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固态电池的战争

中国能源产业发展网发布时间：

2024-01-22 15:01

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。

最新消息，1月5日，大众旗下电池子公司PowerCo发布公告，称公司亲自试验证实，其与QuantumScape合作打造的无负极（anodeless）固态电池样本，能够做到充放电1000次，且在测试完成时电池 “几乎没有老化” ，仍能够保持95%的电池容量。

按照这一数字计算，这也意味着搭载该电池的电动车，能够按照WLTP标准续航里程实现500—600km续航，并在长达50万公里的行驶后，近乎不会出现明显的续航衰减。

PowerCo还进一步解释称，在新开发电池的测试中，耐用性会是最重要的标准。目前行业普遍接受的试验标准是700次充电周期以及最大20%的容量损失。与这个标准相比较，QuantumScape的固态电池不但大幅超出了行业标准，同时也满足了快速充电、高安全性以及低自放电等一系列测试需求。

受该消息影响，美股自开盘后QuantumScape股价便一路上涨，最终涨幅高达43%。

而在几天前，据界面新闻2024年1月2日报道，日本大型电池企业麦克赛尔(Maxell)开发出了圆柱形全固态电池，其容量达到200毫安时，是传统的陶瓷封装型（方形）容量的25倍。样品最早于2024年1月出货。

上一次固态电池受到如此大的市场关注或争议大约还是在半年多前，即2023年7月4日，世界第二大汽车制造商丰田公开表示，已经在电池技术上取得了重大突破，可以制造出充电10分钟续航里程1200公里的固态电池，延长至现有EV装配电池的2.4倍，而且通过简化制造固态电池所用材料的生产过程，丰田制造的固态电池的体积、重量、价格较现有电池都有望可以减半。

此外，丰田宣布将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化，并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。

伯明翰大学商业经济学教授戴维·贝利认为，如果丰田公司的说法属实，那么这可能是未来电动汽车的一个里程碑时刻。“通常在原型阶段会有一些突破，但要扩大生产规模就很困难了。” 他补充说，“如果这是一个真正的突破，那么它可能是一个颠覆性的改变，甚至可以说是电动汽车行业的圣杯。”

但仅仅两天后，即在7月6日举办的2023年中国汽车论坛上，宁德时代首席科学家吴凯对丰田声称的固态电池技术取得重大突破评价道 “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。但是到2027年，我也没法预测。以宁德时代的技术水平而言，也很有难度。”

一个新技术的突破，何以引起市场，乃至资本如此大关注与争议？

纵观锂电产业发展史，可以说，由创新所带来的新技术驱动是企业成功与崛起的关键——新技术推动行业持续降本增效，成本下行带来需求向上，销量增加反哺技术研发。

只有依靠不断的技术创新才能让动力电池的性能、成本、安全三者达成统一，孚能科技董事长王瑀表示 “发展到最后，电池能量密度增加，安全方面一定要靠固态电解质来解决，也只有固态（电解质）才能让更高能量密度的材料得到应用。”

“固态电池可能是未来锂电的终极形态” 正在成为行业越来越多人的共识。

尽管固态电池仍存在诸多技术痛点与挑战，但很多企业仍在加速推进在固态电池领域的产业化与商业化进程。

据24潮产业研究院(TTIR)不完全统计，2023年仅国内企业至少对外公布了14个建设/计划建设固态电池领域重大项目，总投资预算超1300亿元。

这还只是固态电池江湖火爆场面的一角，在A股甚至已经出现了 “固态电池” 概念军团。

另外据24潮产业研究院(TTIR)统计，目前A股约有68家企业进入 “固态电池” 概念股名单，几乎涵盖上下游全产业链，诸如上汽集团、宁德时代、比亚迪、天齐锂业、恩捷股份等各产业链龙头企业都纷纷下场布局，参战！

截止目前这68家企业总市值达2.69万亿元，2023年前三季度总营收合计1.95万亿元，总资产合计达4.09万亿元，“固态电池” 概念军团实力不同小视。

不过需要注意的是，尽管当前我国锂电产业虽处于全球领先地位，但在全固态领域等迭代技术上与日韩企业还存在差距。以全固态电池专利数量为例，丰田以1300余件位列全球第一，而前十名均为日韩企业。

在企业竞争层面，中美欧日韩等国家动力电池企业也都已在固态电池领域有深度布局，很多企业都制定了颇具野心的产能规划目标。比如Quantum Scape预计2025年之前产能扩张至1GWh，长期规划超21GWh。

时下，锂电产业进入新一轮的技术迭代期，又到了决定下一个十年产业新格局的历史关键节点。毫无疑问，未来谁能解决 “固态电池” 技术痛点，更快实现产业化布局，谁就拥有改变或重塑产业新格局的力量与历史机遇。

行业共识，提升电池能力密度与安全性是动力电池产业目前面临的最大挑战，当然其中也暗含重大的历史发展机遇。

回顾新能源汽车发展历史，得益于动力电池的技术和创新，市场上各种纯电动车的主流续航已经达到500-600km，车主的续航里程焦虑已经大大减轻。

《动力电池产业高质量发展行动方案白皮书(2023-2025)》显示，2022年，我国动力电池技术创新能力不断提高，三元电池系统能量密度最大值提升至212Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度最大值提升至176.1Wh/kg；纯电动乘用车单车平均带电量提升至50.9kWh，续航400公里以上车型占比提升至70.7%。

不过从技术发展趋势看，目前主流的磷酸铁锂和三元材料两种路线都已经触及能量密度的天花板。

比如由于液态锂离子电池的电解质中，有机溶剂具有易燃性、高腐蚀性，同时抗氧化性较差、无法解决锂枝晶问题，因此存在热失控风险，也限制了高电压正极、锂金属负极等高能量材料的使用，预计理论能量密度上限为300Wh/kg。此次车展像欣旺达推出的闪充电池、亿纬锂能推出的4695大圆柱电池、以及中创新航的 “顶流电池” ，能量密度均在300Wh/kg以上，已接近能量密度上限。

笔者认为，未来如果要进一步提高电池能量密度与安全性能，固态电池或许更可能成为产业最优解，其主要有四大核心优势：

第一大核心优势，尽管固态电池本身不能提升能量密度，但由于具备更稳定、更安全、电化学窗口宽（5V以上）等性质，无论是在材料端、结构端，还是Pack端都有助于提升提升电芯能量密度。目前半固态电池能量密度可达350Wh/kg+，准固态可实现400Wh/kg+，全固态可突破500Wh/kg。

第二大优势，固态电解质相比液态电解液可以解决漏液挥发等安全问题。由于固态电解质燃点非常高，因此将液态电解液更换为固态电解质材料，将有效提升安全性。

第三大优势，固态电池不需要电解液和隔膜，其可以实现多层正极、固态电解质和负极材料堆积。先串联后再封装焊接，有效简化封装，使得整体电池包的重量和体积得以缩减从而提升续航能力。

第四大优势，固态电池循环寿命更长。固态电解质为单离子导体，副反应少，循环寿命更长。由于固体电解质不具有流动性，因此不会出现 SEI 膜反复生长与溶解脱落的问题，有助于实现稳定循环。此外，全固态电池中过渡金属不易发生溶解，可以避免由过渡金属溶解导致的正极容量衰减以及过渡金属在负极侧沉积进而催化SEI膜分解的问题。

据国信证券预计，2024年全球固态电池（含半固态电池）需求量为2.3GWh，2030年全球固态电池需求量有望达到220GWh，2024年-2030年均复合增速达到114%。2024年全球固态电池（含半固态电池）市场空间为19.5亿元，2030年市场空间有望达到1162.3亿元，2024年-2030年均复合增速为98%。