全固態(tài)電池產業(yè)鏈蓄力 迎接新一輪技術變革

    本報記者 龔夢澤

    固態(tài)電池，被譽為電池技術的“圣杯”。其能量密度和循環(huán)次數(shù)數(shù)倍于傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池，有望徹底解決困擾新能源汽車的續(xù)航焦慮和熱失控難題，因此被視為動力電池的顛覆性創(chuàng)新。

    2024年，固態(tài)電池在技術上不斷進階。尤其下半年以來，各大車企、動力電池和材料供應商，頻頻拋出有關固態(tài)電池新進展的消息。日前，廣州汽車集團股份有限公司（以下簡稱“廣汽集團”）表示，已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝，預計2026年搭載昊鉑車型；重慶太藍新能源有限公司（以下簡稱“太藍新能源”）宣布無隔膜固態(tài)鋰電池技術重大突破；寧德時代新能源科技股份有限公司（以下簡稱“寧德時代”）加大全固態(tài)電池研發(fā)投入，華為技術有限公司申請的固態(tài)電池專利通過初步審查……隨著新技術層出不窮，生態(tài)鏈逐步打通，固態(tài)電池正加速從理想照進現(xiàn)實。

    不過，固態(tài)電池想真正面向大眾仍有多道關要闖。

    “全固態(tài)電池面臨的離子電導率問題、固固界面問題（固體電解質與電極材料之間的接觸問題）和循環(huán)性能問題等尚未完全解決。”中關村新型電池技術創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教在接受《證券日報》記者采訪時表示，但作為未來能源革命重要的支撐技術之一，固態(tài)電池在新能源汽車、低空經濟、儲能等多領域具有廣闊的市場發(fā)展前景。固態(tài)電池的商業(yè)化應用的腳步已經漸行漸近，誰先占據(jù)產業(yè)制高點，誰就能掌握發(fā)展主動權。

    半固態(tài)電池

    已實現(xiàn)商業(yè)化落地

    隨著全球能源結構的轉型和新能源汽車市場的快速增長，市場對高性能、高安全性電池的需求日益增加。

    近期，國內外頭部企業(yè)不斷推進固態(tài)電池的研發(fā)與應用。11月14日，“飛行汽車第一股”廣州億航智能技術有限公司（以下簡稱“億航智能”）宣布，搭載固態(tài)電池的飛行汽車（eVTOL）成功不間斷飛行了近50分鐘，續(xù)航時間提升了60%至90%。緊接著，11月18日，全球首條GWh級新型固態(tài)電池生產線正式落戶安徽蕪湖，落地生產線設計產能1.25GWh。

    據(jù)國盛證券預測，2025年全球固態(tài)電池需求量為17.3GWh，到2030年全球固態(tài)電池需求量有望超過200GWh的市場規(guī)模，2025年至2030年年復合增長率達65.8%。

    全固態(tài)電池之所以備受企業(yè)推崇，首先是安全性，其次是能量密度，最后是成本。由于破除了與電解液的匹配限制，正極材料的選擇將不再局限于磷酸鐵鋰和三元鋰，材料多樣性提供了清晰的降本邏輯，成本降幅或高達40%。

    從能量密度的角度而言，全固態(tài)電池要達到500Wh/kg甚至700Wh/kg以上，而從目前已經量產裝車的固態(tài)電池來看，大多數(shù)能量密度多在350Wh/kg左右，嚴格來說應屬于半固態(tài)電池。

    “目前公司批量生產裝車的是半固態(tài)電池。”清陶（昆山）能源發(fā)展集團股份有限公司（以下簡稱“清陶能源”）聯(lián)合創(chuàng)始人、總經理李崢對《證券日報》記者表示，在實現(xiàn)全固態(tài)電池產業(yè)化的過程中，半固態(tài)是一個必然的發(fā)展階段，能夠大幅減少造成熱失控隱患的液態(tài)電解質。

    根據(jù)中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計，2024年上半年，半固態(tài)電池裝車量達2.2GWh，已初具規(guī)模。

    多條技術路線

    競逐全固態(tài)電池量產

    今年以來，終端車企“價格戰(zhàn)”壓力傳導至供應鏈上游，為保障供應鏈的安全、穩(wěn)定與協(xié)同，各方要么持續(xù)合作共建，要么加強自研自造。總之，在保證需求、提質降本的同時，持續(xù)借差異化尋增量，固態(tài)電池量產上車被加快提上日程。

    然而，頭部電池企業(yè)對固態(tài)電池的態(tài)度卻表現(xiàn)得相當克制。作為電池巨頭，寧德時代至今未發(fā)布半固態(tài)和全固態(tài)電池，僅推出過一款凝聚態(tài)電池。與之類似，盡管比亞迪股份有限公司（以下簡稱“比亞迪”）早在2016年以前就開始投入固態(tài)電池的研發(fā)工作，并數(shù)度傳出固態(tài)電池完成裝機測試傳聞，但截至目前，比亞迪尚未公開推出與固態(tài)電池相關的產品。

    產業(yè)端和研發(fā)端“一熱一冷”背后，值得思考。事實上，固態(tài)電池領域正在形成一個全新的競爭局面。目前，我國企業(yè)在固態(tài)電池的研究上以硫化物、氧化物和復合物電解質三種技術路線為主。其中，硫化物電解質技術路線的主要代表企業(yè)是寧德時代，氧化物電解質技術路線的代表企業(yè)包括贛鋒鋰業(yè)、上海上汽清陶能源科技有限公司等，聚合物路線的代表企業(yè)是以軟包電池為核心的孚能科技（贛州）股份有限公司（以下簡稱“孚能科技”）。

    “這幾條技術路線并不是什么新興概念，早在二三十年前各國的科學家就已經做了很多的探索。”孚能科技研究院院長姜蔚然對《證券日報》記者表示，如今拿來被研究和比較，為的是在現(xiàn)有的技術工藝和市場接受度的背景下匹配市場化的合理性，基于不同的歷史條件和市場需求，技術路線會有一個起伏的過程。

    李崢則表示，從材料的角度來看，單一種類的材料各有優(yōu)缺點。通過復合材料的設計實現(xiàn)“1+1>2”，這是學術研究以及產業(yè)化過程中都非常堅持的一點，從成本的角度看，按照高鎳三元+鋰金屬負極體系測算，硫化物固態(tài)電解質和鋰金屬負極價值量占比最高，其中硫化物固態(tài)電解質價格約40000元/公斤，對成本影響極大，距離量產仍需時日。后續(xù)發(fā)展需要結合材料、設備和工藝等方面的突破，進行持續(xù)跟蹤。

    “從技術成熟度來看，要想實現(xiàn)全固態(tài)電池產業(yè)化，需要解決的科學工程問題也非常多。”李崢解釋道，現(xiàn)有的動力鋰電池材料體系是一個多孔的體系，為的是讓電解液能進行充分飽和的浸潤。而全固態(tài)電池則是一個完全致密（致密程度達到95%至98%以上）的狀態(tài)，相當于從造一塊“海綿”改為造一塊“石頭”，需要從材料學到制造工藝進行全面革新。

    除了在技術路線分野之外，汽車整車企業(yè)也盤算著通過固態(tài)電池的技術革新“反客為主”。中國乘用車產業(yè)聯(lián)盟秘書長張秀陽告訴記者，動力電池占到整車成本的40%以上，對于車企而言，它們對于擺脫或減少對動力電池廠商依賴的意愿十分強烈，理由也很簡單——實現(xiàn)核心自研和采購降本，樹立車企技術創(chuàng)新的品牌形象。

    近年來，整車企業(yè)自研關鍵核心技術的浪潮愈發(fā)澎湃，主流車企已經先后進入自研動力電池的道路。從2024年新車產品來看，吉利汽車集團有限公司（以下簡稱“吉利汽車”）、廣汽集團等新能源車企自研動力電池已經紛紛上車，且廣汽集團的因湃電池科技有限公司、廣州巨灣技研有限公司，吉利汽車的衢州極電電動汽車技術有限公司、江蘇耀寧新能源有限公司等也已先后出現(xiàn)在動力電池裝機前15名的廠商榜單中。

    “雖然車企自研動力電池裝機量占比還比較小，短期內尚不能對頭部電池廠商構成實質性威脅，但他們的存在無疑為車企提供了更多元化的選擇。”張秀陽認為，這股自研力量在快速演進與應用的同時，也悄然改變著動力電池產業(yè)的生態(tài)格局。

    全產業(yè)鏈

    受資本關注

    實際上，自2021年起國內固態(tài)電池賽道開始受到市場關注，投資者和投融資機構在持續(xù)密切關注政策走向和市場動態(tài)。這期間，固態(tài)電池產業(yè)鏈受到了資本市場的極大關注，相關企業(yè)開啟融資競賽，至今仍在持續(xù)升溫。

    據(jù)《證券日報》記者不完全統(tǒng)計，截至目前，國內已有23家固態(tài)電池制造領域企業(yè)（含固態(tài)電池、固態(tài)電解質、正極材料等）共獲得73輪融資。預計2024年全年固態(tài)電池產業(yè)鏈融資項目數(shù)和融資金額都有望超過2023年，再創(chuàng)新高。

    具體來看，清陶能源獲10輪融資，北京衛(wèi)藍新能源科技股份有限公司獲8輪融資，欣界能源科技（江蘇）有限公司、太藍新能源、深圳索理德新材料科技有限公司獲7輪融資，排名靠前；從融資數(shù)量來看，2022年和2023年均完成19筆融資，約為2021的兩倍；2024年前三季度已完成14筆融資，約占2023年的75%；從融資金額看，在公開融資金額的企業(yè)中，清陶能源已獲融資金額最高，至今共融資超30億元。

    此外，在固態(tài)電池技術專利布局方面，我國已實現(xiàn)領跑。國家知識產權局統(tǒng)計顯示，近5年，我國固態(tài)電池全球專利申請量年均增長20.8%，增速位列全球第一。據(jù)《證券日報》記者檢索國家知識產權局發(fā)明公布情況，按照申請公布日統(tǒng)計，截至12月5日，我國年內新公布的固態(tài)電池相關專利已達1007項。

    在中國科學院院士歐陽明高看來，作為過渡技術路線，國內發(fā)展半固態(tài)電池有必要且有意義，但更重要的目標，仍是具有顛覆性的全固態(tài)電池技術開發(fā)。

    全行業(yè)以及相關企業(yè)都在將固態(tài)電池作為下一代鋰電終局技術進行加速布局。

    “全固態(tài)電池是下一代電池的首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家和地區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。”歐陽明高強調，2030年左右，全固態(tài)電池產業(yè)化突破的可能性極大，國內產業(yè)需要敲響警鐘，重視全固態(tài)電池的技術發(fā)展，謹防全固態(tài)電池帶來的顛覆性變革。