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B体育固态电池是新能源车的归宿还是备胎?
B体育固态电池是新能源车的归宿还是备胎?国轩高科(002074.SZ)第13届科技大会上,官方发布了三款新产品,其中使用全固态电池技术的金石电池获得广泛关注。项目总工潘瑞军介绍,新产品通过微纳化固体电解质、超薄膜包覆单晶正极、三维介孔硅负极的核心部件,实现350Wh/kg质量能量密度,800Wh/L体积能量密度,超主流三元锂电池40%。电芯体系循环次数可达3000次以上,全生命周期轻松百万公里行驶里程。
发布产品当天(5月17日),国轩高科股价随即拉出涨停板。经过周六日的两天缓冲,向上之力丝毫没有减退之意,到5月21日股价狂飙至2024年内最高点的22.5元,一时间风光无两。
很多时候,创新技术永远给人以无可抵挡、万试万灵的错觉。尤其在技术从纸面走向工厂的前夜,一场发布会的星火能够瞬间激发二级市场的热情,让投资者醉心于“性技术涌现”“彻底改变人们对能源的使用方式”的逻辑闭环。
“短期内固态电池实现对液体电池的全部替代,难度还是很高的。”面对这场固态电池“淘金热”,香河昆仑新能源材料股份有限公司(以下简称“昆仑新材”)董事长郭营军的观点略显不同。那么多理论渗透了,那么多产品发布了,那么多资金投入了,现在还不是未来已来吗?
结构上,电池由阳极电极、阴极电极和阴阳电极之间的膜构成。充电时,电子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态,放电时反之。当前,锂金属或锂合金是理想的正负极材料,被广泛应用于动力电池中。
不过由于金属锂的原始属性,面对高电压、大电流击穿、过度充电、撞击、高温等众多场景,液体电池的电解液都可能参与到化学反应中,从而引发一系列风险问题。于是用固体替代电解液,成为直观的选择之一。
电池行业从业人员马晓(化名)表示,结构上固态电池将电解质与隔膜一体化,叠加正负极材料形成“三明治”结构。相关产品规避了液体电池的风险,还具备体积小、能量密度大、循环寿命长、充电速度快等众多优势。
“对固态电池的需求,不少行业早已迫切。”河南师范大学电气工程及其自动化专业副教授徐世周仍记得,第一次接触到固态电池的概念,还是2012年在校读博期间。在煤炭、矿山、电网等特殊领域,外部环境对用电设备提出了空间、温度、湿度等严苛的要求,当时的液体电池力不从心。
因此在技术相对成熟后,即使产品价格高、产量低、品类相对单一,也不缺少需求侧跟进。据赣锋锂业(002460.SZ)发布消息,早在2022年1月搭载其固态电池的50台东风E70示范车已经投放市场;2024年1月位于两江新区龙盛新城的赣锋新型锂电池科技产业园,已经交付固态电池超1000台——早起的鸟儿有虫吃,说的大抵如此。
只要有需求,技术从上到下的渗透从来不是难事。结合中国汽车流通协会和麦肯锡发布报告,截至2024年4月上半月,新能源乘用车零售渗透率首次突破50%,这比《新能源汽车产业规划(2021—2035年)》设定2035年达成目标,提前了11年;尴尬的是,中国消费者对新能源车接受意愿,从2022年的68%下降至2023年的62%,对液体电池表现不满的情绪不容忽略。
买车用车的人越来越多,反馈的问题越来越多,这是推动行业寻找前进方向,最终解决问题的原动力。既然液体电池不够理想,就让面向未来的固态电池得到试炼的机会。
2023年12月,蔚来-SW(汽车董事长李斌驾驶装载半固态电池的ET7,一路行驶12.4小时;不久后,智己发布L6半固态电池版本,号称纯电续航里程超过1000公里,计划在年内量产1000辆。他们各自用行动表态,固态电池的脚步越来越近。
“未来电池可能像‘方舟反应炉’。”徐世周畅想未来电池的模样,理想的形态是那个为“钢铁侠”供能的模块:体积小巧、能量充盈、重量适中、安全可靠。基于当前展望,显然固态电池比液体电池距离未来更近。
这是一家成立于2004年,开发与生产动力型锂离子电池电解液的科技型企业。坐落于长兴县和平镇城南工业功能区,年产能已经达到6万吨;位于宜宾的24万吨电解液项目,已在2023年7月正式投产。
在一个液体电池的增量时代,电解液产能不断壮大,脑子里只要考虑如何享尽红利就是了;可是固态电池横空出世,一块复合物占用了电解液的空间,昆仑新材这样的公司首当其冲。面对时代跨步与技术路径转轨,企业脆弱的技术防线根本无法抵挡。
一组电池片有序排列B体育·(sports)官方网站,构成一个固态电池供能单元。不过问题在于,在充放电过程中B体育·(sports)官方网站,电池片会有“呼吸效应”,产生不同程度的形变。经过百次,甚至千次充放电后,这些形变的幅度将会日渐明显,需要的空间也会随之增大。
为维持固态电池稳定运转,需要施加外部压力,增加正负极与电解质的接触面积。只是这样一来,客观上挤压了电池片“呼吸效应”的空间。一边是电池正常运转需要空间“喘口气”,一边是提升反应效率需要压缩空间,这成了“难念的经”。
如此“既要又要”,是挑战物理极限的抉择。理论上正确答案可以无限接近理论极值,只是为此担负的高昂成本是多少,决定着固态电池何时能够“飞入寻常百姓家”,显然这不是个小数目。
至于另一项成本,还要考虑产线升级。马晓表示,固态电池的技术更新难度较高,需要更换大量设备,一定程度上削弱了头部企业参与其中的热情。液态电池的业务仍然忙不过来,就没有改弦更张的必要。
“我们完全支持固态电池,我在这方面已经投资了10年。”宁德时代(300750.SZ)的创始人曾毓群并不否定固态电池的方向,不过让他现在就“转行”,并不现实。“要将这种电池推向市场,还有很多困难。”曾毓群补充说。
就算大家都想通了,抱团涌入固态电池大时代,作为需求侧,尤其是新能源汽车行业,能否承受得住还是个问题。
参考甬兴证券研报,目前,固态电池主要有聚合物、氧化物、硫化物三条技术路线美元/kg。相比之下,液体电池电解液的价格为5美元/kg。
如此高昂的价格与企业产能有关。随着固态电池出货量快速增长,未来产品价格逐步走低是必然趋势。只是问题在于,这需要背负多少成本?又需要多少时间?都存在不少的不确定性因素。“从当前产业实际出发,短时间内固态电池的成本很难降至液体电池的水平。”郭营军表示。
就像丰田公司,早在2006年已启动全固态电池研发,2017年宣称在2020年实现全固态电池生产,首款车要在东京奥运会上亮相;更极端的是,面对生存压力的电动汽车初创公司Fisker,一度将自主研发固态电池视为扭转逆境的关键。
如今看来,故事的结果都十分潦草:东京奥运会举行了,丰田固态电池车没有出现,双极性镍氢电池的AQUA取而代之;Fisker放弃了固态电池计划,创始人亨里克·菲斯克也有满腹无奈,“固态电池技术,是当你觉得已经完成了90%,几乎快达到目标了,然后意识到剩下的10%比前面的90%困难得多。”菲斯克表示。
液体电池产业化更成熟,能够带来稳定的商业回报,巩固既定优势仍然刻不容缓;固态电池的市场潜能同样不容忽略,也要提早布局避免掉队。因此不能成为技术赌徒,在两条技术路线上“二选一”;而是尽可能多线布局,在每条赛道上都能成为具有竞争实力的参赛选手。
虽然挂着“传统”的帽子,但这并不意味着液体电池已经没有想象空间。郭营军表示,其开发的产品,已经达到了固态电池的理论电导率,针对动力电池行业在耐高/低温、高效循环利用、高安全性等方面的诉求,也有相应产品。
在巩固液体电池优势的同时,昆仑新材也在提升固态电池的研发力度。郭营军表示,在各项成本中,液体电池研发投入仍然是主体,不过固态电池技术研发投入占比始终维持在20%-25%,为的就是对冲创新技术的突然冲击。
用更高的成本提升固态电池成熟度,还是用更低的成本在液体电池领域内挖潜,这不是一个容易回答的问题。可是不能否认的是,这两个选项都不是错误答案。按行业发展需要的客观实际选择,才能找到理想的答案B体育·(sports)官方网站。