固态电池在行业中一度被看作“诺亚方舟”一般的存在,每隔一段时间都会被舆论、资本推向热潮。
经常能够在网上看到有关“等固态电池出来,我再买电车”的言论、也有不少报道称“xx品牌固态电车即将落地,领先电动时代”……仿佛固态电池就是电动车的解药,或者说谁能够量产出固态电池,谁就可以确保领先。
据不完全统计,国内外已经有34家电池制造厂、超12家车企布局固态电池。其中,车企绑定电池厂共同研发,成为布局固态电池技术的一种主流方案。比如,蔚来、江淮合作卫蓝新能源,北汽、上汽、广汽投资清陶能源、大众成立子公司QuantumScape、宝马与福特扶持solid power、丰田和松下合资开固态电池公司等。
所有玩家都在紧锣密鼓的布局,仿佛固态电池的到来就在眼前,但真的是这样吗?
先说结论,全固态电池的技术正在进步,但现在距离资本期望和产业期待的目标尚有不小的距离。受成本、规模等诸多因素,固态电池真正量产的时间依旧飘忽不定。甚至,各路玩家对固态电池研究的营销意义已经超过了实际意义。
当下全固态电池量产,还只是一场“烟雾弹”。
1、全固态电池为何被看好?
三个原因:技术领先、资本追捧、政策支持
一直以来,全固态电池被看作下一代电池技术的取胜关键,甚至被各国推到了战略产业的高度。欧阳明高曾表示:“全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一,被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略,也成为下一代电池技术竞争的关键制高点。
能够有这般地位,是因为固态电池在技术上能够解决液态电池无法突破的难题:大能量密度和安全性无法兼得,以及体积大。
采用固态电解质的固态电池,不需要像液态电池那样要把液体包裹起来防止漏电,而可以叠起来放置,省去外壳、包裹膜、散热材料等等,质量能量密度和体积能量密度都可以大大提升,理论上讲固态电池可以做到非常高的能量密度。
总之相比现在的液态电池,全固态电池的解决方案很完美,因此各家企业都开始着手去研发。毕竟,谁不想掌握电池下一代领先的技术呢。尤其对于在电动化上半场失速的日系品牌来说,几乎把固态电池看作“救命稻草”也不为过。时不时放出固态电池研究进程的信号,来彰显自己依旧在电动化路上发展的决心。
而那些搭上固态电池的企业,在二级市场也被看作是下一个“宁德时代”。2024年以来,固态电池板块相关概念多次走强,11月25日,固态电池板块全面爆发,龙蟠科技、圣阳股份等近20只个股涨停。
另外,让各家厂商摩拳擦掌下定决心研发固态电池的,还有国家层面对固态电池的坚定的态度。
国内政府投入约60亿元鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发,包括宁德时代在内的比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源等企业均获得得政府基础研发支持。在日本车企和电池厂共同研发的体系支撑,当地政府资金扶持力度超2千亿日元(约100亿元人民币);韩国政府提供税收抵免支持固态电池研发。
技术领先、市场追捧、政策支持,也是电动化领域落后企业一次超车的机会,综合这几点于一身,固态电池成为动力电池领域的香饽饽。
2、全固态电池落地还有多远?
全固态电池确实存在优势,但技术是否成熟、量产何时可行又是另外一回事。如何实现高性能和低成本兼具、以及质量管控是固态电池还未解决的难题。
事实上,早在上世纪(参数丨图片)90年代全固态电池就诞生了,但是由于其制造困难,生产成本高,不得不被放弃。目前已经量产上车的,比如,上汽在智已L6、蔚来ET7均为半固态电池,半固态电池和固态电池有本质上的区别,不过成本都很高。蔚来曾透露,仅是一块150kWh的半固态电池价格差不多要30万元。
目前,固态电池高成本主要体现在材料、生产线两个方面。以全固态电池硫化物技术路径来说,目前一公斤硫化物材料售价超过500美元。还有,硫化物电解质易氧化产生有毒气体;在生产线方面,固态电池的生产线与现有的液态电池生产线不兼容,需要单独建设生产线和生产设备,这也将提升固态电池的生产成本。
另外,从技术层面来说,固态电池还存在离子运输机制、锂枝晶生长机制、固-固界面的技术难题,网上有大量关于固态电池技术的解析,这里就不一一展开解释,不过行业至今中还没给出十全十美的解决方案。
在今年9月动力电池大会上,宁德时代董事长曾毓群曾透露,全固态电池的行业研发水平还不高,如果用数字1到9,表示固态电池的技术和制造成熟度,宁德时代自己的研发也就处于等级4的水平,也即是技术定型的阶段,计划到2027年提升至7~8级的水平,可能实现小批量生产。
也就是说,目前行业中全固态电池仍处于实验室研究和开发阶段。从各家公布的进程来看,2027年是全固态电池量产的一个关键节点。大部分车企包括比亚迪、丰田、小鹏等都会在这个时间点进行小批量的固态电池运行。
也有少部分激进的企业,比如本田宣布将从2025年1月开始试生产纯电动汽车(EV)用的“全固态电池”;广汽明确宣布了全固态电池技术将于2026年实现量产搭载在昊铂车型上。奇瑞也要在2026年定向运营固态电池。
业内人士给出的判断是2030年固态电池迎来产业化大突破。固态电池可能分两个阶段,2027-2029可能是一个示范的过程,主要用于中高端电动汽车;2030年-2032年,针对主流电动车使用。
也就是说,在2030年之前固态电池上车更多用于测试,测试产品性能、安全等等。此时间段内购买固态电池车的用户,说好听点是尝鲜者,换一种说法就是小白鼠。那2030年之后就能买了吗?这就要看固态电池成本能够降低多少,以及技术上能够领先现在电池技术多少,至今还有确定的答案。
3、我们真的需要全固态电池吗?
不得不承认的是,如今车企们的内卷,也加剧了全固态电池的研发进程。
在汽车领域,研发固态电池是追求电动产品性的提升,那么反过来是不是可以理解,一个电池如果能量密度高、安全性高、寿命长,那不管是不是全固态电池,都会是车企们最终的追求。
目前大多数企业研发的全固态电池能量密度在400Wh/kg,虽然比当下众多量产的液态电池密度大,但并没有突破液态电池的天花板。宁德时代麒麟电池能量密度是350Wh/kg,特斯拉4680电池能量密度是300Wh/kg。如果量产全固态的电池没有和液态电池能量密度拉开较大的差距,而液态电池成本更低的情况下,全固态电池很难普及。
以2030年为节点,留给全固态电池产业成熟期还有5年。这5年内固态电池有可能进行技术和成本的突破,但谁也不能保障,这五年内锂电池的技术和成本,不会得到进一步的提升和下降。
事实上,当下的锂电池能量密度还在不断提升,通过改变成分、配方,还可以让整车的续航、充电速度、安全性有很大的提升空间。广汽集团在广州车展上说,正在储备下一代新的电池技术,能量密度比现有电池能量密度提高不少,比固态电池密度还要高。
相关研报显示,自从锂离子电池在1991年推出以来,电池产量每增加一倍,电池价格就会下降19%。随着行业的继续成熟,锂离子这一成本还有可能继续降低。
暂且不去说锂离子电池,就以半固态电池来说,目前多家车在研究固态电池时,都选择保留少量的液态电解质,理由是,虽然相比全固态电池性能有所逊色,但半固态电池在能量密度和安全性上都较传统液态电池已经有较大提升。
假设在5年内,半固态电池技术水平实现突破,成本也达到可观的水平,那全固态电池是否还有继续研究的必要需要打个问号。
或许会有人说,追求技术的突破总没有错,但如果在应用端已经有完美的解决方案,还无限的追求,何尝不是一种资源的浪费。比如现如今汽车行业自动驾驶从一步跨越到L5后又转向研究L2+。这样的历史,是否又会在全固态电池上重演呢?
写到这里并不是要否定全固态电池的发展,只是想强调,全固态电池有自己领先的优势,但却不是“万金油”,至少现在还有很多没办法解决的难题,也不是那么很轻易的就能落地,不要过度吹捧。
对于那些说“等固态电池出来再买电的人”,保守估计三五年内是等不到成熟的落地,除非你愿意当小白鼠。三五年后,价格怎么样,品控怎么样一切都是未知数。
当然,通过发布固态电池技术,也是彰显自己实力的一种途径。在汽车领域,企业为了摆脱内卷寻求技术差异化,加码全固态电池是一个非常稳妥的选择。一场围绕“全固态电池”的竞争在全球范围内展开,只是这个全固态电池技术何时真正落地量产以及普及,依旧是未知数,理性看待即可。