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国内车企真的需要固态电池吗？

时间:2024-07-30 21:34来源:车百智库 作者:小刚
点击: 次
今年以来，固态电池概念持续火爆，国内外各大车企、电池供应商、科研院所的技术竞争持续升温。
 
可以说，固态江湖有任何风吹草动，几乎都会刮起一阵市场热论，或者资本风暴。
 
更何况，最近，固态电池领域的消息实在让人目不暇接。
 
1
大战一触即发
 
7月18日，四川首个固态电池创新产业园项目在宜宾市启动，总投资额高达95亿元。据悉，该项目主要建设4GWh高安全电池生产线、30MWh全固态电池小试线。
 
随着我国政府和企业在全固态电池领域加大投入，固态电池相关技术不断取得突破。宁德时代于7月16日获得的一固态电池实用新型专利授权显示，这一专利申请号CN202420873452.X的电池测试模具及电池测试装置，可分为夹持件和压紧件两部分，夹持件可装载固态电池粉体，压紧件可复制夹持件来进行操作。
 
几乎在宁德时代获上述专利的同时，特斯拉也公开了一则固态电池专利信息。该专利显示，其研发团队用新材料将电池循环寿命提升了10%，原理为富锰正极材料中加入苏打粉（碳酸钠），用掺杂金属离子的方法改善材料结品性和稳定性，减少溶出和析出，降低电压衰减。
 
除特斯拉，大众汽车7月11日宣布，将大幅提高与美国初创公司QuantumScape开发的固态电池的产量，目标是将这项技术引入更多车辆。据悉，大众汽车的电池部门PowerCo已与QuantumScape达成协议，以实现QuantumScape下一代固态锂金属的工业化电池技术。
 
此外，美国固态电池厂商Factorial于今年6月初宣布，将向其开发合作伙伴梅赛德斯-奔驰提供下一阶段的固态电池B样品。“这是世界上第一个（宣布的）向全球汽车 OEM 提供的固态电池单元 B 样品。”Factorial方面称。
 
量产方面，7月3日，国内头部电池企业欣旺达透露，公司预计可以在2026年将聚合物体系的全固态电池成本降至2元/Wh，与半固态电池成本接近，这也是欣旺达首次对外详细公开在全固态电池上的进展。同日，宁德时代在接受调研时表示，公司在全固态电池上持续坚定投入，技术处于行业领先水平，2027年有望实现小批量生产。
 
在稍早前的未来汽车先行者大会上，智己汽车联席CEO刘涛透露，上汽集团与清陶能源联合研发的光年固态电池将于今年10月实现量产上车。在此之前，广汽集团表示，其自主研发的全固态电池技术并将于2026年量产搭载于广汽昊铂高端车型，能量密度超过400Wh/kg，续航里程将超过1000公里。长安汽车2023年业绩说明会上，长安汽车董事长朱华荣表示，集团研发的半固体电池将于2026年年底上市。
 
据不完全统计，除上汽、长安及广汽外，蔚来、赛力斯、哪吒等车企也宣布了半固态电池装车量产计划。动力电池厂商方面，宁德时代、清陶能源、中创新航、蜂巢能源、辉能科技、赣锋锂业、亿纬锂能、国轩高科、比克电池、欣旺达、力神电池等均公布了各自固态电池的上车计划。
 
中金公司研报认为，2024年为半固态/固态电池装车元年，蔚来、上汽、广汽已发布固态电池方案并部分实现装车，其余车企有望持续跟进；而海外电池厂商LGES、三星SDI等亦加速推进固态电池布局，计划2027—2028年量产全固态电池。
 
2
固态电池为何让车企疯狂？
 
不同于目前主流的锂离子电池和锂离子聚合物电池，固态电池的最大特点就是使用了固体电极和固体电解质。
 
从液态到固态，区别看似不大，却有研发者直呼“全固态电池的开发难度堪比攀登珠穆朗玛峰”。那么，固态电池研发到底难在哪儿？
 
难就难在固态电解质的设计。
 
目前，研发最深入、最具前景的固态电解质可分为三类：氧化物、硫化物和聚合物。但是，无论哪一种，都有着或稳定、或性能上的缺陷，很难找到符合要求的材料。
 
广泛存在的固-固界面、电池内部的电化学反应等问题，都严重影响着固态电池的使用寿命和安全性。并且，由于固态电解质具有脆性，在生产中极可能出现破损。这就对固态电池的组装工艺也提出了要求。
 
最重要的是——成本。要知道，即使是蔚来ET7所搭载的150kWh的半固态电池，其造价也接近了30万元。而从目前实验室中公布的数据推算，全固态电池组造价很可能在200万元以上。这样的价格自然无望工业化。因此，尽管实验室中已经取得了一系列进展，但无论从技术还是成本上来说，固态电池的量产还有一场攻坚战要打。
 
那么问题来了，既然固态电池要上车这么难，为什么还要去搞？
 
无他，只因固态电池击中了目前纯电动汽车的核心痛点。
 
先说续航。目前，固态电池的能量密度能够达到400Wh/Kg左右，远超液态锂电池的能量密度上限。并且随着技术的进步，这个数字还会进一步提升。这就意味着同体积下更长的续航里程。目前的固态电池，已经可以轻松实现1000+公里的续航里程。而且固态电池不存在电解液凝固的问题，冬天的续航能力也同样出色。可以说，如果固态电池真的得到量产，一直困扰电动汽车的续航问题将迎刃而解。
 
再说令很多人对电动汽车望而却步的安全问题。不论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，都因其有机液态电解质的易燃性和高腐蚀性，存在着严重的自燃风险。而采用固态电解质的固态电池就可以很好地进行规避。
 
固态电池的快充能力也是一大亮点。由于固态电解质中离子的移动速度更快，固态电池具有更高的离子导电性，充电速度相对于液态锂电池也就要优秀很多，充电10分钟就能跑800公里。
 
除了续航、安全和充电速度方面表现优秀外，固态电池更具有体积更小、循环寿命更强等优点，可谓是电池界的“六边形战士”。
 
面对着这样一款解决了电动汽车绝大多数问题的电池，哪个厂商会不心动？可以说，固态电池如果能够工业化量产，那就真没燃油车什么事儿了。
 
3
国内车企真需要固态电池吗？
 
车企们的拉锯战，本质上也加速了固态电池的研发速度。
 
目前，国内以市场驱动为主，尚未出台固态电池补贴政策，所以，短期仍大概率聚焦半固态电池技术，同时布局硫化物路线。
 
目前，包括卫蓝新能源、清陶能源等厂商，也包括传统锂电子电池企业如宁德时代、赣锋锂业、比亚迪等，均在硫化物、氧化物和聚合物电解质路线上有布局。
 
此外，车企绑定电池厂共同研发成为布局固态电池技术的一种主流方案，但现在处于领先地位的仍是海外车企。
 
其中日系车企布局较早，受政策驱动，与电池企业共同研发；欧美车企则通过投资初创企业进行布局。
 
海外整体布局领先一大原因，是因为凭借大额补贴能抢先押注全固态电池技术。
 
比如日本车企和电池厂共同研发的体系支撑，当地政府资金扶持力度超2千亿日元（约100亿元人民币），力争 2030年实现全固态电池商业化，能量密度目标500Wh/kg。
 
韩国政府提供税收抵免支持固态电池研发，叠加动力电池巨头联合推进，目标于2025-2028年开发出能量密度 400Wh/kg的商用技术，2030年完成装车。
 
欧洲国家中德国研发布局投入最大。美国由能源部出资，初创公司主导研发，并与众多车企达成合作，目标在 2030年达到能量密度500Wh/kg。
 
强大的性能诱惑之下，即便克服固态电池技术困难重重，但总会有人躬身入局啃硬骨头。
 
所以，业内关注固态电池最新进展，还需要将眼光更多瞄向中日韩等国。
 
目前，电池仍占一辆新能源车成本的大头部分，约为30%左右，是车企们控制利润率时的首要考量因素。
 
根据全球能源智库RMI公司日前发布的一份研究报告表示，电池成本在未来几年可能会大幅下降。报告认为，自从1991年以来电池产量每增加一遍，其平均成本下降19%。所以，随着时间推移，电池成本将不断下降。
 
如若固态电池有一天技术与成本达到“Scaling Law”时刻，性能得以大幅提高，那一定不会仅作为高端车型的“享用品”，而是能搭载到更多中低端车型上做到技术平权。这既是车企们的期待，也是消费者的期待。
 
只是，各家车企们搭载的都是半固态电池，平均真实续航里程在600km/h左右。即便如此，但已经有某几家车企对外宣传最高续航可达700km/h。
 
国家863电动车重大专项动力电池测试中心原主任王子冬认为，固态电池量产的时间在5年内的窗口实现是有难度的。他表示，2026年前全固态电池量产的可能性非常小。
 
宁德时代一位研发工程师也认为，固态电池现在要突破的技术难点比较多，电解质、负极材料、界面、生产工艺方面都亟待解决。目前也有很多学者专家都在研究这个问题，这些问题不可能在短时间里得到解决。
 
4
结语
 
为追求技术上的差异摆脱内卷局面，某种程度上，固态电池的象征意义已经大于实际意义。对车企来说，存活在实验室阶段的固态电池技术，更像是一笔“风险投资”。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 固态电池
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