近日,市場又傳來了諸多參與固態(tài)電池技術(shù)研究的企業(yè)最新動態(tài)。
4月23日,有外媒報道稱,本田公司正獨力展開全固態(tài)電池研究,今年將開始生產(chǎn)技術(shù)驗證。
同在當(dāng)天,有消息稱,寶馬表示預(yù)計到2030年,將固態(tài)電池技術(shù)運(yùn)用在乘用車上,并計劃在2025年率先推出一款“示范車”。
4月22日,現(xiàn)代汽車也宣布了“公司正在開發(fā)固態(tài)電池,并計劃在2030年大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池汽車”的消息。
時間再往前,據(jù)悉,4月14日,蜂巢能源與中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所共建的固態(tài)電池技術(shù)研究中心正式成立并舉行了簽約揭牌儀式;
4月9日,贛鋒鋰業(yè)宣布擬投資22億元建設(shè)包括高比能固態(tài)電池超薄鋰負(fù)極材料在內(nèi)的項目;
事實上,“多才多藝”的固態(tài)電池被眾多企業(yè)青睞,并不足為奇。
據(jù)悉,固態(tài)電池是以固態(tài)電解質(zhì)取代目前主流的液態(tài)電解質(zhì),企業(yè)可選用更利于提高能量密度的電極材料,同時簡化封裝和冷卻系統(tǒng),這使得同一體積的電池系統(tǒng)可以承載更多能量,提高電池續(xù)航能力。
同時,采用固態(tài)電解質(zhì)可以避免液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中形成的界面膜和鋰枝晶導(dǎo)致的相關(guān)問題,固態(tài)電池的循環(huán)性和使用壽命也得到了極大提升。
更重要的是,一旦動力電池受損而釋放出龐大熱量,液態(tài)電解質(zhì)容易令整個電池著火,而固態(tài)電解質(zhì)則可極大降低電池發(fā)熱帶來的風(fēng)險。
正式憑借高能量密度、安全性、循環(huán)壽命等方面的優(yōu)勢,固態(tài)電池成為下一代電池技術(shù)“扛把子”的有力競爭者,并被業(yè)內(nèi)寄予厚望。
然而,雖然目前“大熱”的固態(tài)電池“看起來很美”,但由于涉及到電池技術(shù)的巨大革新,真正意義上的全固態(tài)電池似乎還需要假以時日才能和我們“見面”。
今年4月,寧德時代董事長曾毓群曾在接受媒體訪談時直言:“ 3-5年內(nèi)能搭載到新能源汽車上的,都不是全固態(tài)電池”。
不過依照參與企業(yè)給出的“規(guī)劃時間表”,業(yè)內(nèi)預(yù)計,固態(tài)電池技術(shù)真正成熟可能需要等到2025年前后,真正具備量產(chǎn)能力可能需要等到2030年前后。屆時,電池行業(yè)的格局或?qū)⒂瓉?ldquo;劇變”,而抓住此機(jī)遇的“入圍”企業(yè)或?qū)⒃谖磥硇履茉搭I(lǐng)域占據(jù)更多的主動權(quán)。
01、技術(shù)革新從來不會一蹴而就
“這是一種這樣的技術(shù):當(dāng)你覺得已經(jīng)完成了90%,幾乎達(dá)到目標(biāo)時,你突然意識到剩下的10%比前面的90%困難得多。”國外車企Fisker創(chuàng)始人Henrik Fisker在上月初表示,公司已經(jīng)放棄固態(tài)電池計劃。據(jù)悉,早在2018年以前,F(xiàn)isker就已經(jīng)在“默默”研發(fā)固態(tài)電池。
固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)之難可見一斑。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,固態(tài)電池核心技術(shù)難點主要在于電解質(zhì),而根據(jù)電解質(zhì)的不同,目前科學(xué)界又將其分為三類:聚合物、硫化物和氧化物。
從企業(yè)參與技術(shù)路線來看,日韓企業(yè)(豐田、三星SDI等)由于在硫化物領(lǐng)域積累深厚,多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線,壓重注打造全固態(tài)電池;而中國企業(yè)(清陶發(fā)展、衛(wèi)藍(lán)新能源、輝能科技等)多采用氧化物為主,更有可能采取從固液混合/半固態(tài)電池到全固態(tài)電池過渡的形式分步實現(xiàn);歐美企業(yè)在聚合物、氧化物、硫化物路徑選擇上相對更均衡。
但不管是基于哪種固態(tài)電解質(zhì)材料的技術(shù)路線,參與企業(yè)均面臨不小的挑戰(zhàn)。
其中,氧化物材料的柔韌性比較差,界面接觸較差,這會導(dǎo)致界面阻抗增加;聚合物則存在著導(dǎo)電率過低的問題,比現(xiàn)在液態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率低4-5個數(shù)量級;硫化物固態(tài)電池則面臨電解質(zhì)對空氣敏感、制造條件苛刻、原材料昂貴、規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)不成熟等問題。
同時,即使技術(shù)的難點得以攻克,并不斷走向成熟后,固態(tài)電池想實現(xiàn)全面應(yīng)用到動力電池領(lǐng)域,也還需要經(jīng)過成本控制、供應(yīng)鏈調(diào)整、裝車驗證等多個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
這樣看來,電池技術(shù)想真正從“液態(tài)”轉(zhuǎn)向“固態(tài)”,耗時許久也就不足為奇了。
02、電池革新帶來的新機(jī)遇
眾所周知,技術(shù)的革新從來都不會一蹴而就。但只要新能源行業(yè)對電池在能量密度、安全性、電池壽命等方面有更高的訴求,疊加眾多企業(yè)沿著不同技術(shù)路線,分頭行動,快速推進(jìn),相信真正的固態(tài)電池“該來的,總會來”。而隨著電池技術(shù)更新?lián)Q代,未來電池業(yè)的競爭格局勢必迎來劇變。
一方面,固態(tài)電池全面應(yīng)用到動力電池領(lǐng)域,將對現(xiàn)有電池生產(chǎn)線、材料等方面形成不小的沖擊。
以電池材料體系為例。“全固態(tài)電池的正負(fù)極及活性材料還將在很大程度上保持原有材料體系,但電解液和隔膜將被完全取代。”業(yè)內(nèi)人士指出。
另一方面,由于固態(tài)電池的參與者眾多,加上技術(shù)路線的“混戰(zhàn)”,必將會迎來現(xiàn)有供應(yīng)鏈的重塑。
事實上,這些重大變革的背后,也醞釀著巨大的市場機(jī)遇。
在液態(tài)鋰電池時代,市場份額主要集中在中日韓等少數(shù)幾家動力電池巨頭手里,這些企業(yè)憑借著多年的技術(shù)研發(fā)、積淀和資源積累,建立的行業(yè)“護(hù)城河”已經(jīng)非常穩(wěn)固,后來者“破局”的機(jī)會渺茫。
而未來固態(tài)電池時代的到來則打開了一個新通道。專注固態(tài)電池,頻頻涌現(xiàn)的初創(chuàng)企業(yè)(國內(nèi)如輝能科技、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源;國外如Quantum Scape、Solid Power等)得以與傳統(tǒng)電池企業(yè)站在同一起跑線上展開競爭;而車企則迎來了重新掌握電池技術(shù)主動權(quán)的機(jī)會:
一方面,像豐田、本田等車企直接進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)布局。另一方面也通過支持初創(chuàng)企業(yè),與他們一起快速發(fā)力,對固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)行集中單點突破(例如,Quantum Scape與大眾、Solid Power與寶馬等)。
近日,寶馬公司在發(fā)布固態(tài)電池研發(fā)消息時,就曾直言不諱地表示“電芯開發(fā)是公司電動汽車轉(zhuǎn)型的核心。”
與此同時,不同于初創(chuàng)企業(yè)的孤注一擲,在競爭格局中,作為“守擂者”的傳統(tǒng)電池巨頭們在保持領(lǐng)先位置的同時,則做好了兩手準(zhǔn)備:一邊布局固態(tài)電池,一邊繼續(xù)挖掘液態(tài)電池的改良空間。
比如在改善電池的封裝工藝方面,創(chuàng)新技術(shù)包括寧德時代的CTC技術(shù),比亞迪的刀片電池、蜂巢能源的疊片電池等;在電池正負(fù)極材料改良方面,則出現(xiàn)了摻硅補(bǔ)鋰、超高鎳電池等方向的技術(shù)研究。
在市場需求方面,據(jù)預(yù)測,到2030年,全球固態(tài)電池需求有望達(dá)到500GWh,按照專家保守估計,將形成三千億元以上的市場規(guī)模。
不難發(fā)現(xiàn),固態(tài)電池不光是一場技術(shù)上的創(chuàng)新與突破,也將成為整個動力電池行業(yè)巨大變革的“引擎”。不管是“經(jīng)驗老道”的老選手,還是已經(jīng)開始嶄露頭角的新入局者,誰能率先突破技術(shù)瓶頸,及時抓住新技術(shù)賦予的發(fā)展機(jī)遇,誰就將在這場未來的電池爭奪戰(zhàn)中獲得主動權(quán),在這場盛宴中分得更多的份額。