全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈蓄力 迎接新一輪技術(shù)變革

    本報(bào)記者 龔夢澤

    固態(tài)電池，被譽(yù)為電池技術(shù)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(dòng)力電池的顛覆性創(chuàng)新。

    2024年，固態(tài)電池在技術(shù)上不斷進(jìn)階。尤其下半年以來，各大車企、動(dòng)力電池和材料供應(yīng)商，頻頻拋出有關(guān)固態(tài)電池新進(jìn)展的消息。日前，廣州汽車集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“廣汽集團(tuán)”）表示，已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝，預(yù)計(jì)2026年搭載昊鉑車型；重慶太藍(lán)新能源有限公司（以下簡稱“太藍(lán)新能源”）宣布無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)重大突破；寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司（以下簡稱“寧德時(shí)代”）加大全固態(tài)電池研發(fā)投入，華為技術(shù)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(shù)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(jìn)現(xiàn)實(shí)。

    不過，固態(tài)電池想真正面向大眾仍有多道關(guān)要闖。

    “全固態(tài)電池面臨的離子電導(dǎo)率問題、固固界面問題（固體電解質(zhì)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(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教在接受《證券日報(bào)》記者采訪時(shí)表示，但作為未來能源革命重要的支撐技術(shù)之一，固態(tài)電池在新能源汽車、低空經(jīng)濟(jì)、儲能等多領(lǐng)域具有廣闊的市場發(fā)展前景。固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用的腳步已經(jīng)漸行漸近，誰先占據(jù)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，誰就能掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)。

    半固態(tài)電池

    已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地

    隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)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(nèi)外頭部企業(yè)不斷推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用。11月14日，“飛行汽車第一股”廣州億航智能技術(shù)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(shí)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(chǎn)線正式落戶安徽蕪湖，落地生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能1.25GWh。

    據(jù)國盛證券預(yù)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(fù)合增長率達(dá)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(dá)40%。

    從能量密度的角度而言，全固態(tài)電池要達(dá)到500Wh/kg甚至700Wh/kg以上，而從目前已經(jīng)量產(chǎn)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(yán)格來說應(yīng)屬于半固態(tài)電池。

    “目前公司批量生產(chǎn)裝車的是半固態(tài)電池。”清陶（昆山）能源發(fā)展集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“清陶能源”）聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李崢對《證券日報(bào)》記者表示，在實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的過程中，半固態(tài)是一個(gè)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(zhì)。

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

    多條技術(shù)路線

    競逐全固態(tài)電池量產(chǎn)

    今年以來，終端車企“價(jià)格戰(zhàn)”壓力傳導(dǎo)至供應(yīng)鏈上游，為保障供應(yīng)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(qiáng)自研自造。總之，在保證需求、提質(zhì)降本的同時(shí)，持續(xù)借差異化尋增量，固態(tài)電池量產(chǎn)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(dāng)克制。作為電池巨頭，寧德時(shí)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(jī)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(guān)的產(chǎn)品。

    產(chǎn)業(yè)端和研發(fā)端“一熱一冷”背后，值得思考。事實(shí)上，固態(tài)電池領(lǐng)域正在形成一個(gè)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(fù)合物電解質(zhì)三種技術(shù)路線為主。其中，硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線的主要代表企業(yè)是寧德時(shí)代，氧化物電解質(zhì)技術(shù)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(shù)路線并不是什么新興概念，早在二三十年前各國的科學(xué)家就已經(jīng)做了很多的探索。”孚能科技研究院院長姜蔚然對《證券日報(bào)》記者表示，如今拿來被研究和比較，為的是在現(xiàn)有的技術(shù)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(shù)路線會有一個(gè)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(diǎn)。通過復(fù)合材料的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“1+1>2”，這是學(xué)術(shù)研究以及產(chǎn)業(yè)化過程中都非常堅(jiān)持的一點(diǎn)，從成本的角度看，按照高鎳三元+鋰金屬負(fù)極體系測算，硫化物固態(tài)電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)極價(jià)值量占比最高，其中硫化物固態(tài)電解質(zhì)價(jià)格約40000元/公斤，對成本影響極大，距離量產(chǎn)仍需時(shí)日。后續(xù)發(fā)展需要結(jié)合材料、設(shè)備和工藝等方面的突破，進(jìn)行持續(xù)跟蹤。

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

    除了在技術(shù)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(shù)革新“反客為主”。中國乘用車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長張秀陽告訴記者，動(dòng)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(dòng)力電池廠商依賴的意愿十分強(qiáng)烈，理由也很簡單——實(shí)現(xiàn)核心自研和采購降本，樹立車企技術(shù)創(chuàng)新的品牌形象。

    近年來，整車企業(yè)自研關(guān)鍵核心技術(shù)的浪潮愈發(fā)澎湃，主流車企已經(jīng)先后進(jìn)入自研動(dòng)力電池的道路。從2024年新車產(chǎn)品來看，吉利汽車集團(tuán)有限公司（以下簡稱“吉利汽車”）、廣汽集團(tuán)等新能源車企自研動(dòng)力電池已經(jīng)紛紛上車，且廣汽集團(tuán)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(dòng)汽車技術(shù)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(dòng)力電池裝機(jī)前15名的廠商榜單中。

    “雖然車企自研動(dòng)力電池裝機(jī)量占比還比較小，短期內(nèi)尚不能對頭部電池廠商構(gòu)成實(shí)質(zhì)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(rèn)為，這股自研力量在快速演進(jìn)與應(yīng)用的同時(shí)，也悄然改變著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的生態(tài)格局。

    全產(chǎn)業(yè)鏈

    受資本關(guān)注

    實(shí)際上，自2021年起國內(nèi)固態(tài)電池賽道開始受到市場關(guān)注，投資者和投融資機(jī)構(gòu)在持續(xù)密切關(guān)注政策走向和市場動(dòng)態(tài)。這期間，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)艿搅速Y本市場的極大關(guān)注，相關(guān)企業(yè)開啟融資競賽，至今仍在持續(xù)升溫。

    據(jù)《證券日報(bào)》記者不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，國內(nèi)已有23家固態(tài)電池制造領(lǐng)域企業(yè)（含固態(tài)電池、固態(tài)電解質(zhì)、正極材料等）共獲得73輪融資。預(yù)計(jì)2024年全年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈融資項(xiàng)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(lán)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(lán)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(shù)專利布局方面，我國已實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑。國家知識產(chǎn)權(quán)局統(tǒng)計(jì)顯示，近5年，我國固態(tài)電池全球?qū)＠暾埩磕昃鲩L20.8%，增速位列全球第一。據(jù)《證券日報(bào)》記者檢索國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明公布情況，按照申請公布日統(tǒng)計(jì)，截至12月5日，我國年內(nèi)新公布的固態(tài)電池相關(guān)專利已達(dá)1007項(xiàng)。

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

    全行業(yè)以及相關(guān)企業(yè)都在將固態(tài)電池作為下一代鋰電終局技術(shù)進(jìn)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(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)。”歐陽明高強(qiáng)調(diào)，2030年左右，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化突破的可能性極大，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)需要敲響警鐘，重視全固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展，謹(jǐn)防全固態(tài)電池帶來的顛覆性變革。