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全球固態(tài)電池商業(yè)化進程加快 誰敢真正“吃螃蟹”？
時間:2017-12-08 15:16來源:中國電池聯(lián)盟 作者:朱齡
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在財政補貼退坡+雙積分政策的影響下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪變革。這意味著，動力電池產(chǎn)業(yè)的競爭加劇，倒逼企業(yè)把主要精力放在提升技術(shù)標準上。同樣，企業(yè)對電池材料的選擇將更加審慎，包括21700圓柱電池、622和811高鎳三元電池等一批新技術(shù)正在崛起。
為了更好地幫助新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)對新市場、新政策、新技術(shù)環(huán)境的變化，12月23日-25日，“洞見未來·2017年中國新能源汽車動力電池峰會”即將在廣東清遠召開。電池聯(lián)盟推出主題為“新能源政策下中國動力電池未來之路”系列報道，為企業(yè)應(yīng)對2018年產(chǎn)業(yè)變革提供參考。
12月6日，贛鋒鋰業(yè)發(fā)布公告稱，計劃以不超過2.5億元投資建設(shè)第一代固態(tài)電池鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線。值得一提的是，該條生產(chǎn)線的年產(chǎn)量規(guī)模將達到億瓦時級，并開展第一代產(chǎn)品在新能源汽車用戶的推廣和市場投放。
無獨有偶，就在前一天，易成新能的公告中也提到了“生產(chǎn)全固態(tài)電池”的內(nèi)容，年產(chǎn)規(guī)模同樣達到億瓦時級。
在各家埋頭鉆研固態(tài)電池技術(shù)的現(xiàn)階段，贛鋒鋰業(yè)和易成新能開始準備“吃螃蟹”了？
被期待的固態(tài)電池
固態(tài)電池被業(yè)界冠上諸多頭銜：“替代鋰電池”、“下一代鋰離子電池技術(shù)”、“最好的出路”……關(guān)鍵在于，現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池體系能量密度極限在350-500Wh/kg，未來很難滿足國家技術(shù)提升目標，而固態(tài)電池的能量密度能夠達到800-900 Wh/kg。加上充放電次數(shù)高、充電時間短等特性，固態(tài)電池大大提高了電動汽車的續(xù)航里程，從而進一步加強新能源汽車與傳統(tǒng)汽車市場的競爭。
不僅如此，使用固態(tài)電解質(zhì)替代鋰離子電池中的電解液和隔膜，也降低了新能源汽車的事故風險。從技術(shù)轉(zhuǎn)化的角度來看，贛鋒鋰業(yè)投建生產(chǎn)線的事例也可佐證該技術(shù)的商業(yè)潛力。
中國科學院物理研究所研究員李泓介紹，目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的大容量固態(tài)電池主要還是聚合物固態(tài)電池，即聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質(zhì)。根據(jù)加拿大魁北克水電研究所的數(shù)據(jù)顯示，電池可以使用46微米厚的金屬鋰，30微米厚聚合物電解質(zhì)以及30微米厚的磷酸鐵鋰正極構(gòu)成，在1/3C條件下循環(huán)一千多次，工作溫度在60℃到85℃，并且電池包需要具備加熱保溫功能。
國外大鱷密集發(fā)布商業(yè)化時間表
進入2017年后，國內(nèi)外企業(yè)加速固態(tài)電池商業(yè)化布局。意味著，2018年將有更多的企業(yè)進入該領(lǐng)域，而商業(yè)化進程將有更明確的時間表。
在今年9月的法蘭克福車展上，大眾公布了大規(guī)模電動車發(fā)展計劃“Roadmap E”，計劃到2030年大眾全部車型都將有電動版，投資高達700億歐元，其中500億歐元將投向動力電池。同時，大眾CEO穆倫強調(diào)：“我們已經(jīng)計劃下一代動力電池：里程超過1000公里的固態(tài)電池”。
一個月后，豐田在東京車展上“變卦”，宣布把推出固態(tài)電池產(chǎn)品的日程從原來的2022年提前到2020年。據(jù)豐田執(zhí)行副總裁介紹，豐田的固態(tài)電池能量密度可達到300 Wh/kg，甚至600 Wh/kg。如果是400Wh/kg，為60千瓦時的固態(tài)電池充電僅需10到15分鐘。
據(jù)了解，豐田的固態(tài)電池建立在鋰離子技術(shù)之上，但固態(tài)電池的耐溫性更好，而且不需要冷卻，因此尺寸更小。在性能方面，與同尺寸的鋰離子電池相比，豐田的固態(tài)電池技術(shù)可以將電池密度提升50%左右，而且固態(tài)電池能將充電時間減半。此外，由于固態(tài)電池的研發(fā)與鋰離子電池是建立在同一技術(shù)基礎(chǔ)之上，所以兩者原材料的成本差別不大。
轉(zhuǎn)眼到11月份，菲斯克（Fisker）的一項固態(tài)電池專利讓全球媒體沸騰了。這項技術(shù)可使電動汽車的續(xù)航里程達到800公里，且充電僅需1分鐘。菲斯克表示，這項技術(shù)將在明年1月的CES展上將對外展示，真正量產(chǎn)預(yù)計要到2023年，價格只有當前鋰電池的三分之一。
且不論這項技術(shù)的難度，亦或菲斯克為固態(tài)電池背書，固態(tài)電池著實在11月份又火了一把。
除了整車企業(yè)加快推進固態(tài)電池商業(yè)化進程以外，零部件供應(yīng)商大陸集團斥資30億歐元投資電池工廠，預(yù)計2024至2025年正式投產(chǎn)。相關(guān)負責人明確表示，當前較為普及的鋰離子動力電池技術(shù)不會成為大陸集團的投資方向，他們需要的是新技術(shù)固態(tài)電池，為電池能量密度和制造成本方面帶來飛躍式變化。
此外，看好固態(tài)電池的前景，戴森玩起了跨界。今年9月，戴森曾表示投資10億元英鎊開發(fā)新款電動汽車，并用相同的資金來打造固態(tài)電池。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料整理
國外企業(yè)布局固態(tài)電池商業(yè)化進程
國內(nèi)多家企業(yè)悶頭干能趕超？
相較于日本和歐美國家的高調(diào)，我國大力發(fā)展固態(tài)電池技術(shù)還處在方興未艾的時期。國內(nèi)電池企業(yè)對外的口徑出奇地一致：“目前正處于研發(fā)階段。”此次贛鋒鋰業(yè)投資建廠的消息，讓業(yè)內(nèi)為之一振。
中國工程院院士陳立泉對國內(nèi)發(fā)展固態(tài)電池持肯定態(tài)度。他表示，固態(tài)電池能夠極大改善電池安全、提高能量密度，支持固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，讓我國鋰電池產(chǎn)業(yè)從跟跑到領(lǐng)跑。
在招商證券統(tǒng)計的“2017年上半年新能源汽車電池裝機總量TOP10企業(yè)”中，有五家企業(yè)布局固態(tài)電池，分別為寧德時代、比亞迪、國軒高科、比克電池和沃特瑪。其中，寧德時代在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進展。
2017 年上半年新能源汽車電池裝機總量 TOP10 企業(yè)
近日，在全球未來出行高層論壇上，沃特瑪集團董事長秘書鐘孟光在演講中提及，沃特瑪儲備的全固態(tài)電池技術(shù)，“10Ah能量密度高于800Wh/L”。
據(jù)了解，比亞迪和比克電池相關(guān)負責人在一些媒體采訪消息中透露公司正在研發(fā)固態(tài)電池，后者已經(jīng)進入中試階段。目前國軒高科仍在埋頭搞研究，并沒有過多發(fā)聲。
此外，鵬輝能源稱公司計劃在未來2-3年內(nèi)推出固態(tài)電池產(chǎn)品。
其實，打響國內(nèi)輿論的第一槍的電池企業(yè)，當屬珈偉股份。去年11月，珈偉股份召開一場“全球首例固態(tài)鋰電池與快充電池發(fā)布會”。發(fā)布會上，向勇教授講解了固態(tài)鋰電池的構(gòu)成、優(yōu)點、用途及相應(yīng)的專利技術(shù)。但是這場發(fā)布會并沒有提及珈偉股份的研發(fā)進展。
同樣，電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)，也積極行動起來。例如，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的贛鋒鋰業(yè)和當升科技。可以說，前者是國內(nèi)首家有推進商業(yè)化的具體部署，投建一條億瓦時級的固態(tài)電池生產(chǎn)線。后者表示，公司相關(guān)固態(tài)電池方向的研究將在2020年實現(xiàn)技術(shù)成熟，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化預(yù)計在2025年以后。
而此前提到的易成新能，玩起了商業(yè)模式，通過收購的手法切入鋰電池制造環(huán)節(jié)。11月24日，易成新能公告稱，擬7000萬元收購控股股東旗下鋰電池公司——河南平煤國能鋰電公司（簡稱“平煤國能”）70%股權(quán)。
如此“大手筆”還有待觀察。根據(jù)易成新能公告年產(chǎn)10億Wh動力鋰離子電池項目可行性研究報告顯示，項目分兩期投建，建成后將形成年產(chǎn)100億瓦時的鋰電池生產(chǎn)能力。其中，一期年產(chǎn)10億瓦時的軟包單體電池的生產(chǎn)能力，二期規(guī)劃產(chǎn)能90億瓦時，投資約45億元。二期根據(jù)科研成果的轉(zhuǎn)化情況，主要生產(chǎn)全固態(tài)電池。據(jù)悉，該項目一期工程計劃于2017年底動工，2018年底試運行。二期工程計劃在一期工程穩(wěn)定生產(chǎn)后，預(yù)計2019年10月動工。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料整理
國內(nèi)企業(yè)研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展進程
裹挾著新能源汽車政策和市場前景的大潮，國內(nèi)電池企業(yè)加緊布局固態(tài)電池技術(shù)。眼看著批量化生產(chǎn)將在2020年前后出現(xiàn)，能夠跟國外巨頭站上同一起跑線。
“一夜之間這么多開發(fā)固態(tài)電池的企業(yè)涌現(xiàn)，而且看上去進展都很神速，有點技術(shù)大躍進的味道。”真鋰研究首席分析師墨柯如此描述當前的現(xiàn)象，“感覺就像從地底下冒出來一樣。”
在他看來，技術(shù)最終走向商業(yè)化應(yīng)用，首先需要走出實驗室，然后進行足夠的實證試驗，解決商業(yè)應(yīng)用所可能面對的各種問題，最后再進行小試、中試，投入應(yīng)用，而這個時間周期比較長。
舉例而言，豐田在固態(tài)電池方面的研究已有20多年的經(jīng)驗，并且產(chǎn)品裝車測試也快兩年，可是商業(yè)化應(yīng)用的時間卻在2020年。也就是說，豐田至少還要準備2到3年。
可見，我國固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化的道路并非“熱鬧開干”那么簡單。一是尋找合適的固態(tài)電解質(zhì)材料，做出可以商業(yè)化應(yīng)用的電池；二是解決大規(guī)模生產(chǎn)問題。豐田和Sakti3解決了前者，國內(nèi)的一致口徑讓人無從得知研發(fā)進展。對于后者，業(yè)內(nèi)一致看法是，現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線不適合大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池，需要一種全新的制備方法。
墨柯補充，隨著固態(tài)電池技術(shù)研究步伐加快，國內(nèi)企業(yè)未來還將面臨專利問題。據(jù)了解，豐田、魁北克、博洛雷、Sakti3等已有相關(guān)專利布局。
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