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廣皓天
要說2024年鋰電產(chǎn)業(yè)的年度熱詞，固態(tài)電池必是其中之一。從年頭到年尾，從車企到電池企業(yè)，從國內(nèi)到國外，2024年固態(tài)電池的動態(tài)就沒“停更”過。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2024年中國新增33個固態(tài)電池新投資項(xiàng)目，同時衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰電等多家企業(yè)的項(xiàng)目進(jìn)度也在2024年提速進(jìn)入新階段。
資本市場也是一片火熱。一是固態(tài)電池概念大漲。據(jù)東方財(cái)富Choice金融終端統(tǒng)計(jì)，2024年9月24日至12月20日，A股固態(tài)電池指數(shù)累計(jì)上漲近60%。
二是資本持續(xù)加碼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2024年12月6日，國內(nèi)已有23家固態(tài)電池領(lǐng)域企業(yè)(含固態(tài)電池、固態(tài)電解質(zhì)、正極材料等)共獲得73輪融資，預(yù)計(jì)2024年全年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈融資項(xiàng)目數(shù)量和融資金額都有望超過2023年，再創(chuàng)新高。
而無論是產(chǎn)能建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，還是資本市場的積極態(tài)勢，內(nèi)因來自于固態(tài)電池“玩家”技術(shù)研發(fā)的更迭和角逐，外因則是下游需求信號釋放。
總的來說，以電池廠和整車廠為主的兩股勢力交織在2024年上演了固態(tài)電池“華山論劍”(文末附2024年全球38家固態(tài)企業(yè)研發(fā)及新品盤點(diǎn))。
傳統(tǒng)電池廠和新勢力技術(shù)競技
固態(tài)電池企業(yè)的角逐勢力主要分為傳統(tǒng)電池廠和固態(tài)新勢力，2024年依舊處于百花齊放的狀態(tài)，聚合物、氧化物和硫化物三大主流技術(shù)路線均有企業(yè)涉及。
“從材料特性和成本角度看，硫化物路線整體成本最高，離子導(dǎo)電率和能量密度等技術(shù)指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)秀；聚合物路線整體成本最低，能量密度表現(xiàn)略優(yōu)于三元鋰電池；氧化物路線在成本與性能表現(xiàn)上都居中，整體平衡性較好。”維科網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心表示。
顯然，單一的電解質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，有很多電池企業(yè)也布局了復(fù)合路線。產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度方面，聚合物路線和聚合物+氧化物混合路線發(fā)展居前，不過目前多為半固態(tài)(固液混合)，硫化物路線則是多數(shù)電池企業(yè)選定的全固態(tài)電池解決方案。
傳統(tǒng)電池廠端，寧德時代布局的是硫化物路線，預(yù)計(jì)2027年可以小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池。在2024年9月的行業(yè)大會上，寧德時代董事長曾毓群依舊稱寧德時代的全固態(tài)電池研發(fā)目前處于4分的水平，但卻罕見高調(diào)表示，對比全世界的情況，寧德時代的研究應(yīng)該算是“領(lǐng)先一大步”，或者用英文說“Second to none(首屈一指)”。
中創(chuàng)新航一直致力于開發(fā)高能量密度高安全電池整體解決方案，在行業(yè)內(nèi)最早推出400Wh/kg混合固液電池技術(shù)，也即將成為最早實(shí)現(xiàn)400wh/kg混合固液量產(chǎn)應(yīng)用的廠家。其還在2024年8月重磅推出了“無界”全固態(tài)電池技術(shù)，能量密度高達(dá)430wh/kg，容量超過50Ah，同時在電池運(yùn)行壓力、壽命、功率方面均取得重要突破，計(jì)劃于2027年裝車。
億緯鋰能的聚合物技術(shù)被用于超薄柔性電池，在動力領(lǐng)域則選定了硫化物+鹵化物復(fù)合的技術(shù)路線，正極采用811材料；固態(tài)電池計(jì)劃將分兩步走，2026年工藝突破，推出高功率、高環(huán)境內(nèi)耐受性和絕對安全的全固態(tài)電池，用于混合動力領(lǐng)域；2028年技術(shù)突破，推出400Wh/kg的全固態(tài)電池。
國軒高科在2024年5月發(fā)布了全固態(tài)電池——金石電池。該電池能量密度達(dá)350Wh/kg，單次充電續(xù)航可達(dá)1000公里。據(jù)悉，國軒高科保守預(yù)計(jì)2027年將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小批量上車實(shí)驗(yàn)，2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
欣旺達(dá)動力第二代半固態(tài)電池能量的電芯樣品已經(jīng)開始中試試驗(yàn)，產(chǎn)品能量密度>360Wh/kg；第三代聚合物復(fù)合全固態(tài)電池已完成實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證；第四代全固態(tài)電池正處于開發(fā)中。
南都電源采用氧化物路線，20Ah全固態(tài)電池于2024年亮相，能量密度可達(dá)350Wh/kg，循環(huán)壽命2000次。
三星SDI選擇硫化物路線，計(jì)劃利用該公司專有的固體電解質(zhì)和無陽極技術(shù)，在其全固態(tài)電池(ASB)產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)業(yè)界頂級的能量密度——900Wh/L，預(yù)計(jì)于2027年量產(chǎn)。
新勢力端，衛(wèi)藍(lán)新能源為佼佼者，其全固態(tài)電池采用氧化物及聚合物復(fù)合路線，計(jì)劃在2027年之前，實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的規(guī)?；慨a(chǎn)，到2030年，有望把全固態(tài)電池的銷售價(jià)格控制在0.5元/Wh以下。
太藍(lán)新能源在2024年推出了首個車規(guī)級單體容量120Ah，實(shí)測能量密度達(dá)到720Wh/kg，采用氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰金屬電池，以及無隔膜半固態(tài)電池，并計(jì)劃于2026年實(shí)現(xiàn)裝車驗(yàn)證，于2027年實(shí)現(xiàn)無隔膜全固態(tài)電池批量生產(chǎn)。
恩力動力采用硫化物電解質(zhì)，并在2024年實(shí)現(xiàn)硫化物基固態(tài)電解質(zhì)離子導(dǎo)電性再創(chuàng)新高，室溫離子電導(dǎo)率>5X10^10 S/cm。
車企的固態(tài)雄心
車企作為下游端，不僅是重要參與者，更是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵推動力量。在2024年，固態(tài)電池頻繁出現(xiàn)在各大車企的新品發(fā)布會上或戰(zhàn)略規(guī)劃中。
國內(nèi)車企方面，上汽、一汽和吉利三家公司進(jìn)入2024年中國60億元全固態(tài)電池研發(fā)補(bǔ)貼名單。其中，上汽宣布將從2026年開始量產(chǎn)能量密度為400Wh/kg的全固態(tài)電池，2027年實(shí)現(xiàn)裝車量交付；一汽20Ah全固態(tài)樣品電芯已經(jīng)開發(fā)完畢，電芯能量密度可到375Wh/Kg，2027年小規(guī)模示范性量產(chǎn)；吉利自研的全固態(tài)電池能量密度達(dá)400Wh/kg，并完成了20Ah電芯的制備。
奇瑞宣布全固態(tài)電池2026年投入定向運(yùn)營(上車)，2027年批量上市；廣汽目標(biāo)在2026年完成全固態(tài)電池開發(fā)；長安計(jì)在劃2025年實(shí)現(xiàn)20Ah全固態(tài)樣品能量密度350Wh/Kg，于2027年實(shí)現(xiàn)電芯容量60Ah，能量密度400Wh/Kg以上，并開始裝車驗(yàn)證，2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。
海外車企方面，大眾投資的固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape完成了一項(xiàng)耐力測試，結(jié)果證明，固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)50萬公里的超長壽命，并且?guī)缀醪粫霈F(xiàn)續(xù)航衰減；本田將從2025年1月開始試生產(chǎn)純電動汽車用的“全固態(tài)電池”；豐田汽車的下一代固態(tài)電池已經(jīng)獲得日本政府方面的認(rèn)證，將于2026年進(jìn)行量產(chǎn)；現(xiàn)代將在2025年1月開始生產(chǎn)全固態(tài)電池。
從布局路徑來看，與電池企業(yè)緊密攜手，是車企搶占固態(tài)電池技術(shù)高地的重要手段之一。最著名的案例當(dāng)屬衛(wèi)藍(lán)新能源和清陶能源。
衛(wèi)藍(lán)新能源的360Wh/kg半固態(tài)的電池包已于2024年在蔚來汽車換電站陸續(xù)投入運(yùn)營，是國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)半固態(tài)裝車應(yīng)用的企業(yè)之一。
清陶能源背后有三家車企的融資注入，分別為上汽、廣汽和北汽，其中與上汽的合作最為緊密。上汽集團(tuán)曾三次參與清陶能源的融資，累計(jì)投資約29.835億元，間接持有約15.29%股權(quán)，為清陶能源第一大產(chǎn)業(yè)投資人。雙方還成立了合資公司上汽清陶，目前首條全固態(tài)電池產(chǎn)線已經(jīng)立項(xiàng)，計(jì)劃2025年年底完工。
此外，孚能科技在2024年9月與江鈴集團(tuán)新能源開啟固態(tài)電池戰(zhàn)略合作，此前半固態(tài)電池已供應(yīng)東風(fēng)旗下嵐圖追光。
海外車企則主要投資的是歐美固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)。例如，大眾與QuantumScape，通用與Solid Energy Systems，戴姆勒與Factorial ，寶馬與Solid Power等，而且這些企業(yè)的固態(tài)電池研發(fā)均在2024年取得了重要進(jìn)展。
2027年或成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)
整體來看，無論是電池廠，還是車企，都于2024年在技術(shù)路線上挖掘了多種可能性，并在各自的路線上逐漸邁入新階段。從上述企業(yè)披露的時間表來看，2027年或成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，業(yè)界寄予厚望的全固態(tài)電池將在這一年進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)元年，并逐步邁向快速上升期，預(yù)計(jì)整體會在2030年實(shí)現(xiàn)新的突破。
至于應(yīng)用領(lǐng)域，新能源汽車是固態(tài)電池的應(yīng)用先鋒，多家車企將2027年定為量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)；同時低空與儲能市場也被視為固態(tài)電池的兩大新藍(lán)海，相關(guān)應(yīng)用場景正在迅速崛起。
但綜合而言，固態(tài)電池目前還有很多基本的科學(xué)問題待解決，如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等。而在突破這些科技問題后，更難的挑戰(zhàn)是產(chǎn)業(yè)化，成本問題首當(dāng)其沖。
盡管道路是曲折的，但前途是光明的?？梢灶A(yù)見，持續(xù)的研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新以及政策持續(xù)賦能，固態(tài)電池將逐步跨越技術(shù)鴻溝，邁向產(chǎn)業(yè)化，重塑新能源行業(yè)格局。
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