有人說，未來的固態(tài)電池有三條技術(shù)路線，分別是氧化物、硫化物和聚合物。
也有人認(rèn)為，當(dāng)下的固態(tài)電池分為三種狀態(tài)，PPT固態(tài)、實(shí)驗(yàn)室固態(tài)以及半固態(tài)。
一語道破固態(tài)電池喧囂的現(xiàn)實(shí)和迷惘的未來。
新一輪固態(tài)電池的裝車倒計(jì)時(shí)沖鋒號(hào)，從今年10月份奇瑞全球創(chuàng)新大會(huì)“切角還能用”的固態(tài)電芯亮相開始。隨之，寧德時(shí)代、比亞迪、華為、廣汽、太藍(lán)新能源等企業(yè)紛紛公布自家的研發(fā)進(jìn)展或量產(chǎn)計(jì)劃。
PPT不是高科技，實(shí)驗(yàn)室都是鴻鵠志。
“新能源內(nèi)情”不是電池工程師，但希望作為行業(yè)觀察者，與諸位看官一起聊聊這輪顛覆性的新能源變革大潮中，背負(fù)著“高能量密度與高安全性”盛名，并被譽(yù)為動(dòng)力電池“終極形態(tài)”的固態(tài)電池，給我們帶來了哪些疑惑和思考。
1、充電速度：快了，又好像沒快？
由于固態(tài)電池把傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)更換為固態(tài)，電芯充電時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定窗口從4.2V提升到4.5V以上，甚至實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的5V，因此更高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，讓固態(tài)電池理論上可以從更高的電壓獲得更快的充電速度。
9月，計(jì)劃2026年量產(chǎn)的豐田固態(tài)電池宣布可以10分鐘充滿電；眾多近期對(duì)外公布固態(tài)電池進(jìn)展的國(guó)內(nèi)企業(yè)也紛紛宣稱，能在10分鐘達(dá)成400-600公里續(xù)航或80%的電量。
實(shí)踐中這樣的“閃充”果真能輕易達(dá)到嗎？有一利必有一弊，固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子移動(dòng)速度會(huì)變慢，帶來導(dǎo)電性較差的問題，從而又限制了充電速度。
今年10月底，搶先宣布成功研發(fā)了20Ah全固態(tài)電池的南都電源，在投資者互動(dòng)平臺(tái)坦言目前充電速率僅支持0.2C~0.5C，不支持超充，但已經(jīng)是達(dá)到或高于行業(yè)平均水平。
作為全球動(dòng)力電池領(lǐng)頭羊的寧德時(shí)代，同樣在11月份披露了其硫化物路徑已經(jīng)順利推進(jìn)到20Ah樣品的試制階段。雖然能量密度達(dá)到500Wh/kg，相比現(xiàn)有水平提升超過40%，但坦言充電速度和循環(huán)壽命仍需進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。
這樣的無奈，從過去一年中市場(chǎng)上陸續(xù)面世的采用半固態(tài)電池的車型實(shí)踐中，也可以窺見一斑。
搭載半固態(tài)電池的智己L6光年版已經(jīng)發(fā)布半年多但仍未交付。能“千里續(xù)航”的蔚來ET7同樣采用半固態(tài)電池，衛(wèi)藍(lán)新能源提供的150度電池包在媒體實(shí)測(cè)中的最大充電功率78KW，對(duì)應(yīng)約0.5C的水平。
相比于當(dāng)前主流快充動(dòng)輒十倍于上述速率的4C-5C水準(zhǔn)，固態(tài)電池的“大肚量小食道”是實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)攻克的難題，還是某些企業(yè)暗藏的一招制敵的殺手锏，我們確實(shí)還沒看明白。
2、循環(huán)壽命：高壓之下，難以承受之重？
你可能認(rèn)為固態(tài)電池作為一種“完美電池”，循環(huán)壽命也應(yīng)該得益于更好的化學(xué)穩(wěn)定性而遠(yuǎn)高于液態(tài)鋰電池。然而，豐滿的理想與骨感的現(xiàn)實(shí)形成了巨大的反差。
固態(tài)電池有三宗“原罪”：電極與固態(tài)電解質(zhì)界面不穩(wěn)定，導(dǎo)致阻抗增加；鋰枝晶如細(xì)小的針，能輕易刺穿固態(tài)電解質(zhì)；在機(jī)械應(yīng)力下，固態(tài)材料更易出現(xiàn)裂紋。和磷酸鐵鋰電池動(dòng)輒 3000次以上的循環(huán)壽命相比，固態(tài)電池反顯稚嫩。
特別是在高壓和快充環(huán)境下，這些缺陷更加明顯。一個(gè)由能量密度、充電速度和循環(huán)壽命組成的“技術(shù)不可能三角”浮出水面。
公開數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前半固態(tài)電池的循環(huán)壽命通常僅在 800到1000次，而全固態(tài)電池即便實(shí)驗(yàn)室樣品，也往往止步于數(shù)百次循環(huán)。加了眾多“定補(bǔ)狀語”的上萬次固態(tài)電池循環(huán)次數(shù)，距離我們尚遙不可及。
3、樣品到裝車：時(shí)光飛逝如電？
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，固態(tài)電池的未來倒計(jì)時(shí)已經(jīng)開始：2025年建廠，2026年量產(chǎn)，2027年裝車，2030年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。但這一時(shí)間表已是所有環(huán)節(jié)都在理想狀態(tài)下的最佳結(jié)果。
一句“快魚吃慢魚的時(shí)代”，把2024年的中國(guó)新能源車市場(chǎng)拖入了無盡的價(jià)格戰(zhàn)深淵。除了少數(shù)依靠規(guī)?；騽?chuàng)新獲得盈利的頭部企業(yè)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都彌漫著哀鳴。毫不夸張地說，這一年中國(guó)新能源車的迅猛發(fā)展，是在無數(shù)從業(yè)者的血汗和犧牲中前行的。
固態(tài)電池的研發(fā)，不應(yīng)該再重蹈覆轍。電車從研發(fā)生產(chǎn)到市場(chǎng)營(yíng)銷的全周期加速，改變不了其汽車行業(yè)本質(zhì)上的長(zhǎng)周期屬性，這不是一個(gè)賺快錢的行業(yè)。
固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)裝車，至少需要經(jīng)歷四個(gè)主要階段：
· A樣（實(shí)驗(yàn)室樣品）：驗(yàn)證電解質(zhì)、電極材料和界面技術(shù)。
· B樣（材料優(yōu)化和原型驗(yàn)證）：解決循環(huán)壽命問題，提升高倍率和快充穩(wěn)定性，評(píng)估材料的長(zhǎng)期可行性。
· C樣（產(chǎn)線驗(yàn)證和中試生產(chǎn)）：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室成果的工業(yè)化可行性，提高良品率并控制成本。
· D樣（量產(chǎn)和裝車）：完成質(zhì)量認(rèn)證和安全測(cè)試，確保大規(guī)模生產(chǎn)的一致性。
即便一切順利，每個(gè)階段也需要9-12個(gè)月，總體至少3-4年的周期無法壓縮。
“新能源內(nèi)情”猜測(cè)，寧德時(shí)代的“1-9分”固態(tài)電池成熟度理論，以及現(xiàn)階段的“4分”定位，正是基于對(duì)主體研發(fā)正處于B樣階段末期的評(píng)估。如果這個(gè)假設(shè)成立的話，其2027年才能“實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)”的說法，也基本符合上述研發(fā)生產(chǎn)四個(gè)階段的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和客觀過程需求。
因此，在當(dāng)前就連A樣階段的材料和技術(shù)都還處于不斷更新迭代的當(dāng)下，如果部分廠商宣稱“2024年出樣，2025年裝車”，是否是對(duì)自己的拔苗助長(zhǎng)，更是引導(dǎo)消費(fèi)者“被坑入局”而成為小白鼠？
4、成本和價(jià)格：高價(jià)嘗鮮？
一輛配備三元鋰電池、續(xù)航615公里的廣汽豐田鉑智4X，半小時(shí)充電80%，售價(jià)不到15萬；而一輛續(xù)航1000公里、配備全固態(tài)電池的純電車，充電時(shí)間至少兩小時(shí)，起售價(jià)45萬。你會(huì)怎么選？
這個(gè)對(duì)比并不夸張，它基本反映了固態(tài)電池在未來幾年的“嘗鮮價(jià)”。
目前，已經(jīng)裝車的半固態(tài)電池成本大約為 800-1000元/度電。但全固態(tài)電池，特別是采用硫化物路線的成本較高，且該技術(shù)的空氣穩(wěn)定性差、對(duì)水分極為敏感，對(duì)電池制造環(huán)境要求極為嚴(yán)格。
結(jié)合新廠的建設(shè)、材料的成本和復(fù)雜的生產(chǎn)流程，權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，固態(tài)電池的成本要到2030年規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)才能降至1000元/度電，并有望在2035年降至600-700元/度電。
當(dāng)前磷酸鐵鋰電池的成本約300元/度電，三元鋰電池約400元/度電。換句話說，再過十年，固態(tài)電池的成本也將是目前主流電池的兩倍。
而在未來幾年，如果你愿意嘗鮮，固態(tài)電池的成本至少維持在1200-1500元/度電區(qū)間。以100度電計(jì)算，電池成本約12-15萬元，零售端價(jià)格則有可能放大到24-30萬元。這一數(shù)據(jù)正是本章節(jié)開頭所提到的對(duì)比參考的來源。
僅僅以特斯拉為例，價(jià)格友好的磷酸鐵鋰電池車型與價(jià)格稍貴的三元鋰電池車型的銷售比就達(dá)到了5：1，可見價(jià)格對(duì)于用戶選擇的敏感程度。
因此，盡管許多廠商在年末的這一輪概念營(yíng)銷上爭(zhēng)相搶占風(fēng)口，但他們是否充分承擔(dān)起了對(duì)消費(fèi)者起碼的預(yù)期管理責(zé)任？這樣價(jià)格和參數(shù)的產(chǎn)品急于推向市場(chǎng)，真的是為消費(fèi)者著想嗎？
作為消費(fèi)者，我們也應(yīng)該保持清醒，除非你是財(cái)務(wù)自由或買車當(dāng)玩具的人。否則，搭載固態(tài)電池的新能源車，至少在2030年以前與你無緣。
5、風(fēng)乍起：何來？
2024年底，新能源車市場(chǎng)呈現(xiàn)出一幅耐人尋味的畫面：一邊是主機(jī)廠爭(zhēng)相發(fā)布增程車型計(jì)劃，試圖解決純電路線在續(xù)航上的短板；另一邊，則是眾多車企和電池廠商高調(diào)宣布固態(tài)電池研發(fā)突破，并即將量產(chǎn)。
一個(gè)增程車型從規(guī)劃到量產(chǎn)，再到成熟期，直至退市，即使在電動(dòng)車加速發(fā)展的背景下，這一周期也需要3-5年。既然固態(tài)已來，又何必重復(fù)投資，大費(fèi)周折？ “新能源內(nèi)情”對(duì)車企急于頻送“秋波”的分析判斷如下。
· 資本市場(chǎng)講故事：新能源轉(zhuǎn)型已成國(guó)策，固態(tài)電池自然成為資本市場(chǎng)的最熱門題材。早期研發(fā)階段企業(yè)借以吸引投資，二級(jí)市場(chǎng)炒作拉高出貨。新一輪熱度里打頭陣的奇瑞，更像是在續(xù)夢(mèng)IPO的背景下，以此作為最重磅的創(chuàng)新力佐證。
· 電車行業(yè)求突破：2024年智能駕駛風(fēng)頭出盡，而三電系統(tǒng)近年來缺乏革命性進(jìn)展，從行業(yè)自身來說，也需要在硬件層面找到這樣一個(gè)熱點(diǎn)進(jìn)行突破。
· 落后企業(yè)搶先機(jī)：固態(tài)電池作為顛覆性技術(shù)，為動(dòng)力電池和主機(jī)廠中的非頭部企業(yè)、新入局者提供了彎道超車的可能，在資本投入和概念營(yíng)銷上都采取了相對(duì)激進(jìn)的做法。相比之下，行業(yè)巨頭們反而顯得務(wù)實(shí)低調(diào)，保持穩(wěn)步推進(jìn)的態(tài)度。
然而，無論以上任何角度的考量，消費(fèi)者都不應(yīng)該成為配合這場(chǎng)固態(tài)電池“概念營(yíng)銷大戲”的群眾演員。他們手握舊車殘值，加上辛苦攢下的積蓄，配得上一輛真正靠譜、而非被概念和營(yíng)銷“忽悠”的好電車。
畢竟，研發(fā)固態(tài)電池不是“挖地掘金”賭運(yùn)氣。年初，“國(guó)家投入60億元支持包括寧德時(shí)代等六家企業(yè)進(jìn)行全固態(tài)電池基礎(chǔ)研發(fā)”的消息不脛而走。舉國(guó)之力不過如此，但寧德時(shí)代固態(tài)電池千人規(guī)模的研發(fā)團(tuán)隊(duì)一年的人力成本就近10億，而占據(jù)公司年凈利潤(rùn)一半的百億級(jí)研發(fā)投入更是為固態(tài)電池“火力全開”。
從全球視角來看，豐田雖然手握最多的固態(tài)電池專利，但依然面臨高難度研發(fā)、高昂成本和復(fù)雜供應(yīng)鏈的多重困擾，步履艱難。在國(guó)內(nèi)，各大廠商在固態(tài)電池領(lǐng)域的專利布局緊密，企業(yè)之間需要繞開專利壁壘，這客觀上延緩了行業(yè)的整體進(jìn)展速度。
今年9月，寧德時(shí)代宣布其固態(tài)電池的研究與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比“領(lǐng)先一大步”，用英文說是“Second to none（我們覺得譯為“無出其右”比較貼切）”。這種底氣，估計(jì)來自于其在硫化物路線上對(duì)界面和鋰枝晶問題、制備環(huán)境要求、干法電極和等靜壓一體成型等制造技術(shù)方面實(shí)實(shí)在在的突破。
與其在資本和用戶面前搶進(jìn)度、講故事，不如踏踏實(shí)實(shí)聚焦研發(fā)，解決技術(shù)難題、生產(chǎn)工藝和成本問題，這或許更有價(jià)值。
工信部要求在2027年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池裝機(jī)，目標(biāo)是1000輛車，每輛車年行駛1萬公里?！?000輛”這個(gè)詞，上一次出現(xiàn)還是在2009年國(guó)家對(duì)于新能源車“十城千輛”的目標(biāo)中，那已經(jīng)是15年前的事情了。
這說明，固態(tài)電池的道路，還很漫長(zhǎng)。
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