鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1261次 | 2019年09月19日
全球固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程加快 誰(shuí)將捷足先登？
在財(cái)政補(bǔ)貼退坡＋雙積分政策的影響下，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新一輪變革。這意味著，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，倒逼企業(yè)把主要精力放在提升技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上。同樣，企業(yè)對(duì)電池材料的選擇將更加審慎，包括21700圓柱電池、622和811高鎳三元電池等一批新技術(shù)正在崛起。
12月6日，贛鋒鋰業(yè)發(fā)布公告稱，計(jì)劃以不超過(guò)2．5億元投資建設(shè)第一代固態(tài)電池鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線。值得一提的是，該條生產(chǎn)線的年產(chǎn)量規(guī)模將達(dá)到億瓦時(shí)級(jí)，并開(kāi)展第一代產(chǎn)品在新能源汽車用戶的推廣和市場(chǎng)投放。
無(wú)獨(dú)有偶，就在前一天，易成新能的公告中也提到了“生產(chǎn)全固態(tài)電池”的內(nèi)容，年產(chǎn)規(guī)模同樣達(dá)到億瓦時(shí)級(jí)。
在各家埋頭鉆研固態(tài)電池技術(shù)的現(xiàn)階段，贛鋒鋰業(yè)和易成新能開(kāi)始準(zhǔn)備“吃螃蟹”了？
被期待的固態(tài)電池
固態(tài)電池被業(yè)界冠上諸多頭銜：“替代鋰電池”、“下一代鋰離子電池技術(shù)”、“最好的出路”……關(guān)鍵在于，現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池體系能量密度極限在350－500Wh／kg，未來(lái)很難滿足國(guó)家技術(shù)提升目標(biāo)，而固態(tài)電池的能量密度能夠達(dá)到800－900Wh／kg。加上充放電次數(shù)高、充電時(shí)間短等特性，固態(tài)電池大大提高了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，從而進(jìn)一步加強(qiáng)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。
不僅如此，使用固態(tài)電解質(zhì)替代鋰離子電池中的電解液和隔膜，也降低了新能源汽車的事故風(fēng)險(xiǎn)。從技術(shù)轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，贛鋒鋰業(yè)投建生產(chǎn)線的事例也可佐證該技術(shù)的商業(yè)潛力。
中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員李泓介紹，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的大容量固態(tài)電池主要還是聚合物固態(tài)電池，即聚環(huán)氧乙烷基固態(tài)電解質(zhì)。根據(jù)加拿大魁北克水電研究所的數(shù)據(jù)顯示，電池可以使用46微米厚的金屬鋰，30微米厚聚合物電解質(zhì)以及30微米厚的磷酸鐵鋰正極構(gòu)成，在1／3C條件下循環(huán)一千多次，工作溫度在60℃到85℃，并且電池包需要具備加熱保溫功能。
國(guó)外大鱷密集發(fā)布商業(yè)化時(shí)間表
進(jìn)入2017年后，國(guó)內(nèi)外企業(yè)加速固態(tài)電池商業(yè)化布局。意味著，2018年將有更多的企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，而商業(yè)化進(jìn)程將有更明確的時(shí)間表。
在今年9月的法蘭克福車展上，大眾公布了大規(guī)模電動(dòng)車發(fā)展計(jì)劃“RoadmapE”，計(jì)劃到2030年大眾全部車型都將有電動(dòng)版，投資高達(dá)700億歐元，其中500億歐元將投向動(dòng)力電池。同時(shí)，大眾CEO穆倫強(qiáng)調(diào)：“我們已經(jīng)計(jì)劃下一代動(dòng)力電池：里程超過(guò)1000公里的固態(tài)電池”。
一個(gè)月后，豐田在東京車展上“變卦”，宣布把推出固態(tài)電池產(chǎn)品的日程從原來(lái)的2022年提前到2020年。據(jù)豐田執(zhí)行副總裁介紹，豐田的固態(tài)電池能量密度可達(dá)到300Wh／kg，甚至600Wh／kg。如果是400Wh／kg，為60千瓦時(shí)的固態(tài)電池充電僅需10到15分鐘。
據(jù)了解，豐田的固態(tài)電池建立在鋰離子技術(shù)之上，但固態(tài)電池的耐溫性更好，而且不需要冷卻，因此尺寸更小。在性能方面，與同尺寸的鋰離子電池相比，豐田的固態(tài)電池技術(shù)可以將電池密度提升50％左右，而且固態(tài)電池能將充電時(shí)間減半。此外，由于固態(tài)電池的研發(fā)與鋰離子電池是建立在同一技術(shù)基礎(chǔ)之上，所以兩者原材料的成本差別不大。
轉(zhuǎn)眼到11月份，菲斯克（Fisker）的一項(xiàng)固態(tài)電池專利讓全球媒體沸騰了。這項(xiàng)技術(shù)可使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程達(dá)到800公里，且充電僅需1分鐘。菲斯克表示，這項(xiàng)技術(shù)將在明年1月的CES展上將對(duì)外展示，真正量產(chǎn)預(yù)計(jì)要到2023年，價(jià)格只有當(dāng)前鋰電池的三分之一。
且不論這項(xiàng)技術(shù)的難度，亦或菲斯克為固態(tài)電池背書，固態(tài)電池著實(shí)在11月份又火了一把。
除了整車企業(yè)加快推進(jìn)固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程以外，零部件供應(yīng)商大陸集團(tuán)斥資30億歐元投資電池工廠，預(yù)計(jì)2024至2025年正式投產(chǎn)。相關(guān)負(fù)責(zé)人明確表示，當(dāng)前較為普及的鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)不會(huì)成為大陸集團(tuán)的投資方向，他們需要的是新技術(shù)固態(tài)電池，為電池能量密度和制造成本方面帶來(lái)飛躍式變化。
此外，看好固態(tài)電池的前景，戴森玩起了跨界。今年9月，戴森曾表示投資10億元英鎊開(kāi)發(fā)新款電動(dòng)汽車，并用相同的資金來(lái)打造固態(tài)電池。
國(guó)外企業(yè)布局固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程
國(guó)內(nèi)多家企業(yè)悶頭干能趕超？
相較于日本和歐美國(guó)家的高調(diào)，我國(guó)大力發(fā)展固態(tài)電池技術(shù)還處在方興未艾的時(shí)期。國(guó)內(nèi)電池企業(yè)對(duì)外的口徑出奇地一致：“目前正處于研發(fā)階段。”此次贛鋒鋰業(yè)投資建廠的消息，讓業(yè)內(nèi)為之一振。
中國(guó)工程院院士陳立泉對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)展固態(tài)電池持肯定態(tài)度。他表示，固態(tài)電池能夠極大改善電池安全、提高能量密度，支持固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，讓我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)從跟跑到領(lǐng)跑。
在招商證券統(tǒng)計(jì)的“2017年上半年新能源汽車電池裝機(jī)總量TOP10企業(yè)”中，有五家企業(yè)布局固態(tài)電池，分別為寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、比克電池和沃特瑪。其中，寧德時(shí)代在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開(kāi)展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進(jìn)展。
2017年上半年新能源汽車電池裝機(jī)總量TOP10企業(yè)
近日，在全球未來(lái)出行高層論壇上，沃特瑪集團(tuán)董事長(zhǎng)秘書鐘孟光在演講中提及，沃特瑪儲(chǔ)備的全固態(tài)電池技術(shù)，“10Ah能量密度高于800Wh／L”。
據(jù)了解，比亞迪和比克電池相關(guān)負(fù)責(zé)人在一些媒體采訪消息中透露公司正在研發(fā)固態(tài)電池，后者已經(jīng)進(jìn)入中試階段。目前國(guó)軒高科仍在埋頭搞研究，并沒(méi)有過(guò)多發(fā)聲。
此外，鵬輝能源稱公司計(jì)劃在未來(lái)2－3年內(nèi)推出固態(tài)電池產(chǎn)品。
其實(shí)，打響國(guó)內(nèi)輿論的第一槍的電池企業(yè)，當(dāng)屬珈偉股份。去年11月，珈偉股份召開(kāi)一場(chǎng)“全球首例固態(tài)鋰電池與快充電池發(fā)布會(huì)”。發(fā)布會(huì)上，向勇教授講解了固態(tài)鋰電池的構(gòu)成、優(yōu)點(diǎn)、用途及相應(yīng)的專利技術(shù)。但是這場(chǎng)發(fā)布會(huì)并沒(méi)有提及珈偉股份的研發(fā)進(jìn)展。
同樣，電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)，也積極行動(dòng)起來(lái)。例如，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的贛鋒鋰業(yè)和當(dāng)升科技。可以說(shuō)，前者是國(guó)內(nèi)首家有推進(jìn)商業(yè)化的具體部署，投建一條億瓦時(shí)級(jí)的固態(tài)電池生產(chǎn)線。后者表示，公司相關(guān)固態(tài)電池方向的研究將在2020年實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化預(yù)計(jì)在2025年以后。
而此前提到的易成新能，玩起了商業(yè)模式，通過(guò)收購(gòu)的手法切入鋰電池制造環(huán)節(jié)。11月24日，易成新能公告稱，擬7000萬(wàn)元收購(gòu)控股股東旗下鋰電池公司——河南平煤國(guó)能鋰電公司（簡(jiǎn)稱“平煤國(guó)能”）70％股權(quán)。
如此“大手筆”還有待觀察。根據(jù)易成新能公告年產(chǎn)10億Wh動(dòng)力鋰離子電池項(xiàng)目可行性研究報(bào)告顯示，項(xiàng)目分兩期投建，建成后將形成年產(chǎn)100億瓦時(shí)的鋰電池生產(chǎn)能力。其中，一期年產(chǎn)10億瓦時(shí)的軟包單體電池的生產(chǎn)能力，二期規(guī)劃產(chǎn)能90億瓦時(shí)，投資約45億元。二期根據(jù)科研成果的轉(zhuǎn)化情況，主要生產(chǎn)全固態(tài)電池。據(jù)悉，該項(xiàng)目一期工程計(jì)劃于2017年底動(dòng)工，2018年底試運(yùn)行。二期工程計(jì)劃在一期工程穩(wěn)定生產(chǎn)后，預(yù)計(jì)2019年10月動(dòng)工。
國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程
裹挾著新能源汽車政策和市場(chǎng)前景的大潮，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)加緊布局固態(tài)電池技術(shù)。眼看著批量化生產(chǎn)將在2020年前后出現(xiàn)，能夠跟國(guó)外巨頭站上同一起跑線。
“一夜之間這么多開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的企業(yè)涌現(xiàn)，而且看上去進(jìn)展都很神速，有點(diǎn)技術(shù)大躍進(jìn)的味道。”真鋰研究首席分析師墨柯如此描述當(dāng)前的現(xiàn)象，“感覺(jué)就像從地底下冒出來(lái)一樣。”
在他看來(lái)，技術(shù)最終走向商業(yè)化應(yīng)用，首先需要走出實(shí)驗(yàn)室，然后進(jìn)行足夠的實(shí)證試驗(yàn)，解決商業(yè)應(yīng)用所可能面對(duì)的各種問(wèn)題，最后再進(jìn)行小試、中試，投入應(yīng)用，而這個(gè)時(shí)間周期比較長(zhǎng)。
舉例而言，豐田在固態(tài)電池方面的研究已有20多年的經(jīng)驗(yàn)，并且產(chǎn)品裝車測(cè)試也快兩年，可是商業(yè)化應(yīng)用的時(shí)間卻在2020年。也就是說(shuō)，豐田至少還要準(zhǔn)備2到3年。
可見(jiàn)，我國(guó)固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的道路并非“熱鬧開(kāi)干”那么簡(jiǎn)單。一是尋找合適的固態(tài)電解質(zhì)材料，做出可以商業(yè)化應(yīng)用的電池；二是解決大規(guī)模生產(chǎn)問(wèn)題。豐田和Sakti3解決了前者，國(guó)內(nèi)的一致口徑讓人無(wú)從得知研發(fā)進(jìn)展。對(duì)于后者，業(yè)內(nèi)一致看法是，現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線不適合大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池，需要一種全新的制備方法。
墨柯補(bǔ)充，隨著固態(tài)電池技術(shù)研究步伐加快，國(guó)內(nèi)企業(yè)未來(lái)還將面臨專利問(wèn)題。據(jù)了解，豐田、魁北克、博洛雷、Sakti3等已有相關(guān)專利布局。
