固态电池竞赛打响，“宁德时代们”谁能称王？

固态电池在争论和质疑声中成为行业新宠,随着各路巨头的入场,固态电池的未来也渐渐明朗。如果说锂电池打开了电动车时代的大门,那

固态电池在争论和质疑声中成为行业新宠,随着各路巨头的入场,固态电池的未来也渐渐明朗。

如果说锂电池打开了电动车时代的大门,那固态电池或许能让这一时代走的更远。

作者 | 方文

图片来源 | 网 络

固态电池成突破现状必争之地

过去几年,动力电池的技术突飞猛进,但安全隐患和里程焦虑仍然是其难以摆脱的困局。

如今电动汽车的发展势头强劲,电动车的销量也屡创新高,但是电池的安全隐患却也层出不穷。实际上电动车的安全隐患,要算在液态锂电池头上。一旦电池受到挤压、冲击,就会导致隔膜破裂,造成正负极短路;同时锂电池内部产生大量热量,加上液态电解质里易燃的有机溶剂,结果就是电池起火甚至爆炸。

固态电池是有望彻底解决安全问题。固态电池的正负极不容易发生短路现象;固态电解质不仅不可燃、不挥发甚至还能耐高温,电池在遇到同样极端情况下不会发生起火、爆炸。解决里程焦虑基本只能靠堆电池的能量密度。根据《节能与新能源汽车技术路线图》,2025年动力电池的能量密度目标为400Wh/kg,2030年目标为500Wh/kg。想达到2030年的目标,现有液态锂电池技术路线恐难担大任,光是350Wh/kg的能量密度天花板就很难打破,但是固态电池能量密度能轻松超越350Wh/kg。

此外固态电池的寿命极长,使用30年还有90%以上的蓄电力,能够回收后使用,因此固态电池各项条件都比锂电池更好。固态电池能量密度是普通锂电池的十几倍,充电速度也是锂电池的几十倍,这就使得搭载该电池的新能源汽车拥有更高的续航能力。伴随着新能源汽车的不断发展,当前市场对于动力电池的要求越来越高,无论是在续航、能量密度还是安全方面,优缺点明显的各类锂电池已经明显不太适应新时代的要求。

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固态电池是未来锂电池的发展方向

目前液态锂电池能够实现的能量密度已近极限,而使用全固态锂电池能量密度具备突破500wh/kg的潜力,因此固态电池是未来锂电池的发展方向。目前,全球企业开始加大固态锂电池方面的研究布局,加上各国政策的推动下,固态锂电池产业化进程有望加快。据相关机构预测,到2030年,全球固态电池需求有望达到500GWh,按照专家保守估计,将形成3000亿元以上的市场规模。预计2021-2030年我国固态电池出货量高速增长,至2030年或将突破250GWh。

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各路巨头计划追逐固态电池市场

今年1月9号,蔚来其NIO Day上高调发布能量密度达360Wh/kg的150kWh固态电池包,搭载该电池包的蔚来ET7轿车续航将超过1000km,让人眼前一亮。大众集团表示未来将着力发展固态电池技术,预计2025年开始使用固态电池。宝马集团计划在2025年前推出搭载固态电池的原型车,并在2030年前实现量产。宁德时代投资33亿建设21C创新实验室,用于金属锂电池、全固态电池等下一代电池研发;LG化学表示将在2025年至2027年间实现全固态电池商业化;

松下计划在2025年推出一款使用固态电池的电动车。

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固混是最近的可见未来

如今,是一个汽车新技术爆发的时代,相比此前智能网联因为智能手机生态环境逐渐成形,花费心思将其与车适配不同,目前的汽车新技术同时需要解决硬+软双方面问题。目前纯固态技术电池的技术难题为,固态电解质的锂离子迁移效率会直接影响固态电解质的离子电导率,电极与电解质之间的界面阻抗会上升等。也就是说,尽管实现效果将改变电池行业,但因导电效率、运行稳定等原因,目前仍处实验室阶段。

同时,作为电动汽车核心部件之一的动力电池,占据着整个三电系统中的高成本份额,上下游尚未有大规模配套企业入局时,仅凭几家企业的试探,难以面对高成本、召回压力、后续维修等问题。于是,目前的现状是,5%-10%的液态比例,固混电池产业,将是同时满足安全、成本、技术的一个好解决方案,也是过渡到纯固态电池之前的好思路。

固态电池量产2030年之后

眼下,固态电池的成本被认为是锂电池的4倍以上,而在纯电动汽车中,电池成本大约占30%—40%。全固态电池实现量产应该是在2030年之后,当然假如有巨大的科学突破,有可能会在 10 年之内发生。目前固态电池依然处于试验研发阶段,投资者需要关注的是各固态电池集成商的量产时间,而只有固态电池商试验到量产放量后才能带动上游材料厂商开始放量。

而且产业链上游企业也处于配套研发阶段,因此目前固态电池业务对产业链上游公司没有实质的业绩带动作用,但是上游材料供应商布局固态电池技术至少在未来可能保障不会出现掉队的状况。然而,量产也不是最终的结局,成本的经济性永远是绕不过去的一环。从量产到应用还需要经过市场的验证,未来合理的经济性才可能是固态电池出现大幅应用的重要影响因素。目前,全固态电解质锂动力电池存在的技术难点问题包括固态电解质材料的锂离子电导率偏低问题、固/固界面接触性和稳定性差问题、金属锂的可充性问题等。受技术和成本影响,固态电池大规模商业化应用预计要到2025年,短期内只适用于部分场景。

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结尾:

从[液态]倒[半固态]再到[固态],迈出的每一步都不容易,都需要面临规划化生产、成本与商业性、供应链配套等多重问题。但无论怎样,为了能让新能源汽车走得更远,动力电池这道坎都必须要迈过去。程焦虑和安全性是动力电池绕不开的话题,未来谁先掌握固态电池的关键技术谁就占据主动。部分资料参考:证券之星:《热点解读!全球锂电池巨头布局固态电池 固态电池产业化进程加快》,锦缎:《固态电池军备竞赛悄然开局》,腾讯汽车洞察者:《押宝固态电池,新能源汽车电池成本将降低3/4?》,路咖汽车:《半年后回头看蔚来,被吐槽的固态技术电池赌对了?》,新浪财经:《固态电池关键技术获突破 两标的将快速发展》,东方财富网:《固态电池商业化缓慢天齐锂业、宁德时代为何争相“抢滩”?》,爱卡汽车:《下一个市场风口?固态电池“一夜爆火” 》