xiàn)在的邏輯就是小步快跑，把半固態(tài)電池產(chǎn)品交付第二、第三家整車(chē)廠裝車(chē)，在解決了從0到1的過(guò)程后，從1到N的過(guò)程需要依靠規(guī)模拉動(dòng)降本，今年公司的核心任務(wù)就是擴(kuò)張規(guī)模，可能在今年保證蔚來(lái)的供應(yīng)后衛(wèi)藍(lán)就會(huì)排進(jìn)動(dòng)力電池裝機(jī)規(guī)模前十。”
恩力動(dòng)力去年年底已經(jīng)在國(guó)內(nèi)投產(chǎn)了一條0.3吉瓦時(shí)的產(chǎn)線，今年還將建設(shè)2吉瓦時(shí)產(chǎn)線，同時(shí)已在美國(guó)布局一條0.3吉瓦時(shí)的產(chǎn)線，均會(huì)在今年投產(chǎn)。“我們預(yù)計(jì)半固態(tài)電池的產(chǎn)能爬坡會(huì)比外界預(yù)想的更快，恩力動(dòng)力計(jì)劃在2025年前后建設(shè)10吉瓦時(shí)產(chǎn)能的產(chǎn)線。”姚猛告訴記者。
衛(wèi)藍(lán)新能源在產(chǎn)能爬坡的同時(shí)，也在打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，目前已經(jīng)包下正極材料巨頭容百科技一條產(chǎn)線進(jìn)行正極包覆。
剛剛過(guò)去的2023年被李國(guó)剛視為半固態(tài)電池量產(chǎn)元年，正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，而全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化時(shí)點(diǎn)會(huì)在2027年~2030年間出現(xiàn)。半固態(tài)電池上車(chē)方興未艾，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化更是尚未開(kāi)始，但是留給市場(chǎng)參與者的機(jī)會(huì)已然有限。
“固態(tài)電池技術(shù)上車(chē)還處于初期，但是至關(guān)重要，類(lèi)似在高速駕車(chē)，切換到另一條高速時(shí)必須找準(zhǔn)入口。”姚猛坦言，業(yè)內(nèi)對(duì)于“吃螃蟹”的車(chē)企十分尊敬。恩力動(dòng)力正與國(guó)內(nèi)外頭部車(chē)企進(jìn)行緊密聯(lián)系、合作中，幾乎所有車(chē)企都對(duì)固態(tài)電池技術(shù)表現(xiàn)出興趣，但是現(xiàn)階段都頗為謹(jǐn)慎。“車(chē)企希望電池廠商更為主動(dòng)，希望后者可以短時(shí)間拿出能進(jìn)行上車(chē)測(cè)試、并且擁有一定產(chǎn)能規(guī)模的半固態(tài)電池，之后再針對(duì)具體車(chē)型進(jìn)行更深入的合作研發(fā)。”
他認(rèn)為，車(chē)企投資布局階段已然度過(guò)，已經(jīng)來(lái)到半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)口，一些初創(chuàng)企業(yè)可能難以再拿到融資，機(jī)會(huì)更多留給那些已經(jīng)有技術(shù)積累，可以拿出比較成熟的產(chǎn)品，但是欠缺與車(chē)企密切配合進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)的電池廠商。
在固態(tài)電池領(lǐng)域，巨頭之下還有多少機(jī)會(huì)？
2023年上海車(chē)展期間，寧德時(shí)代正式發(fā)布了凝聚態(tài)電池，稱(chēng)其單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為屬于半固態(tài)電池。在更早的2022年6月，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群曾在重慶車(chē)展上透露，“除了全固態(tài)電池、半固態(tài)電池，包括大家沒(méi)聽(tīng)過(guò)的凝聚態(tài)電池，寧德時(shí)代都在搞”。
姚猛表示，寧德時(shí)代、比亞迪等液態(tài)電池巨頭對(duì)于固態(tài)電池的態(tài)度更像是“鴨子劃水”，水上平靜，水下發(fā)力。“目前鋰電池市場(chǎng)需求巨大，巨頭們的首要任務(wù)是擴(kuò)大產(chǎn)能，搶占市場(chǎng)，而新技術(shù)一定會(huì)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)能布局造成沖擊，這是巨頭們的糾結(jié)之處，而初創(chuàng)企業(yè)則沒(méi)有歷史包袱。不過(guò)，巨頭們對(duì)于固態(tài)電池的技術(shù)儲(chǔ)備也非常扎實(shí)。”
中國(guó)能否持續(xù)領(lǐng)跑？
多位受訪者喜歡提及人類(lèi)在19世紀(jì)發(fā)明、如今依然占有40％左右市場(chǎng)份額的鉛酸電池，以此類(lèi)比未來(lái)液態(tài)電池與固態(tài)電池關(guān)系的問(wèn)題，也就是“長(zhǎng)期共存”，至于“長(zhǎng)期”是多久，沒(méi)有人能給出答案。
“固態(tài)電池不會(huì)全部替代液態(tài)電池，而是會(huì)找到適合的應(yīng)用場(chǎng)景，在考慮性能、安全與成本后尋求最優(yōu)解。比如對(duì)于一臺(tái)續(xù)航里程500公里的新能源汽車(chē)而言，現(xiàn)有的液態(tài)電池能夠滿足。但是在未來(lái)載人航空器的電動(dòng)化進(jìn)程中，一方面需要確保絕對(duì)安全，另一方面對(duì)于能量密度要求較高，以支撐航空器起降、飛行。因此航空領(lǐng)域電動(dòng)化只能等待全固態(tài)電池，半固態(tài)電池也無(wú)法滿足其需求。”俞會(huì)根告訴記者。
那么，固態(tài)電池究竟會(huì)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)占據(jù)多少市場(chǎng)份額？
去年年底，EVTank曾預(yù)測(cè)，2030年，鋰電池中約10％為固態(tài)電池，而且其中大部分為半固態(tài)電池。而今年1月，中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)成立時(shí)，歐陽(yáng)明高院士預(yù)測(cè)，2030年，全固態(tài)電池將占比1％。
俞會(huì)根表示，2030年，以?xún)?chǔ)能、動(dòng)力為主的鋰電池市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到6TWh，10％的市場(chǎng)份額意味600GWh的需求，市場(chǎng)份額達(dá)到數(shù)千億級(jí)。
姚猛表示，中國(guó)磷酸鐵鋰電池現(xiàn)有與規(guī)劃產(chǎn)能占比全球產(chǎn)能非常高，因?yàn)槠髽I(yè)預(yù)估在未來(lái)5~8年，磷酸鐵鋰電池需求依然旺盛，50％以上的動(dòng)力電池、80％以上的儲(chǔ)能電池依然會(huì)使用磷酸鐵鋰電池。因此中企仍在不斷迭代磷酸鐵鋰電池技術(shù)，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，中企仍將在鋰電池市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先份額。而且在從半固態(tài)電池到全固態(tài)電池的發(fā)展路徑中，半固態(tài)電池的產(chǎn)能能在相當(dāng)程度與現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)能打通，磷酸鐵鋰產(chǎn)線在成本可控的情況下可以轉(zhuǎn)化為半固態(tài)電池產(chǎn)線。
顯然，能否抓住固態(tài)電池的風(fēng)口不僅關(guān)乎個(gè)別企業(yè)的成功，也關(guān)乎國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)能否保持。
在出口“新三樣”中，新能源汽車(chē)與鋰電池緊密相連，一輛新能源汽車(chē)中約40％的成本來(lái)自動(dòng)力電池，中國(guó)擁有眾多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與完整的產(chǎn)業(yè)鏈，自然不想因技術(shù)迭代放棄已經(jīng)在這一領(lǐng)域建立起的優(yōu)勢(shì)，正時(shí)刻提防在這條賽道再次被“超車(chē)”的機(jī)會(huì)，顯然，固態(tài)電池技術(shù)便被視為一次這樣的機(jī)會(huì)。
不同于中企選擇的氧化物技術(shù)路線，日企更多偏向硫化物技術(shù)路線，希望一步達(dá)成全固態(tài)電池。
而日本車(chē)企近年先后公布固態(tài)電池投產(chǎn)與上車(chē)時(shí)間表。2023年4月，本田汽車(chē)宣布將投資研發(fā)半固態(tài)和固態(tài)等新一代電池，2024年春季啟用固態(tài)電池示范生產(chǎn)線，投資430億日元（約合人民幣21.8億元），該技術(shù)將應(yīng)用于2025年之后推出的電動(dòng)車(chē)型上。日產(chǎn)汽車(chē)也將在2024年建設(shè)固態(tài)電池試產(chǎn)線，計(jì)劃2028年量產(chǎn)。豐田汽車(chē)希望在2025年之前推出使用固態(tài)電池的混合動(dòng)力汽車(chē)。
2023年10月12日，豐田與日本石油化工企業(yè)出光興產(chǎn)宣布，雙方將合作量產(chǎn)面向電動(dòng)車(chē)的“全固態(tài)電池”，目標(biāo)是在2027年至2028年實(shí)現(xiàn)“全固態(tài)電池”的量產(chǎn)實(shí)用化。豐田在固態(tài)電池上布局最久，也是世界上固態(tài)電池專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量最多的企業(yè)，擁有1331項(xiàng)已知專(zhuān)利。第2位是松下，擁有445項(xiàng)專(zhuān)利。第3位便是出光興產(chǎn)，擁有272項(xiàng)。
這樣的時(shí)間表其實(shí)在業(yè)內(nèi)看來(lái)十分“激進(jìn)”，甚至有中企直言難以相信。
姚猛告訴記者，豐田在硫化物固態(tài)電池領(lǐng)域布局非常早，在一些關(guān)鍵材料的研發(fā)、特殊工藝特型設(shè)備的研發(fā)上有比較大的優(yōu)勢(shì)。硫化物材料在電導(dǎo)率方面表現(xiàn)非常出色，可以兼顧高能量密度、安全及超級(jí)快充，同時(shí)壽命很長(zhǎng)。日本于十余年前在硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究上取得關(guān)鍵突破，因此豐田確定了這條技術(shù)路線。只不過(guò)目前在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化方面，可能不及預(yù)期，也就是在產(chǎn)業(yè)化方面有很大的改進(jìn)空間。“中國(guó)在上下游產(chǎn)業(yè)的完備程度，對(duì)于新技術(shù)的響應(yīng)速度等方面具備更多優(yōu)勢(shì)。在針對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的研發(fā)方面，中國(guó)的能力很強(qiáng)，其實(shí)無(wú)論是磷酸鐵鋰電池，還是三元電池，材料都并非在中國(guó)發(fā)明，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。”
有業(yè)內(nèi)人士告訴《中國(guó)新聞周刊》，日企選擇硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)方案，成本依然難以降低，預(yù)計(jì)在2030年氧化物固態(tài)電池的成本降低至每瓦時(shí)幾毛錢(qián)的水平時(shí)，硫化物固態(tài)電池的成本仍在2元~4元/瓦時(shí)，“其目前更多處于科學(xué)研究的階段”。
2021年1月9日，蔚來(lái)便宣布ET7將使用固態(tài)電池技術(shù)，第二天李斌便辟謠稱(chēng)，2022年量產(chǎn)的“固態(tài)電池”，準(zhǔn)確說(shuō)是半固態(tài)電池。2023年12月，李斌駕駛一輛搭載半固態(tài)電池的蔚來(lái)ET7行駛了1044公里。預(yù)計(jì)今年五六月，這款半固態(tài)電池會(huì)出現(xiàn)在蔚來(lái)的換電站。
2023年也被眾多業(yè)內(nèi)人士視為固態(tài)電池技術(shù)上車(chē)元年。鋰電池四大主材是正極、負(fù)極、電解液、隔膜。其中，電解液和隔膜的作用是實(shí)現(xiàn)鋰離子自由穿梭。固態(tài)電池是用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液，解決電池安全問(wèn)題。同時(shí)，固態(tài)電池可以搭配能量密度更高的正負(fù)極材料，提高電池能量密度。
圖/視覺(jué)中國(guó)
電池技術(shù)的迭代，本質(zhì)上是不同材料體系之間的競(jìng)爭(zhēng)，其演進(jìn)歷史是人類(lèi)“馴服”不同材料的過(guò)程，努力在能量密度、安全、成本等維度之間尋求平衡，固態(tài)電池被認(rèn)為是能夠平衡多重需求的“終極電池”。
在固態(tài)電池賽道，從傳統(tǒng)液態(tài)電池巨頭到初創(chuàng)企業(yè)，都希望復(fù)制過(guò)往中資企業(yè)在液態(tài)電池領(lǐng)域取得的成功。21世紀(jì)初期，比亞迪入局電池產(chǎn)業(yè)時(shí)，磷酸鐵鋰電池其實(shí)并不算成熟的技術(shù)路線，但是通過(guò)技術(shù)迭代最終帶動(dòng)整條產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。固態(tài)電池被認(rèn)為也將給產(chǎn)業(yè)鏈提供這樣的風(fēng)口。
固態(tài)電池技術(shù)風(fēng)口
中國(guó)固態(tài)電池領(lǐng)域兩大“獨(dú)角獸”公司：清陶能源，完成G+輪融資，估值約為260億元；衛(wèi)藍(lán)新能源估值約為157億元。2023年以來(lái)，兩家“獨(dú)角獸”公司動(dòng)作頻頻。
成立于2016年的衛(wèi)藍(lán)新能源，已經(jīng)有蔚來(lái)、吉利、華為、小米、路特斯等一眾車(chē)企與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈參與者。蔚來(lái)持股比例接近15％，是第一大單一股東。
清陶能源則相繼引入北汽、上汽、廣汽等國(guó)有汽車(chē)集團(tuán)作為戰(zhàn)略投資股東。2023年5月，上汽集團(tuán)稱(chēng)將追加不超過(guò)27億元投資，完成后間接持有清陶能源約15.29％股權(quán)，成其第二大股東。
車(chē)企“站隊(duì)”押注固態(tài)電池技術(shù)，正是因?yàn)橐簯B(tài)電池?zé)o法兼顧安全與能量密度。對(duì)比液態(tài)電池當(dāng)下主流的兩種技術(shù)路線，磷酸鐵鋰電池相比三元電池更加安全，但是能量密度無(wú)法與之相比。衛(wèi)藍(lán)新能源董事長(zhǎng)俞會(huì)根告訴《中國(guó)新聞周刊》，固態(tài)電池因此獲得機(jī)會(huì)。
依據(jù)電解質(zhì)材料的差異，固態(tài)電池有三條技術(shù)路線：氧化物、硫化物與聚合物。其中，以硫化物作為電解質(zhì)材料電導(dǎo)率更高，但是制備難度較高，而中國(guó)則更多押注氧化物技術(shù)路線。
正是因?yàn)橹衅蟾噙x擇氧化物技術(shù)路線，因此在液態(tài)電池與全固態(tài)電池之間留有“灰色地帶”，即“半固態(tài)電池”。“按照電解液的含量，可以將電池分為液態(tài)、固液混合態(tài)、全固態(tài)。如今市場(chǎng)上的‘固態(tài)電池’，是一個(gè)相對(duì)籠統(tǒng)的概念，只要加入固態(tài)電解質(zhì)，降低電解液含量，便被認(rèn)為應(yīng)用固態(tài)電池技術(shù)。從液態(tài)電池到全固態(tài)電池是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程，衛(wèi)藍(lán)新能源量產(chǎn)的半固態(tài)電池已經(jīng)將電解液含量降至10％以下，屬于固液混合態(tài)初級(jí)階段，但這一比例降至1％以下時(shí)便接近全固態(tài)電池。”俞會(huì)根告訴記者。
電池中的電解液變?yōu)楣虘B(tài)電解質(zhì)有可能降低電池的能量密度，增加能量密度主要依靠正負(fù)極材料的變化。俞會(huì)根喜歡將正負(fù)極類(lèi)比為兩只“怪獸”，電解液只能“馴服”較低等級(jí)“怪獸”，因?yàn)榭梢赃x用的正負(fù)極材料受限，其能量密度上限約為300Wh/kg，目前主流液態(tài)三元電池的能量密度為260~280Wh/kg。從液態(tài)電池到半固態(tài)電池，再到全固態(tài)電池，其實(shí)是馴服“怪獸”的能力在提升，可以使用能夠帶來(lái)更高能量密度的正負(fù)極材料。“最典型的莫過(guò)于負(fù)極材料的改變，液態(tài)電池的負(fù)極材料只能使用石墨，衛(wèi)藍(lán)新能源交付蔚來(lái)的半固態(tài)電池已經(jīng)在負(fù)極材料中摻入硅，而最終能‘馴服’金屬鋰負(fù)極的只可能是全固態(tài)電池。”硅負(fù)極的理論克容量是石墨負(fù)極的10倍。
類(lèi)似的故事也發(fā)生在正極一端。2019年，“811電池”曾因幾起自燃事故陷入爭(zhēng)議，“811電池”即正極材料中鎳鈷錳含量比例為8：1：1的三元鋰電池。俞會(huì)根告訴記者，正極材料中鎳含量越高，意味著更高的能量密度，但因?yàn)殒嚫鼮榛钴S也更難被‘馴服’。但是半固態(tài)電池可以馴服鎳含量達(dá)到九成的正極材料。
“馴服”的過(guò)程也是電池變得更加安全的過(guò)程，最直觀的表現(xiàn)是工作溫區(qū)的變化，當(dāng)前溫度超過(guò)55℃時(shí)液態(tài)電池便會(huì)停止工作，而半固態(tài)電池、全固態(tài)電池會(huì)將這一上限提升到60℃、80℃。
用俞會(huì)根的話來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池技術(shù)的特點(diǎn)是“三高”，高安全、高溫區(qū)、高能量密度，對(duì)應(yīng)新能源汽車(chē)的三個(gè)核心焦慮：首先是安全焦慮，除非蓄意破壞，否則碰撞、過(guò)充等引發(fā)自燃將成為歷史。其次是低溫焦慮，液態(tài)電池在冬季續(xù)航“打折”是常態(tài)，磷酸鐵鋰電池尤甚。雖然固態(tài)電池低溫性能沒(méi)有明顯提升，但是它可以在高溫環(huán)境下運(yùn)行，因此可以為固態(tài)電池進(jìn)行絕熱、保溫和加熱處理，避免其在低溫環(huán)境中工作。再次便是續(xù)航焦慮，以為蔚來(lái)ET7量產(chǎn)的半固態(tài)電池為例，標(biāo)稱(chēng)續(xù)航超過(guò)1000公里。
盡管一些搭載液態(tài)電池的新能源汽車(chē)也能實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航，但是俞會(huì)根表示，其以較高的能耗為代價(jià)。“這也是很多車(chē)企當(dāng)前并不追求1000公里續(xù)航的原因，液態(tài)電池能量密度有限，增加續(xù)航里程只能加裝電池，推高整車(chē)重量，提高能耗。固態(tài)電池技術(shù)通過(guò)提升能量密度，可以在整車(chē)減重的同時(shí)增加續(xù)航里程。”
他告訴記者，整車(chē)每減重100公斤，能耗可以降低3％~10％，以3％的下限作為標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)藍(lán)新能源曾為大眾一款續(xù)航617公里的新能源汽車(chē)進(jìn)行測(cè)算，達(dá)到相同續(xù)航里程，半固態(tài)電池、全固態(tài)電池能分別少安裝3.4度5.4度電池，分別降低3000元、5000元的電池成本。
“其實(shí)1000公里續(xù)航對(duì)于半固態(tài)電池而言只是一個(gè)起點(diǎn)，理論上半固態(tài)電池的能量密度可以更高。以磷酸鐵鋰電池為例，電池包的能量密度為160瓦時(shí)/公斤左右，三元電池電池包的能量密度則在200~250瓦時(shí)/公斤，而蔚來(lái)ES6半固態(tài)電池包的能量密度超過(guò)260瓦時(shí)/公斤。未來(lái)伴隨新的正負(fù)極材料的導(dǎo)入，電芯成組效率的進(jìn)一步提升，半固態(tài)電池電池包的能量密度將從現(xiàn)有液態(tài)電池電池包200瓦時(shí)/公斤的維度提升至300瓦時(shí)/公斤。”恩力動(dòng)力固態(tài)電池研發(fā)總監(jiān)姚猛告訴《中國(guó)新聞周刊》。
“更少的電池，更多的續(xù)航里程”，故事聽(tīng)起來(lái)很美好，但是前提是與液態(tài)電池相近的成本。
衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池產(chǎn)線。圖/受訪者提供
如何“擠上牌桌”？
當(dāng)鋰電池原材料價(jià)格回歸常態(tài)，鋰電池行業(yè)正在進(jìn)行的“價(jià)格戰(zhàn)”無(wú)疑給固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)帶來(lái)壓力。而較為強(qiáng)烈的降本訴求也決定了車(chē)企對(duì)于電池技術(shù)路線的選擇，磷酸錳鐵鋰電池的興起便是明證。
小鵬汽車(chē)電池技術(shù)高級(jí)總監(jiān)仲亮就曾在去年公開(kāi)表示，更關(guān)注能滿足低成本和快充性能的新電池技術(shù)，例如磷酸錳鐵鋰電池。
國(guó)軒高科國(guó)際工程研究院副院長(zhǎng)朱冠楠告訴《中國(guó)新聞周刊》，對(duì)于動(dòng)力電池而言，目前磷酸鐵鋰電池與三元電池的電量多為40~60度電、80~120度電。磷酸錳鐵鋰電池可以填補(bǔ)兩者之間的空白，覆蓋60~80度電區(qū)間，成本也介于兩者之間。“業(yè)內(nèi)一直對(duì)于三元電池的成本有所顧慮，特別是如今磷酸鐵鋰電池成本已經(jīng)接近BOM標(biāo)準(zhǔn)成本的情況下，而磷酸錳鐵鋰電池可以在控制成本的情況下將電池能量密度進(jìn)行提升，逼近中鎳三元電池水平，對(duì)于三元電池市場(chǎng)份額的沖擊更為顯著。”
“磷酸鐵錳鋰材料二三十年前已經(jīng)出現(xiàn)，正是在當(dāng)今降本訴求強(qiáng)烈的市場(chǎng)氛圍下，促使電池廠商、材料廠商加大對(duì)其研發(fā)的投入力度，可以說(shuō)是當(dāng)下市場(chǎng)環(huán)境催生出的技術(shù)路線。”朱冠楠表示。
仲亮就曾直言，當(dāng)前半固態(tài)電池成本太高，是液態(tài)電池的2倍。顯然，成本是半固態(tài)電池沒(méi)能大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)的主要障礙。
有電池廠商人士告訴記者，自己感受到了車(chē)企對(duì)于半固態(tài)電池態(tài)度的微妙變化。“一年前，電池廠商已經(jīng)向車(chē)企送去半固態(tài)電池樣品，對(duì)方表達(dá)出濃厚的興趣，甚至提出比較激進(jìn)的產(chǎn)品應(yīng)用路線。但是隨著去年下半年車(chē)企面臨更大的降本壓力，車(chē)企對(duì)于半固態(tài)電池逐步從熱烈追捧轉(zhuǎn)為謹(jǐn)慎觀望。亦有新勢(shì)力車(chē)企明確推后了半固態(tài)電池上車(chē)計(jì)劃。”
材料的變化一方面在改變電池的性能，另一方面也在短期內(nèi)推高了電池的成本。朱冠楠透露，國(guó)軒高科的半固態(tài)電池比三元電池的成本高出5％~10％，主要因?yàn)槭褂玫墓柝?fù)極材料尚未量產(chǎn)，但其未來(lái)有50％以上的降本空間，有望與現(xiàn)有的石墨負(fù)極材料持平。
“鈷的價(jià)格是鎳的價(jià)格的3~5倍，固態(tài)電池技術(shù)可以兼容高鎳正極材料，這意味其相比三元電池正極材料使用更少的鈷，未來(lái)反而更具成本優(yōu)勢(shì)。”俞會(huì)根說(shuō)，高鎳材料成本一定低于中鎳材料，目前成本較高的原因在于尚未規(guī)?；a(chǎn)。
規(guī)?；a(chǎn)對(duì)于降本會(huì)起到重要作用。至于拐點(diǎn)何時(shí)到來(lái)，姚猛坦言，業(yè)內(nèi)之所以認(rèn)為產(chǎn)量達(dá)到一定數(shù)量級(jí)，便可以更好控制成本，是因?yàn)檫_(dá)到一定量級(jí)的產(chǎn)能后，便可以獨(dú)立支撐上游的廠商，這意味著電池廠對(duì)上游企業(yè)有更多議價(jià)空間，對(duì)于下游車(chē)企而言，擁有一定產(chǎn)能支撐也可以更有信心地推廣新車(chē)型。“業(yè)內(nèi)對(duì)于拐點(diǎn)的預(yù)測(cè)不盡相同，但多在10吉瓦時(shí)級(jí)別。”
衛(wèi)藍(lán)新能源預(yù)測(cè)，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化之后，會(huì)比現(xiàn)有的液態(tài)三元電池成本降低10％~20％，清陶能源的結(jié)論更為激進(jìn)，預(yù)計(jì)降本幅度將達(dá)四成。
降本的前提是量產(chǎn)，對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)而言，當(dāng)下最重要的是“擠上牌桌”，不只是在動(dòng)力電池領(lǐng)域。儲(chǔ)能電池顯然是一個(gè)比動(dòng)力電池更加“內(nèi)卷”的市場(chǎng)，一些大型儲(chǔ)能項(xiàng)目電池的采購(gòu)價(jià)格已經(jīng)低至單瓦時(shí)0.3元。
“儲(chǔ)能客戶的要求是價(jià)格不能高于現(xiàn)有的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池，但是作為后發(fā)產(chǎn)品又不能沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，只能在新技術(shù)應(yīng)用與成本控制間尋求平衡。”俞會(huì)根坦言，對(duì)于半固態(tài)電池而言，現(xiàn)階段最重要的是擠上牌桌，擠上牌桌后再迭代產(chǎn)品。“今年與‘五大六小’發(fā)電企業(yè)的合作會(huì)陸續(xù)落地，應(yīng)用案例的積累意味著成功擠上牌桌。”
姚猛認(rèn)為，在市場(chǎng)導(dǎo)入階段，需要做好兩件事情，首先是短期內(nèi)對(duì)于細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)行針對(duì)性研發(fā)，突出固態(tài)電池技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，找到一些液態(tài)電池?zé)o法勝任，又對(duì)成本容忍度較高的細(xì)分市場(chǎng)，而這樣的市場(chǎng)可能并非動(dòng)力電池市場(chǎng)。其次，部分固態(tài)電池的技術(shù)，可以在現(xiàn)有液態(tài)電池技術(shù)體系下提前投入市場(chǎng)，比如復(fù)合隔膜技術(shù)、正負(fù)極界面優(yōu)化技術(shù)等已經(jīng)可以導(dǎo)入現(xiàn)有業(yè)態(tài)體系，這些新技術(shù)的成本將會(huì)得到提前優(yōu)化。
姚猛告訴記者，電池的性能可以分為五個(gè)維度：能量密度、壽命、倍率性（快充性能）、成本和安全。但是在半固態(tài)電池產(chǎn)品推出的初期，難以兼顧這五個(gè)維度。
“新技術(shù)誕生初期的成本一定比較高，動(dòng)力電池對(duì)電池廠商的產(chǎn)能規(guī)模與控制成本的能力都有較高要求，比如產(chǎn)能規(guī)模至少要達(dá)到1~2吉瓦時(shí)，對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)而言有一定難度。”姚猛告訴記者，恩力動(dòng)力最先選擇進(jìn)入無(wú)人機(jī)市場(chǎng)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)市場(chǎng)的痛點(diǎn)剛好可以用半固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)，其對(duì)于能量密度要求比較高，而且因?yàn)榇钶d電池較小，因此對(duì)于電池成本敏感度不比新能源汽車(chē)，但是最終的目標(biāo)一定是進(jìn)入汽車(chē)動(dòng)力電池市場(chǎng)。
2022年5月9日，安徽合肥市一家新能源公司內(nèi)，員工為磷酸鐵鋰電池包進(jìn)行組合激光焊接。圖/中新
“吃螃蟹”的車(chē)企
俞會(huì)根曾被雷軍問(wèn)道，“你的第一個(gè)客戶是誰(shuí)？”在他看來(lái)，這代表了車(chē)企對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)的糾結(jié)態(tài)度，既不愿冒進(jìn)，也不愿落后。“吃螃蟹”的車(chē)企變得尤為重要。
俞會(huì)根坦言，蔚來(lái)采取換電模式，對(duì)成本相對(duì)不敏感。如果采取整車(chē)銷(xiāo)售模式，意味較高的電池成本直接體現(xiàn)在整車(chē)售價(jià)上，可能會(huì)比較難。“衛(wèi)藍(lán)接下來(lái)的任務(wù)就是降低半固態(tài)動(dòng)力電池成本，今年能將其與三元電池的成本差距控制在10％以?xún)?nèi)，未來(lái)隨著產(chǎn)量提升，特別是正極材料降本，半固態(tài)動(dòng)力電池整體成本會(huì)與液態(tài)電池持平。”
“如果半固態(tài)電池可以降至與三元電池一樣的價(jià)格，少裝電池的優(yōu)勢(shì)便會(huì)顯現(xiàn)，屆時(shí)安裝半固態(tài)電池反而會(huì)成為車(chē)企的一個(gè)降本選項(xiàng)。”俞會(huì)根說(shuō)，目前仍在等待這一拐點(diǎn)的到來(lái)，真正的“爆發(fā)”會(huì)在2026年到來(lái)，屆時(shí)會(huì)有四五家整車(chē)廠選用衛(wèi)藍(lán)新能源的半固態(tài)電池。
據(jù)記者了解，已有數(shù)家車(chē)企與衛(wèi)藍(lán)新能源推進(jìn)半固態(tài)電池上車(chē)，其中不乏外國(guó)車(chē)企，其中兩款車(chē)型預(yù)計(jì)會(huì)在明年上半年推出。
“半固態(tài)電池的主要市場(chǎng)在于中高端車(chē)型，與液態(tài)三元電池形成競(jìng)爭(zhēng)。”對(duì)于半固態(tài)電池在動(dòng)力電池市場(chǎng)的“舒適區(qū)”，這是業(yè)內(nèi)共識(shí)。朱冠楠便認(rèn)為，600~800公里的續(xù)航里程會(huì)成為未來(lái)中高端車(chē)型的剛需。
清陶能源定下的目標(biāo)是2025年固態(tài)電池汽車(chē)達(dá)到10萬(wàn)輛年銷(xiāo)的規(guī)模節(jié)點(diǎn)。
俞會(huì)根坦言，今年的核心任務(wù)是確保蔚來(lái)的需求，現(xiàn)有產(chǎn)能將全力以赴保供應(yīng)，明年在此基礎(chǔ)上再增加與兩家車(chē)企的合作。“蔚來(lái)的需求非常明確，現(xiàn)有換電站就有2000多個(gè)，一些車(chē)主可能會(huì)在節(jié)假日有長(zhǎng)途出行需求時(shí)日租150度的半固態(tài)電池。”
半固態(tài)電池的產(chǎn)能還處在爬坡階段。“在現(xiàn)有產(chǎn)能有限的情況下，衛(wèi)藍(lán)新能源現(xiàn)在的邏輯就是小步快跑，把半固態(tài)電池產(chǎn)品交付第二、第三家整車(chē)廠裝車(chē)，在解決了從0到1的過(guò)程后，從1到N的過(guò)程需要依靠規(guī)模拉動(dòng)降本，今年公司的核心任務(wù)就是擴(kuò)張規(guī)模，可能在今年保證蔚來(lái)的供應(yīng)后衛(wèi)藍(lán)就會(huì)排進(jìn)動(dòng)力電池裝機(jī)規(guī)模前十。”
恩力動(dòng)力去年年底已經(jīng)在國(guó)內(nèi)投產(chǎn)了一條0.3吉瓦時(shí)的產(chǎn)線，今年還將建設(shè)2吉瓦時(shí)產(chǎn)線，同時(shí)已在美國(guó)布局一條0.3吉瓦時(shí)的產(chǎn)線，均會(huì)在今年投產(chǎn)。“我們預(yù)計(jì)半固態(tài)電池的產(chǎn)能爬坡會(huì)比外界預(yù)想的更快，恩力動(dòng)力計(jì)劃在2025年前后建設(shè)10吉瓦時(shí)產(chǎn)能的產(chǎn)線。”姚猛告訴記者。
衛(wèi)藍(lán)新能源在產(chǎn)能爬坡的同時(shí)，也在打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，目前已經(jīng)包下正極材料巨頭容百科技一條產(chǎn)線進(jìn)行正極包覆。
剛剛過(guò)去的2023年被李國(guó)剛視為半固態(tài)電池量產(chǎn)元年，正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，而全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化時(shí)點(diǎn)會(huì)在2027年~2030年間出現(xiàn)。半固態(tài)電池上車(chē)方興未艾，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化更是尚未開(kāi)始，但是留給市場(chǎng)參與者的機(jī)會(huì)已然有限。
“固態(tài)電池技術(shù)上車(chē)還處于初期，但是至關(guān)重要，類(lèi)似在高速駕車(chē)，切換到另一條高速時(shí)必須找準(zhǔn)入口。”姚猛坦言，業(yè)內(nèi)對(duì)于“吃螃蟹”的車(chē)企十分尊敬。恩力動(dòng)力正與國(guó)內(nèi)外頭部車(chē)企進(jìn)行緊密聯(lián)系、合作中，幾乎所有車(chē)企都對(duì)固態(tài)電池技術(shù)表現(xiàn)出興趣，但是現(xiàn)階段都頗為謹(jǐn)慎。“車(chē)企希望電池廠商更為主動(dòng)，希望后者可以短時(shí)間拿出能進(jìn)行上車(chē)測(cè)試、并且擁有一定產(chǎn)能規(guī)模的半固態(tài)電池，之后再針對(duì)具體車(chē)型進(jìn)行更深入的合作研發(fā)。”
他認(rèn)為，車(chē)企投資布局階段已然度過(guò)，已經(jīng)來(lái)到半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)口，一些初創(chuàng)企業(yè)可能難以再拿到融資，機(jī)會(huì)更多留給那些已經(jīng)有技術(shù)積累，可以拿出比較成熟的產(chǎn)品，但是欠缺與車(chē)企密切配合進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)的電池廠商。
在固態(tài)電池領(lǐng)域，巨頭之下還有多少機(jī)會(huì)？
2023年上海車(chē)展期間，寧德時(shí)代正式發(fā)布了凝聚態(tài)電池，稱(chēng)其單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為屬于半固態(tài)電池。在更早的2022年6月，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群曾在重慶車(chē)展上透露，“除了全固態(tài)電池、半固態(tài)電池，包括大家沒(méi)聽(tīng)過(guò)的凝聚態(tài)電池，寧德時(shí)代都在搞”。
姚猛表示，寧德時(shí)代、比亞迪等液態(tài)電池巨頭對(duì)于固態(tài)電池的態(tài)度更像是“鴨子劃水”，水上平靜，水下發(fā)力。“目前鋰電池市場(chǎng)需求巨大，巨頭們的首要任務(wù)是擴(kuò)大產(chǎn)能，搶占市場(chǎng)，而新技術(shù)一定會(huì)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)能布局造成沖擊，這是巨頭們的糾結(jié)之處，而初創(chuàng)企業(yè)則沒(méi)有歷史包袱。不過(guò)，巨頭們對(duì)于固態(tài)電池的技術(shù)儲(chǔ)備也非常扎實(shí)。”
中國(guó)能否持續(xù)領(lǐng)跑？
多位受訪者喜歡提及人類(lèi)在19世紀(jì)發(fā)明、如今依然占有40％左右市場(chǎng)份額的鉛酸電池，以此類(lèi)比未來(lái)液態(tài)電池與固態(tài)電池關(guān)系的問(wèn)題，也就是“長(zhǎng)期共存”，至于“長(zhǎng)期”是多久，沒(méi)有人能給出答案。
“固態(tài)電池不會(huì)全部替代液態(tài)電池，而是會(huì)找到適合的應(yīng)用場(chǎng)景，在考慮性能、安全與成本后尋求最優(yōu)解。比如對(duì)于一臺(tái)續(xù)航里程500公里的新能源汽車(chē)而言，現(xiàn)有的液態(tài)電池能夠滿足。但是在未來(lái)載人航空器的電動(dòng)化進(jìn)程中，一方面需要確保絕對(duì)安全，另一方面對(duì)于能量密度要求較高，以支撐航空器起降、飛行。因此航空領(lǐng)域電動(dòng)化只能等待全固態(tài)電池，半固態(tài)電池也無(wú)法滿足其需求。”俞會(huì)根告訴記者。
那么，固態(tài)電池究竟會(huì)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)占據(jù)多少市場(chǎng)份額？
去年年底，EVTank曾預(yù)測(cè)，2030年，鋰電池中約10％為固態(tài)電池，而且其中大部分為半固態(tài)電池。而今年1月，中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)成立時(shí)，歐陽(yáng)明高院士預(yù)測(cè)，2030年，全固態(tài)電池將占比1％。
俞會(huì)根表示，2030年，以?xún)?chǔ)能、動(dòng)力為主的鋰電池市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到6TWh，10％的市場(chǎng)份額意味600GWh的需求，市場(chǎng)份額達(dá)到數(shù)千億級(jí)。
姚猛表示，中國(guó)磷酸鐵鋰電池現(xiàn)有與規(guī)劃產(chǎn)能占比全球產(chǎn)能非常高，因?yàn)槠髽I(yè)預(yù)估在未來(lái)5~8年，磷酸鐵鋰電池需求依然旺盛，50％以上的動(dòng)力電池、80％以上的儲(chǔ)能電池依然會(huì)使用磷酸鐵鋰電池。因此中企仍在不斷迭代磷酸鐵鋰電池技術(shù)，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，中企仍將在鋰電池市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先份額。而且在從半固態(tài)電池到全固態(tài)電池的發(fā)展路徑中，半固態(tài)電池的產(chǎn)能能在相當(dāng)程度與現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)能打通，磷酸鐵鋰產(chǎn)線在成本可控的情況下可以轉(zhuǎn)化為半固態(tài)電池產(chǎn)線。
顯然，能否抓住固態(tài)電池的風(fēng)口不僅關(guān)乎個(gè)別企業(yè)的成功，也關(guān)乎國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)能否保持。
在出口“新三樣”中，新能源汽車(chē)與鋰電池緊密相連，一輛新能源汽車(chē)中約40％的成本來(lái)自動(dòng)力電池，中國(guó)擁有眾多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與完整的產(chǎn)業(yè)鏈，自然不想因技術(shù)迭代放棄已經(jīng)在這一領(lǐng)域建立起的優(yōu)勢(shì)，正時(shí)刻提防在這條賽道再次被“超車(chē)”的機(jī)會(huì)，顯然，固態(tài)電池技術(shù)便被視為一次這樣的機(jī)會(huì)。
不同于中企選擇的氧化物技術(shù)路線，日企更多偏向硫化物技術(shù)路線，希望一步達(dá)成全固態(tài)電池。
而日本車(chē)企近年先后公布固態(tài)電池投產(chǎn)與上車(chē)時(shí)間表。2023年4月，本田汽車(chē)宣布將投資研發(fā)半固態(tài)和固態(tài)等新一代電池，2024年春季啟用固態(tài)電池示范生產(chǎn)線，投資430億日元（約合人民幣21.8億元），該技術(shù)將應(yīng)用于2025年之后推出的電動(dòng)車(chē)型上。日產(chǎn)汽車(chē)也將在2024年建設(shè)固態(tài)電池試產(chǎn)線，計(jì)劃2028年量產(chǎn)。豐田汽車(chē)希望在2025年之前推出使用固態(tài)電池的混合動(dòng)力汽車(chē)。
2023年10月12日，豐田與日本石油化工企業(yè)出光興產(chǎn)宣布，雙方將合作量產(chǎn)面向電動(dòng)車(chē)的“全固態(tài)電池”，目標(biāo)是在2027年至2028年實(shí)現(xiàn)“全固態(tài)電池”的量產(chǎn)實(shí)用化。豐田在固態(tài)電池上布局最久，也是世界上固態(tài)電池專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量最多的企業(yè)，擁有1331項(xiàng)已知專(zhuān)利。第2位是松下，擁有445項(xiàng)專(zhuān)利。第3位便是出光興產(chǎn)，擁有272項(xiàng)。
這樣的時(shí)間表其實(shí)在業(yè)內(nèi)看來(lái)十分“激進(jìn)”，甚至有中企直言難以相信。
姚猛告訴記者，豐田在硫化物固態(tài)電池領(lǐng)域布局非常早，在一些關(guān)鍵材料的研發(fā)、特殊工藝特型設(shè)備的研發(fā)上有比較大的優(yōu)勢(shì)。硫化物材料在電導(dǎo)率方面表現(xiàn)非常出色，可以兼顧高能量密度、安全及超級(jí)快充，同時(shí)壽命很長(zhǎng)。日本于十余年前在硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究上取得關(guān)鍵突破，因此豐田確定了這條技術(shù)路線。只不過(guò)目前在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化方面，可能不及預(yù)期，也就是在產(chǎn)業(yè)化方面有很大的改進(jìn)空間。“中國(guó)在上下游產(chǎn)業(yè)的完備程度，對(duì)于新技術(shù)的響應(yīng)速度等方面具備更多優(yōu)勢(shì)。在針對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的研發(fā)方面，中國(guó)的能力很強(qiáng)，其實(shí)無(wú)論是磷酸鐵鋰電池，還是三元電池，材料都并非在中國(guó)發(fā)明，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。”
有業(yè)內(nèi)人士告訴《中國(guó)新聞周刊》，日企選擇硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)方案，成本依然難以降低，預(yù)計(jì)在2030年氧化物固態(tài)電池的成本降低至每瓦時(shí)幾毛錢(qián)的水平時(shí)，硫化物固態(tài)電池的成本仍在2元~4元/瓦時(shí)，“其目前更多處于科學(xué)研究的階段”。
