固態(tài)電池又火了?它到底為何充滿爭議?| 人人能懂的產(chǎn)業(yè)報告
關(guān)鍵詞: 固態(tài)電池,優(yōu)勢,爭議焦點,全球競速,發(fā)展展望
近幾年,固態(tài)電池這四個字頻繁出現(xiàn)在新能源領(lǐng)域的新聞中。車企發(fā)布會高調(diào)宣傳、概念股批量漲停、多國競速布局技術(shù)路線……此前,它曾稍稍冷卻了一段時間,近日卻又重新開始登上熱搜。作為被很多人視為突破液態(tài)電池瓶頸的技術(shù),它因高能量密度、高安全性等特征賺足眼球,卻也深陷定義模糊、宣傳注水、量產(chǎn)困難等爭議。本報告力圖以通俗語言拆解這其中的爭議核心,還原固態(tài)電池的真實困境。

一、先搞明白,固態(tài)電池憑啥被寄予厚望?
眾所周知,傳統(tǒng)新能源汽車用的是液態(tài)電池,其缺點有能量密度一般、低溫下性能會衰減、有漏液起火風(fēng)險等等;而固態(tài)電池試圖用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解液,此舉理論上可帶來三大優(yōu)勢:
1. 更安全:固態(tài)電解質(zhì)不易燃、不易爆,解決了液態(tài)電池?zé)崾Э氐碾[患;
2. 能量密度高:全固態(tài)電池能量密度目標(biāo)達400-500Wh/kg,遠超當(dāng)前液態(tài)電池約350Wh/kg的上限,這意味著將來電動車的續(xù)航有望大大延長;
3. 充電更快:配合鋰金屬負極等技術(shù),全固態(tài)電池理論上可在10分鐘內(nèi)充滿電,逼近燃油車的加油效率。
正因為有這些優(yōu)勢,固態(tài)電池成為中、日、韓等國車企和電池行業(yè)的關(guān)注重點,也催生了投資市場的熱切期盼。

二、爭議焦點:三大矛盾藏隱患
風(fēng)口之下,固態(tài)電池的問題本質(zhì)上還是“實驗室理想性能”與“商業(yè)化現(xiàn)實瓶頸”的沖突,具體體現(xiàn)在三個層面上:
1. 定義混亂:“半固態(tài)”混淆視聽可能很多人還不知道,固態(tài)電池不是一個單一概念,它還分為“半固態(tài)”和“全固態(tài)”兩個階段,其中半固態(tài)電池中仍有少量液態(tài)電解液(常低于10%),而全固態(tài)電池則一點也不含。由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),不少企業(yè)便打起了擦邊球。比如曾經(jīng)有某車企官方宣稱其車輛采用了“準(zhǔn)固態(tài)電池”,但供應(yīng)商卻承認該電池實際上還是屬于半固態(tài)范疇……這種定義上有意無意的模糊,會讓不那么了解技術(shù)的消費者產(chǎn)生誤解,是企業(yè)對市場的不負責(zé)任。

2. 性能注水:宣傳數(shù)據(jù)與實測有差距
和第一點類似,一些企業(yè)在宣傳固態(tài)電池的高水準(zhǔn)時,會夸大宣傳。比如某車企宣稱,其采用的電池之能量密度,可達到368Wh/kg,但實測顯示其續(xù)航提升主要靠的是增加電池容量(133kWh),而不是電解質(zhì)技術(shù)的突破……可這款車型的售價卻比普通版高了10萬元……
3. 量產(chǎn)難產(chǎn):從實驗室到裝車的巨大鴻溝
固態(tài)電池的量產(chǎn)難點主要有三個:一是材料瓶頸,比如硫化物電解質(zhì)的核心原料是硫化鋰,而硫化鋰的價格高,且遇水會生成有毒氣體,生產(chǎn)環(huán)境要求嚴;二是設(shè)備升級問題,全固態(tài)電池的產(chǎn)線與傳統(tǒng)液態(tài)電池的不同,要替換的設(shè)備很多,單條產(chǎn)線的投資成本可能會翻倍;三是目前的良率低,實驗室階段良率都只有60%-70%……

NASA前些年公布的一款固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 圖片來源:NASA
三、全球競速:技術(shù)博弈下的產(chǎn)業(yè)焦慮
固態(tài)電池爭議的背后,是全球產(chǎn)業(yè)鏈的路線博弈和資本暗涌。
技術(shù)路線方面,不同國家呈現(xiàn)出較為明顯的分化,譬如中國的比亞迪、寧德時代聚焦硫化物電解質(zhì);日本豐田押注硫化物體系;歐洲的奔馳、寶馬則聯(lián)合研發(fā)氧化物電解質(zhì)技術(shù)等等。這種分化意味著業(yè)內(nèi)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)業(yè)化進程還在早期。
資本的狂熱則放大了爭議。曾經(jīng),在某車企固態(tài)電池發(fā)布會的次日,A股相關(guān)概念股的平均漲幅超過了10%,可這本是很荒誕的,因為當(dāng)前固態(tài)電池的技術(shù)實際上還不成熟,距離成熟應(yīng)用還差很遠,發(fā)布會的意義除了吹牛和配合資本翻云覆雨,還有什么意義?不是又在誤導(dǎo)消費者嗎?資本炒作明顯推高了泡沫和風(fēng)險。

四、未來可期但需理性:
2030或成節(jié)點那么,固態(tài)電池會不會壓根是一個偽命題呢?似乎不會。有一種觀點認為,全固態(tài)電池的成熟需要經(jīng)歷三個階段:2025-2027年間解決硫化物電解質(zhì)的量產(chǎn)問題;2027-2030年實現(xiàn)400Wh/kg的高硅負極電池裝車;2030年后力爭實現(xiàn)鋰金屬負極的終極形態(tài)。
這其中,需要打通原料供應(yīng)(如硫化鋰產(chǎn)能提升)、設(shè)備研發(fā)(如高壓化成設(shè)備)、標(biāo)準(zhǔn)制定(如車規(guī)級測試規(guī)范)等產(chǎn)業(yè)鏈全鏈條。
五、一些名詞解釋
1. 鋰金屬負極:是電池儲存和釋放電能的負極核心部件,用純鋰金屬做材料,能比傳統(tǒng)電池的石墨負極存儲更多電,是提升固態(tài)電池能量密度的關(guān)鍵。
2. 氧化物電解質(zhì):固態(tài)電池里傳導(dǎo)鋰離子的固態(tài)通道技術(shù),用氧化鋰等氧化物做材料。穩(wěn)定性好、不易燃,但離子傳導(dǎo)速度稍慢。
3. 硫化鋰:硫化物電解質(zhì)的核心原料,長得像白色粉末,純度要求高,價格貴,遇水會產(chǎn)生有毒氣體,生產(chǎn)時需嚴格控濕,是硫化物電解質(zhì)量產(chǎn)的材料瓶頸之一。
4. 硫化物電解質(zhì):固態(tài)電池里傳導(dǎo)鋰離子的固態(tài)通道,用硫化鋰等硫化物做材料。離子傳導(dǎo)速度快(接近液態(tài)電解液),原料貴、生產(chǎn)環(huán)境要求高。