国产一卡二卡固态电池热潮下的三点冷思考_ZAKER新闻国产一卡二卡

固态电池热潮下的三点冷思考_ZAKER新闻国产一卡二卡

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文 | 华夏能源网2024 年年末，华为的 " 现身 "，再次搅动了固态电池江湖。11 月，华为公布了一项关于硫化物固态电解质材料及制备方法的专利，一时轰动业界。而有心人发现，该项专利早在 2023 年 5 月就已经向有关机构提交申请了——华为都 " 下场 " 了，使得行业情绪进一步高涨。华夏能源网 & 华夏储能注意到，2023 年至 2024 年以来，全球产业链企业密集发布固态电池的进展，整车企业是代表。去年 7 月，丰田声称 " 将在 2027～2028 年实现全固态电池技术商业化 "。而国内车企中，先是上汽集团和广汽集团已官宣，能够 " 最早在 2026 年实现全固态电池量产和上车 "；今年 3 月，蔚来汽车宣布其电池合作伙伴（卫蓝新能源）提供的 150kWh 超长续航的电池包正式进入量产，已于今年 6 月投入使用，但 " 只租不售 "。电芯厂商中，国轩高科（SZ:002074）、太蓝新能源等也陆续宣布在固态电池领域取得的新突破。尽管好消息频传，但值得注意的是，" 上车 " 不等于 " 量产 "，此外，" 半固态 " 与 " 固态 " 也是两个完全不同的概念，没有落地路线图和时间表的官宣只能算作 "PPT 阶段 "。然而，这并不影响固态电池的概念股的持续火热。如今 A 股市场的 " 固态电池 " 概念股，名单可以拉上 50 家。企业稍有固态电池相关信息发布，便会收获一轮股价上涨。因此，企业蹭概念来拉动股价的操作不在少数，这也给固态电池技术的真实进展蒙上了迷雾。还没有见到牛排，先闻 " 滋滋声 " ——这不一定是好事。有业内人士认为，截止到 2024 年，固态电池在技术上还没有突破性进展，距离量产还有一定的距离，真正的拐点远未来临。华夏储能希望在固态电池热潮之中，提出三点冷思考：冷思考之（一）：宁德时代的暧昧和保守与业内大多围绕固态 / 半固态电池开始拉投资、建产线的企业心态似有不同，锂电龙头宁德时代（SZ:300750）对固态电池的预期和态度，显得有些保守和暧昧。2023 年年中，丰田高调宣布其固态技术取得重大突破之后，在当年 7 月举办的一场汽车行业论坛上，宁德时代首席科学家吴凯对此评价，" 全固态电池，目前还有些核心问题亟待解决。如果丰田说现在能量产全固态电池，我表示怀疑。但到 2027 年我没办法预测。以宁德时代的技术水平而言，也很有难度。"吴凯的坦诚，被认为一定程度上代表了宁德时代的态度。实际上，宁德时代当家人曾毓群自己很早就真金白银的投资过固态电池。今年 3 月，曾毓群在接受英国《金融时报》采访时透露，"（宁德时代）完全支持固态电池，我在这方面已经投资了 10 年。我几乎每个月都会了解研发人员在固态电池方面的工作，所以我知道所有的进展。"但在实际的研发方面，宁德时代展现了 " 保守 " 的一面。吴凯曾公开表示，如果用技术和制造成熟度作为评价体系（以 1 — 9 打分），宁德时代的全固态电池研发目前处于 4 分的水平，到 2027 年能达到 7 — 8 分的水平，或是基于对技术水平的成熟度考量，宁德时代未急于推进量产。与之印证的是，在前述采访中，曾毓群还表示，宁德时代研究团队的目标不是固态电池，而是使用半固态材料的钠离子电池和凝聚态电池。其研发进展，也印证了其对于固态电池的态度。与固态电池缓慢的进展相比，宁德时代反而在钠离子电池、凝聚态电池均取得了巨大突破。在钠离子电池领域，早在 2021 年 7 月，宁德时代就发布了第一代钠离子电池及锂钠混搭电池包，且对钠离子电池的规划相对清晰—— 2023 年实现产业化。2023 年 4 月，宁德时代生产的钠离子电池首发落地应用于奇瑞车型。2024 年 10 月，宁德时代发布全球首款纯电续航 400 公里以上且兼具 4C 超充能力的 " 骁遥超级增混电池 "，据称，该款电池使用了钠离子电池技术，能实现零下 40 摄氏度极寒环境下放电的突破。耐低温，实际上是固态电池所宣称的优势之一，宁德时代在钠电研发上实现了这一性能突破。不久前，曾毓群曾预判，钠离子电池有望在部分应用上替代 2 至 3 成磷酸铁锂电池的应用，显然对钠离子电池的期望值远超固态电池。而宁德时代的凝聚态电池，则正式发布于 2024 年 4 月。据称，该电池的单体能量密度高达 500Wh/kg，是三元锂电芯的 1.5 倍。宁德时代官方表示，" 它并非传统意义上的半液半固态的电池，而是一种由全新化学材料打造而来的新产品。"宁德时代相信，这种 " 新产品 " 的优势在于能量密度更高，并且安全性比传统的锂电池好。对固态电池暧昧的宁德时代，更执着于这一 " 新物种 "。不久前的 12 月 19 日，宁德时代在投资者互动平台上表示，凝聚态电池可用于民用飞机电动化（即 eVTOL，电动垂直起降飞行器）。而低空飞行器领域，已被业界公认是固态电池的最佳应用场景。冷思考之（二）：全球研发困局回溯全球固态电池研发史，日本是最早起步的国家。日本此前也十分重视固态电池研发，并将其作为重点产业发展。在一些本土龙头企业探索下，日本固态电池产业发展到如今，已经具备了先发优势。其中，东芝在 1983 年就开发出了可实用的 Li/TiS2 薄膜固态电池；如今在技术上最领先的则是丰田。早在 2008 年，丰田就通过合作的方式，展开了固态电池的研发，目前拥有 1300 多项相关专利，是全球拥有专利数量最大的企业，占据全球固态电池专利数量的 13% 之多。尽管光环显赫，但丰田的固态电池研发之路却不尽人意。此前，丰田曾计划在 2020 年推出搭载固态锂离子电池的电动汽车，并于 2022 年实现量产。该计划早已落空。巨大的时间成本，却没有换来预期的成果。值得一提的是，在固态电池研究方面，国内企业虽不及日本起步早，但近年来，由于参与者越来越多，在投资规模上已经超越了日本。我们的企业为何如此热情？不得不提到，固态电池成为又一个国家 " 自上而下 " 从零开始进行扶持的产业。今年 5 月，业内有消息称，中国或将投入约 60 亿元用于全固态电池研发，国内共有六家企业或获得政府基础研发支持，这一消息如一支 " 兴奋剂 "，令国内企业的热情提振起来。国家队下场、60 亿元资金支持，实际上也印证了固态电池研发难度大，同时，研发固态电池确实是一件烧钱的事情。固态电池研发之难，连宁王都叫苦不迭。曾毓群曾在公开表示，" 宁德时代已经在这方面投资了 10 年，固态电池只有在使用新型化学材料、负极电极使用纯锂金属的情况下才会有很大优势，要将这种电池推向市场，还有很多困难。"比亚迪电池 CTO 孙华军也曾表示，" 我们有大量实验室数据，也做了大电池，结果发现固态电池大规模量产还是有大量的问题。"华夏储能注意到，当前，在通往全固态电池的道路上横亘着两座大山：一个是界面问题。锂电池正负极之间的物质从液态变成固态，避免了泄漏的可能性，稳定性得到进一步增强，这也使得发生热失控的风险降低，而使得安全性得以提高。但是，固固接触的天然不稳定性，电解质在充放电过程中可能引发体积膨胀和收缩的问题，都会影响电池结构的稳定性，直接影响固态电池的循环寿命等性能。一个是枝晶问题。枝晶是锂电池充电过程中，锂离子还原形成的树枝状金属锂。锂枝晶生长到一定程度，就会刺穿隔膜，导致内部短路，引发起火。理论上，如果采用固态电解质，枝晶难以穿透固体材质。而事实上，枝晶依然可以沿着电解质间的缝隙延伸而生长。而且，与电解液相比，电解质更适合枝晶的生长。有部分专家认为，自全球开始研发固态电池开始，上述两个问题几乎无解。迄今，十余年过去，拦路虎仍然在。或许展望未来，将来业内有望通过材料的创新，工艺的突破，将两座大山彻底铲平。但全产业链在资金上还要投入多少？时间还要等多久？这都是值得思考的问题。冷思考之（三）：致命弱点，难解行业痛点行业之所以热衷于研发固态电池，一是出于对能量密度的极致追求，另一则是为了更好的解决锂电池的安全问题。华夏储能注意到，每当电动汽车或储能电站发生起火事件后，固态电池便会迎来一番关注，资本市场也会有相应的强烈反映。在行业内，全固态电池也被当成解决锂电池安全问题的 " 法宝 "。但问题是：全固态电池真的百分百安全吗？今年 11 月 22 日，国家消防救援局召开的例行新闻发布会上，针对新能源安全问题重点指出了两大问题：一是锂电池的热失控不可避免，二是灭火救援的难题还没有有效解决。锂元素的特性及电池原理决定了，只要是锂离子电池，就会有发生热失控的风险，且很难扑救。目前的固态电池，也属于锂电池的一种。而且与使用电解液的锂电池相比，固态电池中锂的使用量更高。尤其是部分产线在制备过程中，为了抑制枝晶生长和提升能量密度，而使用锂金属作为负极材料，使锂的含量进一步增加。事实上，在电池安全问题上，没有绝对的安全，只有相对的安全。所谓相对的安全，就是在安全与经济性之间寻找平衡。在关于储能电芯安全的讨论中，曾有业内人士指出了 " 预防火灾 " 的新思路——如果能将起火或热失控范围控制在电芯或 PACK 层面，甚至一个储能柜层面，那么其造成的经济损失是完全可以接受的，只要等失火单元烧尽，再进行局部更换——从技术或工艺角度，避免事故的范围扩大，就可以极大的缓解消防救援的压力了。换句话说，在现有电池工艺上的安全可靠性提升，大有空间，研发固态电池还是一个 " 必选项 " 吗？另外，对全固态电池来说，其还有一项天生的弱点，就是导电率较差，暂不能满足快充的要求——除了电动汽车行业之外，储能及消费电子对快充的要求越来越高。锂电池充电的快慢，主要取决于锂离子在正负极之间来回穿梭的速度，也就是导电率。对于使用电解液的锂电池和固态电池之间导电率的差别，有一个形象的比喻——就是在水里和在沙子里游泳的差别。当前，有一些研发固态电池的企业已宣称自己的产品在快充方面取得了较大进步——如丰田在 2023 年宣称其研发的固态电池充电只需 10 分钟即可行驶 1200 公里；松下首次对外公开其快充全固态电池，称该电池仅需 3 分钟，便可从 10% 充到 80%。不过，这些数据目前也只是实验室数据，其是否得到了充分的市场验证，目前还不得而知。另外，华夏储能近期的调研显示，多数来自材料、电池领域的专家都认为，全固态电池不具备快充 " 基因 "，暂不能应用于对快充要求较高的场景。安全性并未提升、快充难题未解，两大显见的弱势对照之下，固态电池的优势光环也自然黯淡了。

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编辑:吴立功

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来源：环球时报

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