早在今年2月,日產(chǎn)已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池,目標(biāo)是2025年開始試生產(chǎn),2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池驅(qū)動的全新電動汽車,引發(fā)業(yè)內(nèi)熱議。
日產(chǎn)之后,豐田表態(tài)最早將于2027年向市場投放配備“全固態(tài)電池”的純電汽車,豐田日前宣稱其固態(tài)電池充電10分鐘,行駛1200公里,續(xù)航距離延長至現(xiàn)有EV的2.4倍。
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而據(jù)最近英國《金融時(shí)報(bào)》消息,豐田宣布固態(tài)電池技術(shù)又一次獲重大突破,豐田公布了將其電動汽車電池的尺寸、成本和重量減半的目標(biāo)。豐田*電池專家Keiji Kaita 7月4日表示,簡化電池材料的生產(chǎn)流程將降低其下一代技術(shù)的成本。
從日產(chǎn)到豐田,固態(tài)電池的進(jìn)展似乎在加速,豐田日產(chǎn)彎道超車的訴求也很強(qiáng)烈。
筆者認(rèn)為,在固態(tài)電池領(lǐng)域,中國廠商是時(shí)候重視了。隨著日企在這一領(lǐng)域的加速推進(jìn),中國是否能拿下固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn),決定了國產(chǎn)新能源的未來以及國產(chǎn)新能源車的第二階段的競爭力。
01 固態(tài)電池的研發(fā)很難,技術(shù)阻力很大
固態(tài)電池的就是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池*的不同在于電解質(zhì)。固態(tài)電池是使用固體電解質(zhì),替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。
固態(tài)電池帶來的優(yōu)勢包括充電速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高、低溫不怕電量跳水(電解液)、循環(huán)壽命更長以及對熱管理的需求會降低,它相對*的解決了當(dāng)前電池技術(shù)的瓶頸與問題。
但是這么好的東西,研發(fā)難度自然也很大。它是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池,而不是傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體或凝膠電解質(zhì)。
難點(diǎn)就在于,電極與電解質(zhì)之間的界面接觸,由原來的固-液接觸變?yōu)楣?固接觸,在循環(huán)過程中,由于枝晶的問題,容易造成應(yīng)力堆積,電化學(xué)性能衰減,甚至導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn),容量快速衰減,循環(huán)壽命差。
此外,固態(tài)電池也要求電極材料需具有良好的穩(wěn)定性和成膜性能。
其三是固態(tài)電池對封裝技術(shù)提出了更高的要求。目前市場上的大多數(shù)鋰離子電池都采用熱熔膠封裝技術(shù),此種技術(shù)有著較高的不確定性,不能直接用在固態(tài)電池上,一旦由于封裝結(jié)構(gòu)失效而造成電池的低效或者回收使用,影響電池的使用效果。
其四是成本問題,目前液態(tài)電池就已經(jīng)占據(jù)整車成本一半了,但這種固態(tài)電池的成本是液態(tài)電池的四倍。
綜上來看,固態(tài)電池不僅是成本高,而且研發(fā)難題非常大,界面接觸的難題以及材料方面依然存在難以攻克的問題。寧德時(shí)代董事長曾毓群也曾經(jīng)表示:“固態(tài)電池有很多科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)問題尚未解決,我們公司深耕10多年,仍然認(rèn)為難以形成有技術(shù)可行性和市場競爭力的產(chǎn)品?!?/p>
從豐田來看,過去在固態(tài)電池領(lǐng)域一直有投入,專利數(shù)排名世界*。豐田在材料方面,走的是硫化物路線,它是目前理論上很好的固態(tài)電解質(zhì)材料,其優(yōu)勢是能量密度可以輕松超過三元電池的 3 倍,但缺點(diǎn)就是熱穩(wěn)定性差。
據(jù)豐田稱,其高性能版電池提高了電池能量密度,普及版電池則是將已經(jīng)應(yīng)用于HEV鎳氫電池上的雙極結(jié)構(gòu),通用到BEV電池上,續(xù)航里程比目前增加20%,充電速度達(dá)到10分鐘~20分鐘之內(nèi),該公司預(yù)計(jì)將在2027年開始為電動汽車生產(chǎn)固態(tài)電池。
02 在固態(tài)電池領(lǐng)域,中國廠商重視程度還不夠
在國內(nèi),因?yàn)榧夹g(shù)難度和生產(chǎn)成本,我國電池企業(yè)目前普遍選擇“從液態(tài)到半固態(tài)再到固態(tài)”的漸進(jìn)式發(fā)展路線。因?yàn)樵谛履茉雌囈簯B(tài)電池領(lǐng)域取得*,總體在固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)度與重視程度上還不夠。
事實(shí)上,早在今年4月,在第二屆世界動力電池大會云上宜賓高端論壇中,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高提到新能源汽車的一個(gè)重要趨勢判斷就是:“現(xiàn)在全球已經(jīng)有無數(shù)人投入到了這場創(chuàng)新運(yùn)動,隨著CHATGPT 技術(shù)的出現(xiàn),對新材料的探索效率極大提高,開發(fā)的周期能夠縮短,通過全球的努力,全固態(tài)電池能夠取得成功。”
歐陽明高指出,全固態(tài)電池技術(shù)雖然現(xiàn)目前仍然面臨著很多挑戰(zhàn),但仍然是我們值得去追求的目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)不是短期的,可以看作是面向2030年,值得創(chuàng)新的目標(biāo),強(qiáng)調(diào)要對這一技術(shù)路線高度重視。
但是國內(nèi)部分廠商并不認(rèn)可固態(tài)電池路線,在今年的動力電池大會上,上汽集團(tuán)副總工程師、上汽捷能汽車技術(shù)有限公司總經(jīng)理朱軍認(rèn)為,“最后計(jì)算的還是成本。全固態(tài)電池能量密度再高,主流的電動汽車看重的還是成本。如果半固態(tài)、全固態(tài)電池能夠幫助主流汽車廠商降低成本,那么應(yīng)該很快就能商用?!?/p>
國內(nèi)第三大動力電池廠商高級副總裁兼CTO潘芳芳同樣強(qiáng)調(diào):如果全固態(tài)電池到了量產(chǎn)的時(shí)間,而液態(tài)電池的安全性也取得了相應(yīng)的進(jìn)步,并且能夠很好地兼顧性能、技術(shù)、成本的話,一條技術(shù)路線大規(guī)模的推廣需要考慮成本和實(shí)際。當(dāng)全固態(tài)電池商業(yè)化成功的時(shí)候,其能否跟更成熟的液態(tài)電池相比又要打個(gè)問號。
因此,基于成本與安全的考量,國內(nèi)一眾大廠對固態(tài)電池依然采取謹(jǐn)慎的態(tài)度,認(rèn)為液態(tài)電池也在進(jìn)步,全固態(tài)未來未必能跟更成熟的液態(tài)相比。
當(dāng)前,許多國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)半固態(tài)電池,搭載半固態(tài)的車型有東風(fēng)E70、嵐圖追風(fēng)以及搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動SUV賽力斯SERES-5。此前,蔚來、賽力斯、長安深藍(lán)、嵐圖等多家新能源車企披露了半固態(tài)電池裝車進(jìn)展。
中科院歐陽明的呼吁,代表了行業(yè)的焦慮,而全固態(tài)電池如果能夠成功,這可能事關(guān)中國新能源的下一階段的競爭力。
但整體從日企在固態(tài)電池領(lǐng)域的推進(jìn)速度與進(jìn)展來看,中國廠商在固態(tài)領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)度似乎已經(jīng)落后了。
03 日本加速推進(jìn)固態(tài)電池,中國廠商是時(shí)候該重視了
固態(tài)電池是未來競爭的重要一環(huán)。電動汽車的核心成本就在電池上,從電動汽車的未來方向來看,電池技術(shù)的瓶頸是限制整個(gè)電動汽車突破的核心一環(huán)。
而固態(tài)電池解決了專家談到的能量密度的問題——它采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì),取代以往鋰電池的電解液,大大提升鋰電池的能量密度。
從豐田來看,充電10分鐘跑1200公里,這種補(bǔ)能的速度,不就跟加油一樣了嗎?而按照這個(gè)續(xù)航里程來看,燃油車與加油站還有存在的必要嗎?沒有了。
因此,固態(tài)電池可能是決定新能源車能否淘汰燃油車的關(guān)鍵。
但是我們也需要保持理性的思考,從豐田到日產(chǎn)的固態(tài)電池營銷,都宣稱已經(jīng)攻克,但量產(chǎn)時(shí)間已經(jīng)在很多年之后了。
它需要提前卡位未來技術(shù)制高點(diǎn),搶走固態(tài)電池的*者技術(shù)標(biāo)簽,對此,中國廠商需要有足夠的重視。
畢竟,豐田對于固態(tài)電池的研發(fā)一直沒有放松過。歐洲車企也是如此,早前寶馬集團(tuán)宣布,寶馬將打造全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,2025年推出首輛原型車。此外,梅賽德斯奔馳很早就與電池廠商在聯(lián)合開發(fā)制造配備固態(tài)電池的測試車輛。
中國本身在規(guī)?;c市場化方面的存在優(yōu)勢的,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈以及市場都很成熟、龐大,但現(xiàn)在固態(tài)電池的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)不在我們這邊,國內(nèi)廠商重視程度也不夠,這無疑值得我們警惕。
從目前來看,日產(chǎn)的固態(tài)電池完全去除了電池中的液體元素,將大大提高存儲和電力傳輸?shù)男?。不僅比鋰電池節(jié)省50%的成本,還將能源密度提高一倍,充電速度提高三倍。
日歐寄希望通過固態(tài)電池的彎道超車,固態(tài)電池解決了能量密度、充電速度、里程焦慮以及安全性等短板,電車將形成對油車的壓倒性優(yōu)勢,也將對液態(tài)電池汽車形成顛覆性優(yōu)勢。
因此,如果在固態(tài)電池領(lǐng)域,國內(nèi)沒有搶到先機(jī),那么行業(yè)發(fā)展的第二階段能否繼續(xù)維持優(yōu)勢就很難說了。我們當(dāng)下或許過于聚焦*階段液態(tài)電池的優(yōu)勢,并利用這一優(yōu)勢盡量做大市場,對于第二階段固態(tài)電池的投入與重視并不夠。
對于大廠來說,如果在固態(tài)電池領(lǐng)域,國內(nèi)沒有搶到先機(jī),在固態(tài)電池的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)或?qū)⑹苤朴谌?,國?nèi)建立起來的電車優(yōu)勢可能要被打掉一部分。
爭奪固態(tài)電池的*主導(dǎo)權(quán),以及更大的危機(jī)感來面對未來的競爭,占據(jù)第二階段的*,國產(chǎn)廠商需要有更長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略規(guī)劃,當(dāng)下也是時(shí)候醒悟過來了。
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