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固态电池商业化进程加速,实现全面量产装车仍有难点

发布时间 2024-4-21 18:01
更新时间 2024-4-21 18:12
© Reuters.  固态电池商业化进程加速,实现全面量产装车仍有难点
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研究机构认为,半固态电池拐点已至,预计在2030年,全固态电池有望全面实现商业化。 

在全球范围内对清洁能源汽车的需求持续攀升下,能有效缓解电动车用户最为关注的“续航焦虑”和“充电时长”两大痛点问题的固态电池技术,已经成为当前市场热点。 

据东方财富Choice数据显示,自大盘于2月6日反弹以来,截至4月15日,固态电池指数涨幅超过32%,而同期的上证指数仅上涨了13.14%。代表性公司中,生产固态电池电解质材料的三祥新材在前一段时间曾10天8板,生产锂电池正极材料添加剂的东方锆业也曾4天3板。 

在能量密度、安全性、充放电性能方面的巨大潜力,让固态电池被认为是最具潜力的下一代锂电池技术,那么,拥有诸多优点的固态电池到底发展到了何种程度?距离商业化落地还有多远? 

现有产品仍以半固态为主

在4月12日的广汽科技日,广汽集团发布了广汽全固态电池技术。据官方介绍,广汽集团凭借第三代海绵硅负极技术和高面容量固态正极技术,实现了全固态电池能量密度达到400Wh/Kg以上,较当前量产的液态锂离子电池体积能量密度提升52%以上,质量能量密度提升50%以上,实现超1000公里续航,该技术将于2026年量产,搭载在昊铂品牌上。 

在此之前的4月8日晚,上汽集团旗下智己汽车正式发布了全新纯电车型智己L6。据智己汽车方面介绍,智己L6首发搭载“第一代光年固态电池”,这是行业首款量产上车的准900V超快充固态电池。其还宣称“智己L6将引领新能源汽车进入‘固态电池时代’。” 

不过,智己汽车标榜的“行业首个超快充固态电池量产上车”的说法引发了争议,部分业内人士认为智己汽车的固态电池玩的是文字游戏。实际上,智己L6搭载的电池仍是半固态电池,远未达到严格意义上的全固态电池。关于这一点,智己L6的动力电池供应商清陶能源方面也得以确认。该公司联合创始人、总经理李峥回应外界称,“这款(智己L6)固态电池属于半固态电池。” 

“固态电池能比较彻底的解决安全问题,是市场孜孜以求的,必然会实现量产装车,只是时间长短问题。”真锂研究院墨柯表示,智己的固态电池可以确定是半固态,由于少用了90%的电解液,安全系数肯定会有明显提升。 

事实上,半固态电池作为过渡阶段的产物,已有很多企业实现了量产装车。截至2023年底,东风汽车、赛力斯、蔚来等车企均已实现半固态电池搭载并实现批量生产。从电池端企业来看,赣锋锂业、孚能科技、卫蓝新能源等企业均已实现量产装车。 

中金公司研究部电力设备新能源首席分析师曾韬表示,从发展路径看,电池固态化过程是逐步降低电池电解质液态含量的过程,最终目标是根据应用场景,推出实现高能量密度、高安全的全固态电池。

专利数量佐证技术实力

正因固态电池存在诸多优点,导致产业链上游的电解质、正极材料、硅碳负极、导电剂等环节的相关企业,在二级市场上也获得了资金关注,比如投资参股生产半固态电池公司的众源新材、固态电池电解质材料及关键原材料已向清陶能源等企业送样的三祥新材、正在进行半固态电池电解液研发的丰山集团等,都曾有过不错的市场表现。 

当然,若从产品实际落地情况看,部分企业仍处于初级阶段,以前一段时间曾10天8板的三祥新材为例,其在4月2日晚发布的股票交易异常波动公告中表示,固态电池领域锆基材料为公司锆系产品下游的细分应用,公司与下游客户仍处于产品送样检测及优化阶段,尚未形成规模化销售,该领域业务收入占公司主营收入比例较小,预计占比不足1%,对公司短期业绩影响有限。 

丰山集团披露的股票交易异常波动的公告也显示,其参与投资设立的丰山全诺主要从事的电解液(锂盐、钠盐等)研发、生产、销售、技术服务,目前电解液生产销售尚处于初期销售阶段,销售金额占公司营业收入不足0.5%。 

固态电池热潮下,也不乏一些真正具备技术实力的企业。譬如锂生态头部企业赣锋锂业在2023年度网上业绩说明会上就表示,公司二代半固态电池正在研发中,电芯能量密度目前可以做到400Wh/Kg以上,高能量密度的同时保持高安全性能,可以通过针刺测试,输出功率较高,可以持续5C以上放电。4月3日,太蓝新能源宣布在“车规级全固态锂电池”研发方面取得重大进展,首发车规级 720Wh/kg全固态电池。 

那么,固态电池技术到底谁家强?这一点或从专利数量的多少可窥测出一二。 

曾韬提供的固态电池专利数据显示:国内方面,目前宁德时代专利数量超过400件,凸显行业龙头强大的科研能力;昆山清陶、国轩高科与赣锋锂业专利数量均在200件左右。其中,国轩高科专利增速维持稳定、持续发力,昆山清陶自2016年成立专利数量维持高速增长态势,科研实力在第二梯队中较为突出;卫蓝新能源2017年至今相关专利数均为一百余件,处于第三梯队;恩力能源、孚能科技与太蓝新能源专利数量均较少。海外方面,2017年以来,丰田新增专利数稳居全球第一,超过3000件;LG新能源也有超过1500件的增长。 

曾韬表示,在固态电池领域,我国企业的科研实力与专利申请速度仍有较大的提升空间。 

全固态电池商业化落地仍需等待

因电解质升级复杂性,目前固态电池仍多处于预研和中试阶段,尚未大规模量产。据证券日报报道,除富士通、村田的小规模量产,法国BlueSolutions的聚合物固态电池,SolidPower向宝马交付的样品为全固态电池外,其他的已有、在建和规划中产能均为半固态电池产能。 

墨柯表示,全球范围看,固态电池技术已经发展到了量产的前夜,三星SDI和丰田目前主要在致力于解决技术的小试、中试以及量产工艺的问题。国内会发展得慢一点,目前主要还在解决固固接触界面的技术问题,总体上离小试还有一点距离,但也不太远。一旦固态电池实现真正的量产装车,可能会对动力电池行业的发展带来颠覆性的变化,因为不管是使用的材料还是生产设备等,都有可能会有大变化,而现有的动力电池巨头就有可能陷入船大难掉头的窘境。 

作为下一代高性能锂电池,尽管各大厂商都取得了一定的突破,但业内普遍认为,全固态电池的真正实现商业化落地仍有很长一段路要走,且有很多痛点还亟待突破。 

宁德时代董事长曾毓群近日在业绩说明会上就表示,固态电池在技术层面上仍需克服固态离子扩散的基础科学问题,商品化的道路仍然漫长。尽管如此,宁德时代并未放缓研发步伐,其凝聚态电池的能量密度已达到最高500Wh/kg。 

在技术突破阶段,成本控制成为固态电池能否顺利商业化的关键因素之一。蔚来联合创始人、总裁秦力洪透露,一块150kWh的半固态电池开发成本甚至与一辆ET5的成本相当。 

华金证券曾做过测算,以蔚来2023年7月上线的150kWh电池包信息测算,其半固态电池成本约为1.7元/Wh ~2.2元/Wh,远高于同期车用方形三元电芯、铁锂电芯,两者均价分别为0.73元/Wh、0.65元/Wh。截至2024年4月3日,方形三元电芯、铁锂电芯均价已降至0.465元/Wh、0.375元/Wh。 

此外,技术上的壁垒也是全固态电池商业化的核心痛点之一。中国科学院院士孙世刚在2024年百人会论坛上表示,全固态电池面临的挑战主要是来自如何进一步提升固态电解质的离子电导率、与锂金属和高比能电极材料的匹配性,和构筑相对稳定的固固界面。已经发展的各种提升固态电解质性能的策略取得重要进展,但还需要加大力度推进固态电池产业化发展。 

在曾韬看来,固态电池产业化面临技术、成本等壁垒,目前国内企业产业化进度主要集中在小试、准固态电池小规模量产阶段,若量产过程的良率、稳定性难以保证,可能会影响固态电池产业化进程。此外,固态电池上游背靠核心材料供应商,下游目标应用场景为大容量动力电池,若上游材料生产技术和成本、下游上车进度不及预期,企业布局固态电池产能的动力或将减弱。 

从各大研究机构的预测来看,固态电池要到2030年前后实现普及。中国科学院院士欧阳明高在中国电动汽车百人会论坛(2024)表示,2030年左右,全固态电池有望实现产业化。他表示,全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一,也是下一代电池技术竞争的关键制高点,有可能会带来颠覆性风险。 

国海证券也在研报中表示,近期多家企业的固态电池在性能提升、量产进度等方面不断推进,有望加速固态电池的产业化进程,半固态电池拐点已至。预计在2030年,全固态电池有望全面实现商业化。 

(文中提及个股仅做举例分析,不做投资建议。)

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