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全固态电池难吗?难,但不能给国家丢脸!

NE时代新能源  · 公众号  · 新能源汽车  · 2024-09-14 07:00

正文

最近,有消息称,政府投入60亿支持固态电池的研发,宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、吉利和卫蓝新能源等六家企业作为项目链主单位获得政府基础研发支持。


据NE时代了解,这些政府支持的固态电池项目,每一个都需要实现量产装车1000台,而且要求行驶1万公里。这个时间节点要求是2027年,甚至是最好能提前在2026年实现。这些要求都给参与企业带来了很大的压力,毕竟在此之前,还没有人做出真正的车规级全固态电池,更不说要装车上路了。


甚至有坊间传言,宁德时代的固态电池项目是曾毓群亲自担任项目组长。因为压力太大,导致他之前戒掉的烟又开始抽上了。


不难看出,国家对全固态电池的投入和期望之高,链主企业压力之大。


因此,近日在世界动力电池大会上,多家企业高层站出来,一是揭示目前全固态电池的开发现状(先倒苦水,确实有难度),二是展望在2027年这一目标节点上的进程(再难也干)


这不由得令我们想起新能源汽车当初的汗与泪。本质上,彼时的新能源汽车与现今的全固态电池有着巨大的相似性——目的都是在全球汽车产业中不打酱油,而是重度参与,甚至引领。


01.

拿到的市场不会轻易放弃

固态电池作为一个技术方向,一直伴随着液态电池的发展,也同时随着丰田固态电池上车的PR新闻一次又一次被人提起就忽略。但是由于固态电池由于固态电解质的选择、固固界面的技术难度太高,大部分电池企业都处于观望或保持少量投入的状态。


但是今年,固态电池作为行业的热点话题再次受到资本圈和产业界的关注。这里面不乏上层意识驱动、动力电池寻求新动力、新应用场景刺激等因素。


2024年的中国汽车产业与本世纪初对比,最明显的变化是什么?


那就是随着政策的引导和推动,上下游企业的共同努力,我国新能源汽车市场规模扩大为全球最大单一市场,自主品牌的名号越来越响亮,成为外资学习和拆解的对象。再到上游三电核心零部件,我国出现不少在规模和技术双领先的企业,这些企业也积极出海建厂,与LG能源、松下、SK On等日韩企业竞争。


此时回顾二十年前的新能源汽车刺激政策,虽遭遇不解,经历波折,但成果显著,“弯道超车”的目标达成。


如今全球的全固态电池竞争格局如何?


固态电池非常热,整个布局呈现出全球化,各国政府支持力度极其大,上下游产业链强互动。走在最前面的可能要数日企,天原集团常务副总经理、宜宾锂宝董事长兼总经理王政强在世界动力电池大会上指出。


在长安汽车先进电池研究院副总经理、深蓝汽车动力开发副总经理杜长虹看来,从时间维度来看,固态电池的发展阶段可分成五个阶段,国内还处于材料到电芯的开发阶段,以丰田为首的日系企业现在处于工程车化阶段


北京卫蓝新能源科技股份有限公司董事长俞会根则给出实例,日立造船已经在销售1Ah左右的硫化物全固态电池,正朝着5Ah级别硫化物全固态电池在推进。


亿纬锂能股份有限公司动力电池研究院院长何巍直言,他们看到一个很有意思的情况,产能不断在发展,新建的产能永远想建立在更先进的技术。国内现在在谈三元电池、铁锂电池,而韩国企业、日本企业希望用全固态电池实现产能升级,欧洲企业、美国企业同样的逻辑


2027年这一时间也很有深意,四川新能源汽车创新中心固态电池与新材料中心主任朱高龙说,最早是丰田、三星提出来2027年,到国内部分项目也将时间节点定在2027年。最后,2027年就变成了我们必须完成的节点。


可以看出,国内各方的态度说明一点,好不容易从虎口夺来的市场,不允许、也不会还回去。
02.
液态锂电池太没意思了

2023年深圳CIBF展会现场人头攒动,火爆异常。我和行业朋友在展会现场碰头聊天,对方跟我吐槽,“现在的动力电池行业太没有意思了,所有的话题都是降本,降本,很多的新技术都不愿意尝试了”。

这是整个新能源汽车产业的现状。由于近几年新能源行业内卷,大部分电动车企都是亏损卖车,降本成为很多企业决策的“指挥棒”,很多的技术和产品都要为降本来服务。而动力电池作为电动车的最大成本项,也成为了降本的重头戏。

动力电池材料体系大幅度转向磷酸铁锂,因为成本更低。高能量密度的正极材料以及相应产品的开发失去动力,企业更多在Pack层面做文章,提升电池系统的体积能量度和成组效率,在有限的空间里面装更多的电量,跑更长的续航。

甚至在高端车型上,为了同时满足长续航和快充的要求,企业也在积极开发4C磷酸铁锂电池。

因为磷酸铁锂材料相对三元材料的安全性,企业在电池系统层面也开始做减法。可用可不用的就不用,一定要用的也考虑减量。

电池技术的迭代,本质上是不同材料体系之间的竞争,其演进历史是人类“驯服”不同材料的过程,努力在能量密度、安全、成本等维度之间寻求平衡。

在液态锂电池前面没太多空间可操作的情况下,固态电池,能够平衡多重需求的“终极电池”,就代表着未知、潜能、希望、活力。

固态电池企业开始愿意为新的技术、新的材料进行技术开发和投入。比如高镍正极材料、硅碳负极材料、锂金属负极,甚至是其他的高能量密度的正负极材料;同时固态电解质和固态电池的制备也涉及到一些新的制备工艺,这些也需要一些装备企业的共同研发参与。

在应用方面,低空经济的火热,垂直起降电动飞行器eVTOL成为各个地方政府的发展方向。而eVTOL对于电池高能量密度、高功率密度,现有的电动车用液态锂电基本无法满足其要求,使得固态电池找到了实际应用的机会。于是,各种投资人和产业都开始关注固态电池。

03.
虽谨慎,但朝着目标节点坚决前行

虽然关注在加强,但电池产业界对全固态电池仍保持相对谨慎的态度。

动力电池领军企业宁德时代、比亚迪如此看:

宁德时代董事长曾毓群:关于全固态电池的进展。我们在全固态电池上,已经投入了7~8年的时间进行研究。研发全固态电池的关键,在于对材料和化学体系的研究,其中最难的就是“固-固界面”问题。如果用数字1到9,表示固态电池的技术和制造成熟度,1是刚开始涉及这一领域,9是技术成熟,可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右,只是做出了一些器件样品,进行一些实验验证。这些器件的使用,有很多边界条件,如要在6000个大气压下,才实现较高的低温性能等。这意味着这些器件还无法投入市场应用。我们目前的研究进展也处在4左右,但是对比全世界的情况,我们的研究应该算是“领先一大步”,或者英文叫做Second to none。

深圳市比亚迪锂电池有限公司CTO孙华军:固态电池目前面临产业化的挑战,我们希望更往前走一步,但是固固界面的问题,电池做大之后高电池压力不一定解决问题,我们目前还是碰到了非常多工程类的问题,现在我们还是想办法降低运行压力,包括硫化氢气体等的管控,也是产业化里面会碰到的。

对于全固态电池的产业化,我们分成两个阶段:2027—2029年可能是示范的过程,有了这样的基础可能2030年之后有一定的拓展,这是大的方向。

另外,全固态电池链主企业之一,长安杜长虹:国内这轮调研下来之后,我们认为面向商品化的全固态电池还不能实现从材料到电芯、到工艺的全流程。而且受制于此,可能全固态会优先在深空、深海、无人机领域来使用。我们预计,长安2025年将推出20Ah全固态电池,2030年实现量产装车、小规模示范运行,2035年达到大规模装车。

但是,也有企业认为车用全固态电池虽有难度,但态度很坚决,信心十足。这家企业就是卫蓝。

俞会根表示,对于2027年来讲,整车上小规模进行验证是可以实现的。虽然说难度很大,比如大几百辆、上千辆的车在2027年采用全固态在路上跑,我觉得是完全可以的,对于卫蓝来讲,当下硫化物全固态电池今年会有销售额,聚合物复合全固态今年一定会完成A样。曾总讲4级,我觉得我们跟4级差不多。

即便如此,对于车用的200Ah级别的全固态电池,难度确实非常大,但作为一项任务,就算没日没夜的干,也必须干出来,不能给自己丢脸,更不能给国家丢脸。