在固态电池战场,只有中日两国在扎实投入了。
在丰田日产松下之后,本田也宣布了固态电池,计划从2025年1月开始试生产纯电动汽车(EV)用的“全固态电池”,续航里程将增加至2倍。本田在说明会上还公开了试验设备。记者进入内部后发现,这里的管理体制十分严格,控制湿度不超过0.1%。
在中国市场,车企一窝蜂量产固态电池,从车企到动力电池企业,纷纷公布了各自固态电池研发的最新进展以及相关的量产规划节奏。
在2024全球创新大会上宣布,奇瑞宣布鲲鹏固态电池,切掉电池一角,不冒烟不燃烧,仍能供电,计划在2026年实现固态电池的定向运营、2027年批量上市。
按照规划,上汽集团计划在2026年四季度实现全固态电池量产。广汽集团计划将于2026年实现全固态电池装车,并率先搭载在昊铂车型上。
此外,还包括欣旺达、国轩高科、丰巢能源等电池厂家都公布了固态电池技术,现在又多了华为。在11月5日,华为公布最新的硫化物固态电池专利,名称为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》。
宁德时代和比亚迪,虽然对固态电池严格保密,但也在大力投入推进。消息指出宁德时代将全固态电池研发团队扩充至超 1000 人。今年一季度,宁德时代引进了几十个固态电池初创公司和中科院背景的技术骨干,每年开工资就得 10 个亿。
国内的固态电池量产,到底有多少营销的成分和水分,现在还说不清,但是2~3年之后就会见分晓。
在固态电池战场,主要是欧洲、日本、中国、韩国这几方势力在角逐。现在欧洲最大电池厂商Northvolt破产,看起来有点悬了,韩国三星在固态电池的投入力度不足,现在中国的对手主要是日本了。
日本主流车企都已经投入这个赛道了,本田动真格了
早在2023年,日产、丰田、松下都宣布固态电池研发成功以及量产时间节点。2023年2月,日产最早宣布全固态电池研发成功,2025年开始试生产,2028年生产一款由固态电池驱动的全新电动汽车。
该电池完全去除了电池中的液体元素,大大提高存储和电力传输的效率,将能源密度提高一倍,充电速度提高三倍。去年7月,丰田宣布固态电池研发成功,充电10分钟,续航1200公里,丰田固态电池生产计划也已经获得日本政府批准,并将于2026年开始正式生产。
去年12月,松下也首次公开快充全固态电池,10%充到80%只需3分钟。
现在轮到本田,本田官方已经公开亮相自研全固态电池面向量产化的示范生产线。该生产线位于日本栃木县的Honda技术研究所。
中日在固态电池战场上,都是一窝蜂扎堆量产。中国有多少厂商在蹭固态电池概念,暂未可知,但从本田公开的生产线来看,它是动真格,不是玩营销。
本田生产线从电极材料的称量、混炼,到涂装、辊压,再到电池的组装、化成以及模块的组装,各道工序的验证设备一应俱全,相关厂房已于2024年春季竣工,目前验证所需的主要设备已基本搬入完成。该示范生产线将于2025年1月启用,在推进电芯规格开发的同时,还将针对各道工序的量产技术和量产成本等方面进行验证。
日本反对电动化,但私下又低调推进固态电池研发,原因在于,日本车企把固态电池当成一根救命稻草,在全球范围,中日优势最大、技术储备最强、决心最大。
从技术专利储备来看,日本实力雄厚,早早就跑步进入了固态电池的研究领域,积累了丰富的专利和技术。丰田在全固态电池领域布局早、投入大,拥有超过 1300 项全固态电池专利,处于全球领先地位。截止到2024年5月,日本在全球固态电池专利申请数量上占据了近四成,这个比例相当可观。
在固态电池上,有硫化物、氧化物以及聚合物多种路线。中国选择的是硫化物路线。硫化物的离子电导率高,有些材料甚至超过了液态电解质,并且材料比较柔软,容易加工,与正负电极界面可以很好的贴合在一起。硫化物电解质可以让固态电池的能量密度大、功率大、充放电都很快,长循环寿命,华为和宁德都选择硫化物技术路线。
华为近期的一个固态电池技术专利显示,它把液态锂硫电池里多硫化物(LiSx)穿梭效应导致的容量衰减问题给解决了,具备更高的能量密度、更好的热稳定性、更长的循环寿命。
但硫化物路线虽然理论上是很好的固态电解质材料,缺点就是热稳定性差,安全性还有待验证。
不同于中国全部押注在硫化物路线,日本是多条线都在押注。丰田、本田、日产、日立选择了硫化物电解质的技术路线。而富士电气、小原股份选择了氧化物电解质,松下和三洋选择了卤化物和聚合物电解质的路线。
相对日本的技术专利雄厚,中国的优势在于资源与成本。中国硫化锂电解质市场规模1800亿,硫化物固态电解质市场规模3900亿,两项合计占硫化物固态电池成本近70%!粤桂股份拥有亚洲第一,世界第二的硫铁矿,它的品位是32%,含硫48%,独占全国85%的硫矿。
因此,中国在固态电池上,硫化物资源自主化程度更高。
国内也在务实的推进,解决难题与短板。宁德时代目前的方案能将三元锂电池的能量密度做到 500 Wh/kg,比现有电池提升 40% 以上,但充电速度和循环寿命还未达预期。
负极材料也是固态电池的关键创新环节之一。目前石墨负极材料的可逆比容量已接近理论比容量372mAh/g。为提升锂电池的能量密度,需开发更高比容量的负极材料。
硅基负极理论比容量是石墨的10倍,是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料。采用硅基负极材料的锂电池质量能量密度可以提升8%以上,同时每千瓦时电池的成本可以下降至少3%。
前段时间,国家知识产权局披露,华为公开了硅基负极材料的专利,名称为《硅基负极材料及其制备方法、电池和终端》。该专利主要解决了硅基材料因膨胀效应过大导致电池循环性能低的问题,提高负极的循环稳定性。
从目前来看,华为从硫化物体系到硅基负极材料,都已经在研发推进中,扎实解决固态电池的痛点。
中国与日本都有很大的决心去研发固态电池
现在中国车企一窝蜂扎堆做增程,中国需要固态电池来扭转现在纯电汽车的不利局面,由于液态电池的续航补能短板,大量消费者倾向于购买增程或混动,增程车势头越来越好,国内要走出过渡方案一统江湖的局面,只有固态电池才能破这个局。
因此,国内研发固态电池的决心大,这事关纯电汽车的未来。
而日本是汽车大国,汽车产业事关日本的产业根基,日系三强无一例外在中国市场面临下滑的局面,因此,日本也有非常强的动力抓住固态电池这根救命稻草,在电动车的第二阶段弯道超车,从而继续维持其汽车大国的地位,保住国内GDP增长不至于过快衰退以及汽车产业超过500万人的就业人口饭碗。
从目前本田的计划来看,也符合产业路径。固态电池并非只有汽车需要,从新能源车、无人机、低空飞行器、机器人等都需要固态电池,本田考虑在飞机和摩托车等业务中采用全固态电池,计划通过量产效果降低成本,提高价格竞争力。松下已在无人机上应用固态电池。本田也愿意将工厂生产的固态电池出售给其他品牌使用。
中国有资源有成本有市场,但缺乏合力,日本缺资源,但产业链拧成一股绳
从成本、材料到技术,商业化落地,固态电池电池存在很多难点,但走到了今天,距离成功量产理论上越来越近,中日固态电池决战节点很快到来。
固态电池产业链条长,从上游的原材料,到中游的电池制造,再到下游的应用,环环相扣。上游,锂、钠、钾这些金属,还有各种氧化物,都是基础。这块儿,资源储备和技术水平直接决定了成本和性能。
中游,电池制造环节最复杂。电解质、正负极材料,各种工艺,都得精益求精。良品率、能量密度,这些指标直接决定了电池的竞争力。
下游,应用场景广泛。电动汽车是最大市场,手机、储能系统也需要,谁的产品性能好,价格低,谁就能抢占更大的市场份额。
理论上中国在固态电池上游原材料到下游应用场景都有优势。但问题在于,国内各自竞争,缺乏拧成一股绳的合力,加上很多人不愿意相信固态电池会成功,依然是观望的姿态。
而日本不同,丰田、日产、本田、松下早在2018年就在联手推进固态电池研发。日本的丰田、松下等企业像火车头一样,彼此放下了内部竞争角力的执念,而是以合作大于竞争的理念,带动了整个产业链的协同发展。
但国内,宁德时代、比亚迪、华为、奇瑞等都是各自研发。在资金与技术上,没有形成合力。
对于国内企业来说,争夺先机依然重要,与其喊口号强调“新能源取代油车”,不如在电池研发上扎实推进,在固态电池上跑赢日本。中国有资源有成本有市场,但缺乏合力,日本缺资源,但产业链拧成一股绳,不要小看日本弯道超车的决心与能力,放弃各自为战,产业链巨头强强联合,或是在固态电池上更早成功,避免被日本弯道超车的关键。