固態(tài)電池是有望突破電化學(xué)儲能技術(shù)瓶頸，滿足未來發(fā)展需求的新興技術(shù)方向之一，行至現(xiàn)階段，圍繞行業(yè)話語權(quán)的競爭日趨激烈。無論是產(chǎn)能還是技術(shù)，我國都已將液態(tài)鋰電池做到了極致，從而可以有底氣、有計劃地推動固態(tài)電池穩(wěn)定發(fā)展，從容面對日本、韓國和美國在該領(lǐng)域的競爭壓力。
我國作為全球最大的新能源汽車和儲能市場，正通過政策扶持、技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)鏈整合，加速搶占固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)制高點。逐漸成為儲能系統(tǒng)主流選擇的固態(tài)電池多條技術(shù)路線產(chǎn)業(yè)化進程加速，固態(tài)電池領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)在各個細分賽道尋求突破，以實現(xiàn)“搶跑卡位”，但能否真切成為拍死液態(tài)電池的“后浪”，現(xiàn)有的固態(tài)電池仍需解決原材料成本高、產(chǎn)品良率低的核心矛盾，在技術(shù)突破與成本控制之間找到最佳平衡點，從而為新能源汽車、低空飛行器、人形機器人等新興領(lǐng)域帶來前所未有的技術(shù)變革。
可展望的技術(shù)路線與進度
固態(tài)電池的主要技術(shù)路線為氧化物、硫化物、聚合物、鹵化物等，每一種技術(shù)路線各有優(yōu)勢，但尚不能滿足全固態(tài)電池的所有理想性能要求。硫化物目前“領(lǐng)跑”全固態(tài)電池量產(chǎn)進程，今年以來，硫化物技術(shù)路線進展迅速，硫化物固態(tài)電解質(zhì)以在離子電導(dǎo)率上的領(lǐng)先優(yōu)勢，逐漸被學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界認可，從應(yīng)用端到電池生產(chǎn)、電解質(zhì)及其原材料生產(chǎn)，硫化物全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程出現(xiàn)多個積極信號，在融資、產(chǎn)能和市場拓展等多個維度均有較好表現(xiàn)。
根據(jù)車企、電池廠商、材料企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)在固態(tài)電池方面的布局，2027年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化完成從“0”到“1”突破的預(yù)期目標(biāo)未見變化，2030年商業(yè)化量產(chǎn)后應(yīng)用場景將集中在電動飛行器，包括低空載人飛行器和無人飛行器，以及電動船舶等高價值領(lǐng)域。
國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在積極推動匹配eVTOL的固態(tài)電池開發(fā)。eVTOL等低空飛行器對電池能量密度的要求極為嚴苛，固態(tài)電池的技術(shù)方向契合低空飛行器場景需求。續(xù)航是現(xiàn)階段人形機器人的重要痛點，固態(tài)電池有望助力續(xù)航提升?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外廠商公布的人形機器人續(xù)航時間通常在2-4小時，部分采用固態(tài)電池的產(chǎn)品續(xù)航相對更高。未來人形機器人進一步智能化，芯片功耗進一步提升，現(xiàn)有的電池能量密度難以滿足應(yīng)用需求，迫切需要固態(tài)電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以打破能量密度瓶頸。
主要經(jīng)濟體的競爭加劇
全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)主要分布在中國、日本、韓國、歐洲、美國等國家和地區(qū)。在固態(tài)電池領(lǐng)域的路線選擇上，我國和日韓更偏向硫化物體系，美國傾向于研發(fā)使用氧化物體系，歐洲則在研發(fā)使用聚合物體系。
各主要經(jīng)濟體都相繼出臺了相關(guān)支持政策，設(shè)立了遠期戰(zhàn)略目標(biāo)，以爭奪固態(tài)電池領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢，搶占下一代技術(shù)風(fēng)口。工信部、能源局等8部門近期聯(lián)合印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》提出重點布局儲能用固態(tài)電池、全氣候低衰減長壽命電池、高一致性電池系統(tǒng)等先進儲能型鋰電池產(chǎn)品，這為固態(tài)電池在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用提供了政策上的支持。
不同國家和地區(qū)的固態(tài)電池相關(guān)企業(yè)布局路線各有不同，歐洲車企主要與美國電池初創(chuàng)企業(yè)合作開發(fā)全固態(tài)電池技術(shù)，美國固態(tài)電池參與者以初創(chuàng)公司為主，實際上于各技術(shù)路線均有布局。以豐田、松下、日產(chǎn)和Maxell等為代表的日本固態(tài)電池相關(guān)企業(yè)數(shù)量僅次于我國，且因深耕多年實力較強。與之類似的是韓國，多個韓國巨頭企業(yè)旗下的材料領(lǐng)域子公司在固態(tài)電池方面投入大量資金進行研發(fā)。總體趨勢是，因為在液態(tài)鋰離子動力電池領(lǐng)域我國占據(jù)絕對優(yōu)勢，美日韓等國在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局更顯積極。
從國家能源戰(zhàn)略的角度來看，保留多種能源并列供給方可保障能源的安全與穩(wěn)定，而且固態(tài)電池即便實現(xiàn)了顛覆性的技術(shù)突破，仍不能即時滿足100%的場景用能需求。這讓我國在加大固態(tài)電池相關(guān)研發(fā)和支持力度方面以企穩(wěn)為主，傾向于固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)是在現(xiàn)有電池產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)上進行升級，以保障價格優(yōu)勢，維持全球領(lǐng)先。但美國、歐盟的新能源汽車政策以及中國進口產(chǎn)品關(guān)稅稅率變化將為現(xiàn)有的動力電池產(chǎn)品、未來的固態(tài)電池產(chǎn)品帶來較大的不確定性。
鋰電池和半固態(tài)的價值
得益于系統(tǒng)性的戰(zhàn)略布局和全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，我國在鋰電池時代占據(jù)行業(yè)主動。在上游原材料領(lǐng)域，我國企業(yè)通過海外并購和戰(zhàn)略合作，建立起覆蓋鋰、鈷、鎳等關(guān)鍵礦產(chǎn)的全球供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，涌現(xiàn)出贛鋒鋰業(yè)、天齊鋰業(yè)、華友鈷業(yè)、中偉股份等優(yōu)秀企業(yè)。在技術(shù)路線的選擇上，我國采取多元化戰(zhàn)略布局，磷酸鐵鋰電池憑借安全性高、成本低廉的優(yōu)勢市場占有率持續(xù)攀升，三元鋰電池在高端市場保持強勁競爭力，寧德時代、比亞迪等企業(yè)持續(xù)刷新能量密度紀錄。在鋰電池制造裝備上面，我國企業(yè)具備與國際頂尖企業(yè)競爭的實力，涌現(xiàn)出先導(dǎo)智能、聯(lián)贏激光、贏合科技等一系列優(yōu)秀企業(yè)。
僅2022年，我國鋰電池相關(guān)專利申請量就占全球總量的60%以上，研發(fā)投入強度遠超其他國家和地區(qū)。龐大的國內(nèi)市場為新技術(shù)提供了理想的試驗場，形成“研發(fā)-應(yīng)用-反饋-優(yōu)化”的良性循環(huán)。全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)助力我國在鋰電池時代建立起了難以撼動的競爭優(yōu)勢。
2023年以來至今，我國鋰電池領(lǐng)域的投資預(yù)算超過3萬億元，20多家動力電池企業(yè)的2025年產(chǎn)能規(guī)劃合計超過6000GWh，遠超2024年全球鋰電池1500GWh的總體出貨量，提前布局意圖明顯。也在一定程度上表明，未來數(shù)年里固態(tài)電池深度改變行業(yè)格局的可能不大，熱失控防護技術(shù)+4C快充的液態(tài)電池仍是市場主力產(chǎn)品，比如寧德時代和廣汽等企業(yè)的新技術(shù)產(chǎn)品都已能讓匹配的新能源汽車體驗質(zhì)變。
我國在鋰電池產(chǎn)業(yè)上構(gòu)筑起的護城河，可能只有全固態(tài)電池是唯一的突破口，而不是被寄予很大期望的半固態(tài)電池。
儲能系統(tǒng)對電池的高要求包括高能量密度、長循環(huán)壽命、高安全性和可靠性等，目前大部分電化學(xué)工程師的共識是：在現(xiàn)有材料條件下，難以做出能保持≥400Wh/kg的能量密度，又能在室溫下、常壓長循環(huán)使用的全固態(tài)電池。
在探尋固態(tài)電池技術(shù)將為產(chǎn)業(yè)鏈帶來哪些變化之前，需要厘清半固態(tài)電池到底是不是固態(tài)電池的問題。毫不夸張地說，全固態(tài)電池更像是實驗室里的“神仙打架”，而半固態(tài)電池的推動就是車企與電池廠商的“政治正確”——當(dāng)全固態(tài)量產(chǎn)仍需時日，中國企業(yè)選擇以半固態(tài)（固液混合）作為過渡方案，既規(guī)避了全固態(tài)的工藝難題，又利用現(xiàn)有液態(tài)電池設(shè)備降低成本的半固態(tài)過渡策略很好地凸顯了“中國智慧”。
現(xiàn)有的半固態(tài)電池本質(zhì)上仍是液態(tài)鋰離子電池體系的一部分。今年以來，已有多個車企計劃推出配備半固態(tài)電池的車型，續(xù)航里程均突破1000公里。當(dāng)半固態(tài)電池的規(guī)模化裝車提上日程，全固態(tài)電池也迎來資金繼續(xù)涌入、AI技術(shù)助力材料研發(fā)、龍頭企業(yè)技術(shù)突破等好消息，“固液同價”有望在2027年實現(xiàn)。
中國產(chǎn)業(yè)界的進攻與防守
中國汽車動力電池創(chuàng)新聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，2024年我國動力和其他電池累計銷量為1039.5GWh，累計同比增長42.4%。其中，動力電池銷量為791.3GWh，占總銷量76.1%，累計同比增長28.4%；其他電池累計銷量為248.2GWh，占總銷量23.9%，累計同比增長118.8%。
2024年全球動力電池出貨前十企業(yè)中，中國占六位，并霸榜前兩位；全球儲能電芯出貨前十企業(yè)中，中國獨占九席，只把最后一名留給了韓國。我國動力電池產(chǎn)業(yè)超越日韓穩(wěn)居全球出貨量第一，在全球競爭中呈現(xiàn)領(lǐng)先態(tài)勢，但也存在行業(yè)供需錯配、產(chǎn)能相對過剩等情況，外部面臨著國際貿(mào)易政策壁壘、日韓持續(xù)競爭、美國電池制造業(yè)重塑等不確定性，需要從技術(shù)端和生產(chǎn)端牢牢把握動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心制高點。動力電池是新能源汽車的核心零部件，占據(jù)整車成本的40%以上，高達萬億乃至十萬億級別的市場涉及大量的就業(yè)、稅收與GDP，使得關(guān)于行業(yè)話語權(quán)的競爭不容有失，這也是固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進程備受各方關(guān)注的重要原因。
全固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，事關(guān)中國企業(yè)的全球行業(yè)話語權(quán)，中國企業(yè)的強力競爭對手，以日本企業(yè)為主。在液態(tài)電池領(lǐng)域錯失機遇的日本業(yè)界將固態(tài)電池作為奪回產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)的希望所在，并對此推行了多年的技術(shù)積淀和專利積累。截至2024年末，日本在全球固態(tài)電池申請專利中的占比高達36%，中國和韓國分別為27%和18%，因此有“中國企業(yè)需要警惕日系企業(yè)專利陷阱”的說法。
我國領(lǐng)跑固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)以具院校研發(fā)背景的新興企業(yè)為主，典型代表有清華大學(xué)南策文院士團隊創(chuàng)辦的清陶能源、依托中科院物理所成立的衛(wèi)藍新能源等，傳統(tǒng)電池企業(yè)在固態(tài)電池方面有技術(shù)儲備與專利布局，但在產(chǎn)業(yè)化推進上相對保守。需要提防的是，在量產(chǎn)進度上，豐田、日產(chǎn)與韓國三星SDI等企業(yè)的全固態(tài)電池均已進入試制階段，我國企業(yè)并不具備先發(fā)優(yōu)勢。日本鋰電池產(chǎn)業(yè)從數(shù)十年前占據(jù)全球九成以上市場份額，到10年前掉至70%左右，再到如今不足6%的全面退縮案例，或?qū)槲覈虘B(tài)電池相關(guān)企業(yè)的發(fā)展提供警示。
從車企到電池企業(yè)，固態(tài)電池的車端應(yīng)用正在加速。市場對固態(tài)電池有著超高的期望值，只是讓這個宣傳中的必爭技術(shù)高地踏實落地還需要一點時間。未來儲能領(lǐng)域的固態(tài)電池滲透率必然呈現(xiàn)上升趨勢，但速度會相對緩慢。
熱門跟貼