1月9日，蔚來汽車一年一度的NIO Day發(fā)布會如期舉行。期間蔚來放出“大招”，宣布打算在2022年四季度配置首款容量高達150kWh、續(xù)航1000公里的固態(tài)電池。
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。由于其被認(rèn)為是替代液態(tài)電池的下一代動力電池主要技術(shù)路線，因此是目前眾多電池廠商和車企的重點研究方向。
如此驚人的消息傳出，自然在動力電池領(lǐng)域尤其是電解液和隔膜行業(yè)引起巨大反響。與此同時，周一A股鋰電池概念股跟隨遭受重挫。
隨后有專業(yè)人士指出，市場對蔚來汽車的固態(tài)電池有一些誤讀，蔚來將采用的并非純正意義上的固態(tài)電池。說白了它只是一個相對初級的半固態(tài)電池，制作過程仍需使用電解液、隔膜這些材料。而且量產(chǎn)進度需看后續(xù)推進情況，真正使用固態(tài)電解質(zhì)的“固態(tài)電池”量產(chǎn)以及裝車尚需時日。
或許很多人沒有想到，實際上把市場嚇得夠嗆的“蔚來電池”只是一個營銷噱頭。
動力電池、消費電池以及儲能電池是鋰電池的三大應(yīng)用領(lǐng)域，其中動力電池占到約50%左右。
隨著全球汽車電動化趨勢不可避免，動力電池市場作為鋰電池的重要應(yīng)用領(lǐng)域，對長續(xù)航、安全性的不斷追求，使得固態(tài)電池技術(shù)也在長足發(fā)展。
相比較傳統(tǒng)的液態(tài)電池，固態(tài)電池與其工作原理并無實質(zhì)區(qū)別。只不過兩者主要的區(qū)別在于后續(xù)因考慮能量密度的提升及安全性導(dǎo)致使用材料的改變。
目前，液態(tài)電池存在的痛點主要是能量密度和安全性之間的權(quán)衡，讓電池企業(yè)和車企很難顧此及彼。
就拿磷酸鐵鋰和三元鋰來說，磷酸鐵鋰電池安全性好、成本低，但能量密度不高，耐低溫性能差，盡管目前比亞迪改進成刀片電池，但能量密度僅是向三元鋰靠攏。而三元電池雖然能量密度高，耐低溫，但存在安全性差，成本高的缺點。
因此，鋰電池為提升能量密度同時考慮安全性，液態(tài)電池向固態(tài)電池的突破便成了市場要求的必然。
固態(tài)電池出現(xiàn)，現(xiàn)有液態(tài)電池體系是否會被顛覆？
答案是，短期不會，但中期受部分材料替代會有些影響，后期除了四大材料中正極和導(dǎo)電箔外，其他材料將被顛覆。
日本科學(xué)家認(rèn)為，可規(guī)模化的液態(tài)鋰電池體系能量密度上限為300Wh/kg，中國和美國的科學(xué)家則認(rèn)為上限可能是350Wh/kg。目前除了特斯拉Model 3用到的三元鋰電池的能量密度可以達到260Wh/kg之外，大多數(shù)新能源電動車三元鋰電池能量密度普遍在200wh/kg左右，并沒達到科學(xué)家認(rèn)為的能量密度上限。
因此，液態(tài)電池技術(shù)仍有改進發(fā)展的市場前景，全球電動化進程給國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈帶來的機會，短期很難會被顛覆。
根據(jù)中國制造2025規(guī)劃，2020年鋰電池能量密度要達到300Wh/kg，2025年為400Wh/kg，2030年為500Wh/kg。
理論上，液態(tài)電池最高能量密度為350Wh/kg，因此未來如果繼續(xù)推進的話將很難達到規(guī)劃的要求。
相較于液態(tài)電池，固態(tài)電池的能量密度可以達到500Wh/kg以上，發(fā)展固態(tài)電池更符合政策的要求。
不過，由于固態(tài)電池技術(shù)攻關(guān)非常難，無法做到一蹴而就，但面對全球汽車電動化浪潮，鑒于消費者對續(xù)航和安全性的更高要求，所以電池企業(yè)只能采取折中方法，通過對電解液的改變逐步向固態(tài)電池晉級，以此形成了從液態(tài)到半固態(tài)再到全固態(tài)的技術(shù)路徑。
而且，半固態(tài)電池能量密度也可達350Wh/kg以上，就算在過渡期進行產(chǎn)業(yè)化也可以滿足規(guī)劃和市場的需要。
對于這次蔚來高調(diào)宣布eT7搭載的半固態(tài)電池，實質(zhì)上體現(xiàn)的是車企們作為先行者在電池裝配上對半固態(tài)電池使用的初步嘗試。
液態(tài)電池向固態(tài)電池的這場演變過程，勢必一些舊材料諸如電解液、負(fù)極材料、隔膜等會被其他新材料逐步替代，而一些新材料如金屬鋰、高電壓復(fù)合正極材料等得以應(yīng)用。
然而，液態(tài)電池向半固態(tài)電池的改進，其實對現(xiàn)有液態(tài)電池四大材料體系沖擊會比較小。因為半固態(tài)鋰電池意味著附帶少量有機溶劑去改善聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，那么電解液和隔絕正、負(fù)極材料的隔膜仍需要用到。
盡管這樣，但是還要說的是半固態(tài)鋰電池從本質(zhì)上充當(dāng)一種過渡產(chǎn)品，并非最終解決方案。
到了固態(tài)電池時代，除了正極材料，負(fù)極材料體系的金屬鋰、固態(tài)電解質(zhì)將替代液態(tài)電池時代用到的石墨、硅碳，電解液的有機溶劑。而隔膜也因固體電解質(zhì)具備的電子絕緣性和離子導(dǎo)電性而被拋棄。至此，液態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)體系被顛覆。
毫無疑問，長期來看，關(guān)注液態(tài)電池和半固態(tài)電池并不可行，對于投資者而言，固態(tài)電池才是最值得投資的領(lǐng)域。
據(jù)統(tǒng)計，固態(tài)電池的研究有50余年時間，已經(jīng)發(fā)展成三條主流技術(shù)路線：聚合物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池以及硫化物固態(tài)電池。
在聚合物技術(shù)上，全球主要以法國Bolloré集團和美國Solid Energy為代表。在氧化物技術(shù)上，中國臺灣輝能科技、中國贛鋒鋰業(yè)作為布局在氧化物電解質(zhì)技術(shù)上的領(lǐng)軍企業(yè)。在硫化物技術(shù)上，全球主要以日本豐田集團、韓國三星、中國寧德時代為代表。
不過，目前真正能做到在汽車領(lǐng)域商業(yè)化的是聚合物固態(tài)電池，2011年由法國Bolloré公司推出，用在市內(nèi)租賃電動車領(lǐng)域。但是這款聚合物固態(tài)電池存在非常大的缺陷，一是需要另外高溫加熱才能工作，二是能量密度和續(xù)航里程極低，僅為230Wh/kg、250km，遠(yuǎn)不如現(xiàn)在的液態(tài)電池性能。
對于氧化物固態(tài)電池，業(yè)內(nèi)認(rèn)為綜合前景最好，但由于技術(shù)和制備工藝非?？量?，現(xiàn)在只能做成小微型電池，用于微芯片、微機電系統(tǒng)、微型存儲器、植入式醫(yī)療器械、無線傳感
器等低能量供電領(lǐng)域。想要用到電動汽車領(lǐng)域接下來仍需要足夠多的技術(shù)攻關(guān)。
硫化物固態(tài)電池是在固態(tài)電池領(lǐng)域技術(shù)儲備足夠完善的一條賽道，當(dāng)前最有望實現(xiàn)在汽車領(lǐng)域商業(yè)化。
2010年豐田就生產(chǎn)了一款10cmx10cm大小的硫化物固態(tài)電池，2014年將其能量密度改進達到400Wh/kg。豐田本來計劃在2020年實現(xiàn)硫化物固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，推出10款全固態(tài)電池汽車，但受疫情影響導(dǎo)致有所推延，不過未來1-2年內(nèi)應(yīng)該有望看到。
下面再打算說一說現(xiàn)階段主要企業(yè)在固態(tài)電池的參與布局。
固態(tài)電池領(lǐng)域市場參與者眾多，全球范圍內(nèi)涉及超過50家制造企業(yè)、初創(chuàng)公司和高?？?/p>
研院進行“軍備競賽”。
歐美車企通過收購、投資在固態(tài)電池領(lǐng)域中高校衍生的初創(chuàng)企業(yè)，比如Solid Power、SolidEnergy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等獲得技術(shù)儲備。
日本固態(tài)電池領(lǐng)域研發(fā)起點早，底蘊深厚，部分企業(yè)可依靠自身優(yōu)勢組建研發(fā)團隊攻克技術(shù)難關(guān)。同時，車企橫向聯(lián)合科研機構(gòu)、電池和材料企業(yè)等抱團參與。在這里，以豐田、松下作為代表。
中國對固態(tài)電池研究不及日本、歐美早，因此只能選擇縱向聯(lián)合，高校及研究機構(gòu)共同開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。其中參與主體包括中科院化學(xué)所、中科院青島能源所、中科院寧波材料所等研究機構(gòu)，贛鋒鋰業(yè)、寧德時代等電池企業(yè)。
更有其他領(lǐng)域企業(yè)看好固體電池跨界投資，如以汽車零部件為主的萬向集團、新能源汽車比亞迪等。
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