國內車企真的需要固態電池嗎？
時間:2024-07-30 21:34來源:車百智庫 作者:小剛
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可以說，固態江湖有任何風吹草動，幾乎都會刮起一陣市場熱論，或者資本風暴。
更何況，最近，固態電池領域的消息實在讓人目不暇接。
1
大戰一觸即發
7月18日，四川首個固態電池創新產業園項目在宜賓市啟動，總投資額高達95億元。據悉，該項目主要建設4GWh高安全電池生產線、30MWh全固態電池小試線。
隨著我國政府和企業在全固態電池領域加大投入，固態電池相關技術不斷取得突破。寧德時代于7月16日獲得的一固態電池實用新型專利授權顯示，這一專利申請號CN202420873452.X的電池測試模具及電池測試裝置，可分為夾持件和壓緊件兩部分，夾持件可裝載固態電池粉體，壓緊件可復制夾持件來進行操作。
幾乎在寧德時代獲上述專利的同時，特斯拉也公開了一則固態電池專利信息。該專利顯示，其研發團隊用新材料將電池循環壽命提升了10%，原理為富錳正極材料中加入蘇打粉（碳酸鈉），用摻雜金屬離子的方法改善材料結品性和穩定性，減少溶出和析出，降低電壓衰減。
除特斯拉，大眾汽車7月11日宣布，將大幅提高與美國初創公司QuantumScape開發的固態電池的產量，目標是將這項技術引入更多車輛。據悉，大眾汽車的電池部門PowerCo已與QuantumScape達成協議，以實現QuantumScape下一代固態鋰金屬的工業化電池技術。
此外，美國固態電池廠商Factorial于今年6月初宣布，將向其開發合作伙伴梅賽德斯-奔馳提供下一階段的固態電池B樣品。“這是世界上第一個（宣布的）向全球汽車 OEM 提供的固態電池單元 B 樣品。”Factorial方面稱。
量產方面，7月3日，國內頭部電池企業欣旺達透露，公司預計可以在2026年將聚合物體系的全固態電池成本降至2元/Wh，與半固態電池成本接近，這也是欣旺達首次對外詳細公開在全固態電池上的進展。同日，寧德時代在接受調研時表示，公司在全固態電池上持續堅定投入，技術處于行業領先水平，2027年有望實現小批量生產。
在稍早前的未來汽車先行者大會上，智己汽車聯席CEO劉濤透露，上汽集團與清陶能源聯合研發的光年固態電池將于今年10月實現量產上車。在此之前，廣汽集團表示，其自主研發的全固態電池技術并將于2026年量產搭載于廣汽昊鉑高端車型，能量密度超過400Wh/kg，續航里程將超過1000公里。長安汽車2023年業績說明會上，長安汽車董事長朱華榮表示，集團研發的半固體電池將于2026年年底上市。
據不完全統計，除上汽、長安及廣汽外，蔚來、賽力斯、哪吒等車企也宣布了半固態電池裝車量產計劃。動力電池廠商方面，寧德時代、清陶能源、中創新航、蜂巢能源、輝能科技、贛鋒鋰業、億緯鋰能、國軒高科、比克電池、欣旺達、力神電池等均公布了各自固態電池的上車計劃。
中金公司研報認為，2024年為半固態/固態電池裝車元年，蔚來、上汽、廣汽已發布固態電池方案并部分實現裝車，其余車企有望持續跟進；而海外電池廠商LGES、三星SDI等亦加速推進固態電池布局，計劃2027—2028年量產全固態電池。
2
固態電池為何讓車企瘋狂？
不同于目前主流的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，固態電池的最大特點就是使用了固體電極和固體電解質。
從液態到固態，區別看似不大，卻有研發者直呼“全固態電池的開發難度堪比攀登珠穆朗瑪峰”。那么，固態電池研發到底難在哪兒？
難就難在固態電解質的設計。
目前，研發最深入、最具前景的固態電解質可分為三類：氧化物、硫化物和聚合物。但是，無論哪一種，都有著或穩定、或性能上的缺陷，很難找到符合要求的材料。
廣泛存在的固-固界面、電池內部的電化學反應等問題，都嚴重影響著固態電池的使用壽命和安全性。并且，由于固態電解質具有脆性，在生產中極可能出現破損。這就對固態電池的組裝工藝也提出了要求。
最重要的是——成本。要知道，即使是蔚來ET7所搭載的150kWh的半固態電池，其造價也接近了30萬元。而從目前實驗室中公布的數據推算，全固態電池組造價很可能在200萬元以上。這樣的價格自然無望工業化。因此，盡管實驗室中已經取得了一系列進展，但無論從技術還是成本上來說，固態電池的量產還有一場攻堅戰要打。
那么問題來了，既然固態電池要上車這么難，為什么還要去搞？
無他，只因固態電池擊中了目前純電動汽車的核心痛點。
先說續航。目前，固態電池的能量密度能夠達到400Wh/Kg左右，遠超液態鋰電池的能量密度上限。并且隨著技術的進步，這個數字還會進一步提升。這就意味著同體積下更長的續航里程。目前的固態電池，已經可以輕松實現1000+公里的續航里程。而且固態電池不存在電解液凝固的問題，冬天的續航能力也同樣出色。可以說，如果固態電池真的得到量產，一直困擾電動汽車的續航問題將迎刃而解。
再說令很多人對電動汽車望而卻步的安全問題。不論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，都因其有機液態電解質的易燃性和高腐蝕性，存在著嚴重的自燃風險。而采用固態電解質的固態電池就可以很好地進行規避。
固態電池的快充能力也是一大亮點。由于固態電解質中離子的移動速度更快，固態電池具有更高的離子導電性，充電速度相對于液態鋰電池也就要優秀很多，充電10分鐘就能跑800公里。
除了續航、安全和充電速度方面表現優秀外，固態電池更具有體積更小、循環壽命更強等優點，可謂是電池界的“六邊形戰士”。
面對著這樣一款解決了電動汽車絕大多數問題的電池，哪個廠商會不心動？可以說，固態電池如果能夠工業化量產，那就真沒燃油車什么事兒了。
3
國內車企真需要固態電池嗎？
車企們的拉鋸戰，本質上也加速了固態電池的研發速度。
目前，國內以市場驅動為主，尚未出臺固態電池補貼政策，所以，短期仍大概率聚焦半固態電池技術，同時布局硫化物路線。
目前，包括衛藍新能源、清陶能源等廠商，也包括傳統鋰電子電池企業如寧德時代、贛鋒鋰業、比亞迪等，均在硫化物、氧化物和聚合物電解質路線上有布局。
此外，車企綁定電池廠共同研發成為布局固態電池技術的一種主流方案，但現在處于領先地位的仍是海外車企。
其中日系車企布局較早，受政策驅動，與電池企業共同研發；歐美車企則通過投資初創企業進行布局。
海外整體布局領先一大原因，是因為憑借大額補貼能搶先押注全固態電池技術。
比如日本車企和電池廠共同研發的體系支撐，當地政府資金扶持力度超2千億日元（約100億元人民幣），力爭 2030年實現全固態電池商業化，能量密度目標500Wh/kg。
韓國政府提供稅收抵免支持固態電池研發，疊加動力電池巨頭聯合推進，目標于2025-2028年開發出能量密度 400Wh/kg的商用技術，2030年完成裝車。
歐洲國家中德國研發布局投入最大。美國由能源部出資，初創公司主導研發，并與眾多車企達成合作，目標在 2030年達到能量密度500Wh/kg。
強大的性能誘惑之下，即便克服固態電池技術困難重重，但總會有人躬身入局啃硬骨頭。
所以，業內關注固態電池最新進展，還需要將眼光更多瞄向中日韓等國。
目前，電池仍占一輛新能源車成本的大頭部分，約為30%左右，是車企們控制利潤率時的首要考量因素。
根據全球能源智庫RMI公司日前發布的一份研究報告表示，電池成本在未來幾年可能會大幅下降。報告認為，自從1991年以來電池產量每增加一遍，其平均成本下降19%。所以，隨著時間推移，電池成本將不斷下降。
如若固態電池有一天技術與成本達到“Scaling Law”時刻，性能得以大幅提高，那一定不會僅作為高端車型的“享用品”，而是能搭載到更多中低端車型上做到技術平權。這既是車企們的期待，也是消費者的期待。
只是，各家車企們搭載的都是半固態電池，平均真實續航里程在600km/h左右。即便如此，但已經有某幾家車企對外宣傳最高續航可達700km/h。
國家863電動車重大專項動力電池測試中心原主任王子冬認為，固態電池量產的時間在5年內的窗口實現是有難度的。他表示，2026年前全固態電池量產的可能性非常小。
寧德時代一位研發工程師也認為，固態電池現在要突破的技術難點比較多，電解質、負極材料、界面、生產工藝方面都亟待解決。目前也有很多學者專家都在研究這個問題，這些問題不可能在短時間里得到解決。
4
結語
為追求技術上的差異擺脫內卷局面，某種程度上，固態電池的象征意義已經大于實際意義。對車企來說，存活在實驗室階段的固態電池技術，更像是一筆“風險投資”。
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
固態電池
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