5月17日,又一家电池供应商——国轩高科(002074.SZ)的股价出现涨停,直接原因是其当天发布了5C超快充G刻电池、高镍三元星晨电池、全固态金石电池等多款新产品及新技术。同时,在国轩高科带动下,当天二级市场固态电池概念股也持续走高。
而在4月初,天赐材料、新纶新材在同一天的午后直接涨停,期间德福科技、翔丰华、上海洗霸、三祥新材、高乐股份、丰元股份、紫江企业等10余股也陆续涨停,同时当升科技、硅宝科技、容百科技等涨幅均超过了10%。它们共同的联系,均是固态电池概念股。
掀起这一波热潮的直接推动力来自于新能源车企。
4月9日,广汽埃安旗下昊铂品牌宣布,将于4月12日发布昊铂全固态电池。根据广汽介绍,该电池采用了100%固态电解质,能量密度高,单体具备超强本征安全,计划2026年上车,将首先搭载于昊铂车型,可轻松实现超1000公里续航。早前一天的4月8日,上汽集团旗下智己L6亮相,据称该车型搭载行业首个量产上车的“超快充固态电池1.0”。
固态电池落地应用的时代已经来临?或许答案并不如此简单。
就在不久之前,国内电池行业老大——宁德时代董事长曾毓群在接受媒体采访时,还曾对固态电池即将商业化的说法持质疑态度。彼时,丰田称固态电池最早将于2027年投入使用,但曾毓群表示,电动汽车固态电池距离商业化还有数年时间,这项技术还不够完善,缺乏耐用性,且仍然存在安全问题。
“我们完全支持固态电池,我在这方面已经投资了10年。我几乎每个月都会了解研发人员在固态电池方面的工作,所以我知道所有的进展。”他说。
有相关车企电池专家告诉腾讯汽车《远光灯》:“目前国内无论是车企,还是电池供应商都具备了半固态电池的量产能力,预计在2025年可实现大批量上车,但全固态电池仍然还停留在正负极材料的突破阶段,尽管具备了相应的生产能力,但由于材料还未解决的问题,导致近几年内都无法实现量产。”
何为固态电池?最简单的理解就是使用固态电解质的电池。
从电池结构来说,目前广泛应用的锂离子电池,内部是由正极材料、负极材料、电解液、隔膜这4大主要材质所组成,起到了传送离子、传导电流的作用。这类电池在业内也被称为“液态电池”,主要是因为内部有液态电解液的存在,但这种有机溶剂具有易燃性、高腐蚀性,同时抗氧化性较差,且无法解决“锂枝晶”问题,因此存在热失控风险,也限制了高电压正极、锂金属负极等高能量材料的使用。
而固态电池的结构更简单,内部仅有正极材料、负极材料、固态电解质这3大主要材质。相比液态电池来说,其实就是将原本的电解液,部分或全部替换成了固态电解质。这不仅解决了上述电解液所遇到的问题,同时还能够大幅提升电池的安全性、能量密度等。当然,由于固态电池换上了全新的结构和材料,同时生产工艺相对液态电池更为复杂,成本也更高,因此,目前依旧是现有材料体系长期潜在技术方向。
以目前应用范围最大的新能源汽车市场为例,固态电池被称为最具潜力的“下一代动力电池”,所具备的高达500Wh/kg的能量密度、耐高温抗穿刺的高安全性,以及宽温域工作窗口等众多优点,能大幅降低纯电动车自燃爆炸的风险,且能轻松让续航里程超过1000km,仅5分钟即可将电量充满,还能在高温或寒冷等极端环境下保持稳定使用。
可以说,未来固态电池一旦能量产上车,新能源汽车全面取代燃油汽车将再次加速,而随着我国新能源汽车的快速渗透,固态电池的需求也将会得到强有力的支持,更不用说在生活中常见的植入式医疗设备、无线传感器等微电池领域,以及下一代的储能领域等等,都是固态电池可发挥的领域。
当然,固态电池当前的缺点也很明显,就是“高成本”。无论是含有稀有金属的固态电解质、正负极全新材料研发和应用等成本方面,还是更严苛的生产工艺、量产设备、质量控制等方面,综合来看,全固态电池的成本将明显高于现有的液态电池。
这个“缺点”让已经花了10年时间搞研发的宁德时代依旧感到棘手,曾毓群曾表示:“宁德时代在一通研究下来之后,发现固态电池当前还是面临着许多亟待突破的基本科学问题,存在一些障碍,量产非常困难。”
“为固态而固态,在安全上并无特别大的优势,但成本又巨高,这些都是问题,最终宁德时代得出的结论还是太难了。”这位中科院物理所凝聚态物理博士毕业的技术专家,依旧认为当前的固态电池尚处在第一步技术路线突破阶段。
无独有偶,长安汽车也预计到2030年推出包括液态、半固态和固态在内的8款自研电芯。
东风汽车在2019年已完成了初代固态电池系统开发,当前正在研发第二代固态电池,预计2024年内可实现量产搭载,能让整车续航里程超过1000km。不过,第二代固态电池是否为全固态目前还不得而知。
关注固态电池发展和拥有技术储备的并不只是中国,其实海外也一直在主攻全固态路线,并力争在2025年集中量产,2028年实现大规模商业化。他们基本都主要通过自行研发、联合研发及投资初创公司等多种方式进行,以全固态路线为主,材料体系选择多样,技术迭代迅速,其中部分企业已交付A样。
欧美地区具有代表的厂商有Solid Power、SES、Quantum Scape等,其中初创企业风靡,商业化进程较快,着重于推动电动车产业链本土化,并以创新为主打,风格则是快速融资上市为主要目的,技术路径多为聚合物电解质和氧化物电解质。
同时也有车企绑定电池厂共同研发,并提前布局固态电池技术的,这方面海外车企还处于领先地位。诸如:德系的梅赛德斯-奔驰,投资Factorial Energy和辉能科技,并共同研发,计划在2025年后将固态电池技术整合到奔驰旗下的多款纯电动车型中,同时在未来5年内实现批量生产。
德系的宝马则自建电芯研发中心来攻克固态电池技术,计划在2026年实现固态电池突破性进展并随后实现量产;同时还投资了Solid Power并签署合作协议,计划在2030年全面实现固态电池的量产和应用。
美系的通用集团选择投资锂金属电池公司SES,签订全球首个车用锂金属电池A样品开发合作项目,以及投资了固态电池初创企业Soelect,并开发固态电池技术。而福特与宝马相同,都选择了投资Solid Power并签署合作协议,从2022年开始在实际中搭载并测试其固态电池。
日本地区的代表厂商不仅包括了丰田、日产等车企,还有给特斯拉提供电池的松下。日本厂商由于普遍较早布局固态电池,因此也通常采用企业和机构联合研发的形式推进,并助攻硫化物固态电解质,以及全力搭建硫化物技术体系。
如今,他们正希望凭借固态电池在新能源领域弯道超车。
最具代表的丰田除了计划在2025年前实现全固态电池小规模自行量产,且率先应用在混动车型,随后计划在2023年前推出搭载全固态电池的纯电动车型之外,还与松下在2019年进行了合作,并设立研发、生产纯电动车等车在电池的合资公司,也同样致力于开发、量产固态电池。
在海外电动车领域占据优势的日产,在发展路线上与丰田基本相同,也是自产和与松下合作的双管齐下模式,已在2022年建设了叠层软包全固态电池电芯试点生产设施,在2024年建造了固态电池试点工作,并计划在2028年推出搭载全固态电池的纯电动车型。
而日系三强的本田在2018年通过与丰田、日产和松下的联合研发固态电池项目,获得了1400万美元的资金支持,并在2024年建设全固态电池示范生产线,计划在2025-2030年间陆续实现装车应用。
综合来看,海外厂商在全固态电池的整体布局处于领先地位,并使用大额补贴来抢先押注电池技术。在欧洲国家中,德国研发布局投入最大;美国则由能源部出资,初创公司主导研发,并与众多车企达成合作,目标在2030年达到能量密度500Wh/kg。
日本打造车企和电池厂共同研发体系,政府资金扶持力度超2千亿日元(约100亿元人民币),力争2030年实现全固态电池商业化,能量密度目标500Wh/kg。韩国政府泽提供了税收抵免支持固态电池研发,叠加动力电池巨头联合推进,目标于2025-2028年开发出能量密度400Wh/kg的商用技术,2030年完成装车。
国内半固态2025年可批量装车
全固态仍在突破中
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