無論是在全球新能源冠軍寶座上斗得如火如荼的特斯拉和比亞迪，還是剛在11月一齊沖上萬輛大關(guān)的“蔚小理”，皆是鋰電池的擁躉者。目前，磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池占據(jù)了絕大多數(shù)的市場。不過，鋰電池的續(xù)航以及安全等痛點(diǎn)依然存在，其地位并非固若金湯。如果鋰電池技術(shù)未能進(jìn)一步突破，電動車的發(fā)展將會遭遇瓶頸。

鋰離子電池于1991年首次商業(yè)化。目前，液態(tài)鋰離子電池已經(jīng)成為新能源汽車領(lǐng)域使用最廣泛的技術(shù)路線，但技術(shù)進(jìn)步相對遲緩，固態(tài)電池于近年被視為可以繼續(xù)鞏固鋰離子電池的地位。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。

動力電池被喻為電動車的“心臟”，開發(fā)出突破性的固態(tài)電池技術(shù)，可解決阻礙電動汽車廣泛推廣的續(xù)航里程和安全性等難題，誰率先掌握這項(xiàng)技術(shù)，則將在未來競爭格局中握有更大的話語權(quán)。為加快電動化轉(zhuǎn)型，日產(chǎn)、豐田、寶馬、奔馳等跨國車企巨頭已紛紛在固態(tài)電池領(lǐng)域布局。這條賽道上玩家不斷增多，近日傳出小米、華為等科技公司也開始入局。固態(tài)電池雖然正逐漸處在汽車行業(yè)的風(fēng)口上，但由于其商業(yè)化量產(chǎn)在短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，這一技術(shù)路線也仍然存在爭議。

固態(tài)電池?zé)岢眮硪u

近日，日產(chǎn)汽車公司發(fā)布了“日產(chǎn)汽車2030愿景”，計(jì)劃在未來5年內(nèi)投資2萬億日元（按當(dāng)天匯率合計(jì)1,128.4億人民幣），加快推進(jìn)電驅(qū)化產(chǎn)品布局和技術(shù)創(chuàng)新。備受關(guān)注的是，日產(chǎn)還公布了固態(tài)電池量產(chǎn)的時間表，到2028財(cái)年推出搭載獨(dú)創(chuàng)全固態(tài)電池（ASSB）的電動車型。隨著突破性的全固態(tài)電池技術(shù)的應(yīng)用，將極大的推動日產(chǎn)汽車面向不同細(xì)分市場，推出更多更具強(qiáng)勁性能的電動車型。同時，全固態(tài)電池能夠?qū)⒊潆姇r間縮短至原來的三分之一。

日產(chǎn)在繼續(xù)致力于鋰離子電池技術(shù)的研發(fā)同時引入無鈷技術(shù)，預(yù)計(jì)到2028財(cái)年將電池成本降低65%。按計(jì)劃，到2028財(cái)年，全固態(tài)電池能夠?qū)㈦姵亟M的成本降至每千瓦時75美元，同時通過不斷的創(chuàng)新，未來會將成本進(jìn)一步降低至每千瓦時65美元，以實(shí)現(xiàn)電動車型和燃油車型的成本平價。

值得注意的是，日產(chǎn)汽車旗下的電池企業(yè)AESC在2019年已被中國企業(yè)遠(yuǎn)景集團(tuán)收購。目前，遠(yuǎn)景AESC無錫動力電池工廠一期項(xiàng)目已投產(chǎn)。而日產(chǎn)汽車的固態(tài)電池項(xiàng)目將如何來推進(jìn)？日產(chǎn)汽車方面相關(guān)負(fù)責(zé)人接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時談到，固態(tài)電池由日產(chǎn)內(nèi)部的研發(fā)部門與外部科研機(jī)構(gòu)、合作伙伴、供應(yīng)商在共同開發(fā)，計(jì)劃在2024財(cái)年在日本橫濱建造試點(diǎn)工廠。

不僅是日產(chǎn)，眾多車企皆向固態(tài)電池發(fā)起猛烈的進(jìn)攻。車企和電池制造商紛紛攜手攻堅(jiān)克難，豐田正與松下公司合作，大眾則投資了美國電池初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape，福特、寶馬投資了Solid Power。Solid Power的全固態(tài)電池理論上可使續(xù)航距離最高達(dá)到鋰電池的2倍，寶馬計(jì)劃于2025年之前開始對配備全固態(tài)電池的車輛進(jìn)行路測，2030年之前上市。奔馳繼與Hydro Quebec合作之后，現(xiàn)在還與Factorial Energy共同研發(fā)固態(tài)電池。

Factorial Energy是一家總部位于美國馬薩諸塞州的固態(tài)電解質(zhì)材料電池制造商。這家成立6年的固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)正不斷擴(kuò)大朋友圈，繼現(xiàn)代和起亞之后，奔馳與世界第四大汽車公司Stellantis近日又成為其新的戰(zhàn)略投資伙伴。與Factorial Energy達(dá)成戰(zhàn)略合作后，奔馳方面表示，將加快固態(tài)電池技術(shù)的開發(fā)，共同開發(fā)期待已久的下一代電池技術(shù)，目標(biāo)是2022年開始測試電池原型產(chǎn)品，同時搭載新電池產(chǎn)品的少量奔馳電動車將在未來五年內(nèi)上路。Stellantis 首席執(zhí)行官卡洛斯·塔瓦雷斯也認(rèn)為，F(xiàn)actorial Energy固態(tài)電池將加快新電動車上市時間，該企業(yè)2026年推出首款固態(tài)電池技術(shù)電動車，并以更具成本效益的方式過渡到固態(tài)技術(shù)。

國內(nèi)車企與電池制造商也在加快固態(tài)電池的布局。上汽、廣汽分別領(lǐng)投固態(tài)電池企業(yè)清陶發(fā)展的E+輪和E++輪融資。近日，又一家固態(tài)電池企業(yè)獲得了融資。天眼查顯示，衛(wèi)藍(lán)新能源完成了約5億元的C輪融資，投資方包括小米集團(tuán)、華為技術(shù)、IDG資本、蔚來資本、允泰資本，本輪融資后衛(wèi)藍(lán)新能源估值達(dá)到50億元。不過，小米和華為等企業(yè)對此消息不予回應(yīng)。

今年初，蔚來在NIO Day上發(fā)布了150kWh的固態(tài)電池，該固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)360Wh/kg超高能量密度，搭載該電池包的蔚來ET7 轎車?yán)m(xù)航將超過1000公里，該產(chǎn)品計(jì)劃將于2022年第四季度交付。業(yè)內(nèi)猜測，該電池供應(yīng)商可能是衛(wèi)藍(lán)新能源。蔚來方面近日在接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時稱，暫時沒有新信息可披露。

而蔚來現(xiàn)有的動力電池供應(yīng)商寧德時代也在研發(fā)固態(tài)電池。對于正逐漸興起固態(tài)電池研發(fā)熱潮，寧德時代董事長曾毓群今年曾公開談到， 3~5年內(nèi)，能做到車?yán)锏?，都不是全固態(tài)電池。他提到，未來電池主流路線，不見得是三元鋰或磷酸鐵鋰，寧德時代有一些新東西，但是現(xiàn)在尚不便于對外講。關(guān)于寧德時代在固態(tài)電池方面的研發(fā)進(jìn)展，該企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人接受第一財(cái)經(jīng)采訪時表示，暫時沒有新信息可對外發(fā)布。

固態(tài)電池能否成新盟主？

雖然業(yè)內(nèi)對固態(tài)電池翹首以盼，但當(dāng)前高昂的成本和不成熟的技術(shù)制約了固態(tài)電池商業(yè)化落地的進(jìn)程。蔚來在NIO Day上發(fā)布了固態(tài)電池消息之后，一度惹來諸多質(zhì)疑。

伊維經(jīng)濟(jì)研究院研究部總經(jīng)理、中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝近日接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時稱，蔚來明年新車搭載的應(yīng)該是半固態(tài)電池，但不知道能否實(shí)現(xiàn)。短期內(nèi)，固態(tài)電池還是無法大規(guī)模地量產(chǎn)用于電動汽車。折中的方案是半固態(tài)電池，減少了部分電解液的使用量。

吳輝分析指出，當(dāng)前固態(tài)電池商業(yè)化的難題包括：固體電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率偏低；固體電解質(zhì)/電極間界面阻抗大，界面相容性較差，同時充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離；有待設(shè)計(jì)和構(gòu)建與固體電解質(zhì)相匹配的電極材料；現(xiàn)階段電池制備成本較高。

業(yè)內(nèi)有一種說法是全固態(tài)電池的成本比當(dāng)前的鋰電池高4倍以上。吳輝認(rèn)為，因?yàn)闆]有量產(chǎn)，所以沒法去比較成本，但是現(xiàn)在這些半固態(tài)電池的成本都在1元/WH以上，而液態(tài)鋰電池電芯的成本大約現(xiàn)在0.7~0.8元/WH（以三元為主）。全固態(tài)電池量產(chǎn)時間可能在2030年左右。

針對新能源車?yán)m(xù)航、安全、充電三大行業(yè)痛點(diǎn)，各種電池技術(shù)層出不窮。為握有更大的話語權(quán)，部分國內(nèi)外車企不僅與電池供應(yīng)商合資合作，還親自上場，大眾、特斯拉等車企紛紛自研電池技術(shù)以及自建電池工廠。

廣汽集團(tuán)董事長曾慶洪近日在接受第一財(cái)經(jīng)等媒體采訪時談到，全球汽車行業(yè)早已打響電池人才爭奪戰(zhàn)，廣汽在五年前就把LG、三星、日本湯淺這幾家電池制造商的一些核心人才挖過來。通過這幾年自主研發(fā)，該企業(yè)的超倍速電池、海綿硅負(fù)極片電池等技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。

上個月在廣州車展亮相的廣汽AION LX Plus首次搭載獨(dú)家自研海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)，CLTC綜合續(xù)航里程可高達(dá)1008公里。該技術(shù)讓電池內(nèi)部的硅負(fù)極片像海綿一樣柔軟有彈性，使硅在充放電過程中的膨脹和收縮被限制和緩沖，同時，也像海綿吸水一樣，讓硅負(fù)極發(fā)揮大容量的優(yōu)勢，儲存更多的能量。通過該技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)鋰離子電池單體電芯體積減小20%，重量減輕14%，未來會進(jìn)一步將體積和重量都減小和減輕一半以上。雖然在續(xù)航方面取得突破，但海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)能否在電動車領(lǐng)域普及推廣還有待市場的檢驗(yàn)。

當(dāng)前，電動車以及電池技術(shù)內(nèi)卷日益嚴(yán)重，車企在不斷挑戰(zhàn)高難度液態(tài)鋰電池技術(shù)的同時，還要考慮未來的主流技術(shù)路線。為了增加未來籌碼，一些車企紛紛采取多元化的電池路徑。曾慶洪稱，廣汽集團(tuán)接下來會加快研發(fā)氫燃料電池與固態(tài)電池。未來，廣汽肯定會開發(fā)固態(tài)電池，這個既要考慮能量密度，又要解決不會發(fā)熱的問題，并且功率、效率、能源都要考慮，包括它的體積要更小?，F(xiàn)在基本上在設(shè)計(jì)了，技術(shù)路線應(yīng)該是沒問題的。

一家新能源車企技術(shù)中心主任接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時談到，固態(tài)電池要取得材料的突破，目前來看，這方面還沒有很明顯的進(jìn)展，可能要十年以后才實(shí)現(xiàn)。從當(dāng)前的發(fā)展走勢看，氫燃料電池由于體積較大，更適合運(yùn)用在商用車領(lǐng)域，而新能源乘用車主要技術(shù)路線和發(fā)展方向主要還是圍繞鋰電池展開，搭載固態(tài)電池可能性更大些。

氫燃料電池與固態(tài)電池屬于不同的技術(shù)路線。鋰離子電池由液態(tài)變形成固態(tài)過程中，將可能存在諸多變數(shù)。動力電池正進(jìn)入各種技術(shù)路線的“春秋戰(zhàn)國”時期，萬一氫燃料電池先行一步獲得重大技術(shù)突破或者其他新的電池技術(shù)半路殺出，會不會對未來的固態(tài)電池構(gòu)成威脅？

中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高近日談到，材料這種事，要厚積薄發(fā)，固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用大概的時間是在2025~2030年之間。他指出，鋰離子電池還會用很久。當(dāng)前這一代鋰離子電池的比能量上限大約是每公斤300瓦時左右。2025年會出現(xiàn)與現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池比能量大體相當(dāng)?shù)牡谝淮虘B(tài)電池。2030年后將出現(xiàn)第二代采用新型正負(fù)極材料的全固態(tài)電池，比能量會提升到每公斤500瓦時，還會有高比能量鋰-硫電池、金屬空氣電池。納離子電池現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了，但是各方面性能還不能滿足高性能汽車使用要求。

“從電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展角度看，估計(jì)現(xiàn)有的鋰離子電池，包括固液混合的鋰離子電池，2030年之前還是絕對主導(dǎo)地位。第一代全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，占市場比例接近1%的時間點(diǎn)可能在2030年左右。2035年之后，新一代固態(tài)電池，鉀、鎂、鈉、鋰-硫等各類電池會進(jìn)入市場。到2050年，液態(tài)鋰離子電池有可能減少到大約20%。” 歐陽明高如此認(rèn)為。

標(biāo)簽： 固態(tài)電池 鋰電池 新能源車 日產(chǎn) 寶馬 奔馳