觀察｜固態(tài)電池，走在商業(yè)化前夕

每經(jīng)記者 胥帥    每經(jīng)編輯 楊夏    

鋰電的盡頭是固態(tài)電池。

盡管中國科學(xué)院院士歐陽明高在2024世界動(dòng)力電池大會(huì)高端對(duì)話上表示，固態(tài)電池發(fā)展仍需要一步一步來，先解決電解液問題，解決負(fù)極問題，再解決正極問題，急不得。但當(dāng)下固態(tài)電池相關(guān)話題熱度依舊居高不下，先是多家電池企業(yè)紛紛發(fā)布全固態(tài)電池產(chǎn)品，后是固態(tài)電池板塊在9月2日迎來“熱炒”。

9月1日，在四川宜賓舉行的2024年世界動(dòng)力電池大會(huì)，固態(tài)電池討論熱度甚至超過碳酸鋰價(jià)格、汽車和電池價(jià)格戰(zhàn)等熱門話題。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者在現(xiàn)場多方采訪后了解到，固態(tài)電池的市場化推廣已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)間表，有車廠表示重要節(jié)點(diǎn)是在2027年。

但另一個(gè)現(xiàn)實(shí)是，市場化推廣不等于量產(chǎn)，穩(wěn)定量產(chǎn)的條件必然是要解決成本高企和材料瓶頸的問題。

固態(tài)電池的“想象力”寄托

9月1日，在四川宜賓舉行的2024年世界動(dòng)力電池大會(huì)上，寧德時(shí)代董事長曾毓群又念了一句古語：“文質(zhì)彬彬，然后君子。”

開幕式開始前曾毓群與嘉賓交流。 圖片來源：每經(jīng)記者 胥帥 攝 

這一古語出自《論語·雍也篇》，大概意思是質(zhì)樸和文采兩方面結(jié)合得好，才稱得上君子。去年的6月9日，同樣在宜賓的2023年世界動(dòng)力電池大會(huì)，曾毓群吟誦了宋代詩人徐瑞的一句詩：“山川絕勝宜賓客，兄弟相望愜素心。”

主旨演講的時(shí)間不長，每一句都有它的暗指。去年，曾毓群所說的“兄弟相望”，希望產(chǎn)業(yè)鏈上下游相互協(xié)作，背景是2020年下半年至今，鋰價(jià)迎來了史無前例的大周期。從4萬元/噸到60萬元/噸，再從60萬元/噸到15萬元/噸，現(xiàn)在從15萬元/噸到30萬元/噸??劇烈波動(dòng)的價(jià)格引發(fā)新能源產(chǎn)業(yè)鏈上下游的“兄弟反目”。2022年首屆世界動(dòng)力電池大會(huì)，廣汽集團(tuán)董事長曾慶洪當(dāng)著曾毓群的面說：“那我現(xiàn)在不是給寧德時(shí)代打工嗎？”

材料價(jià)格穩(wěn)定，“兄弟相望”的問題成為行業(yè)過去式。“文質(zhì)彬彬，然后君子”本來是說電池的本質(zhì)是材料，而不是形式。電池技術(shù)路線出現(xiàn)爭執(zhí)的根本原因是行業(yè)的挑戰(zhàn)——新能源產(chǎn)業(yè)鏈“內(nèi)卷”加劇，各家技術(shù)路線“軍備競賽”加速。

“內(nèi)卷”到難以生存，各家廠商也紛紛站出來呼吁自救。長安汽車董事長朱華榮在會(huì)上直斥：“內(nèi)卷是黑暗陌路，外卷才是陽光出路！”8月31日，哪吒汽車創(chuàng)始人兼董事長方運(yùn)舟告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者：“國內(nèi)的極度內(nèi)卷，就是價(jià)格不斷下降，我不提倡。如果極度內(nèi)卷，我就不去參與。”國際化的“出海”之路是避免內(nèi)卷相互“殘殺”的方式。

哪吒汽車董事長方運(yùn)舟接受記者采訪。 圖片來源：每經(jīng)記者 胥帥 攝 

“外卷”就要以用戶為中心。方運(yùn)舟說，通過創(chuàng)新技術(shù)滿足用戶的新需求，那就會(huì)帶來成果。哪吒汽車極力把大模型AI推上車，就是用技術(shù)“卷”市場。

連續(xù)三年的世界動(dòng)力電池大會(huì)主旨演講環(huán)節(jié)，今年首次請(qǐng)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈以外的企業(yè)家演講。

華為常務(wù)董事余承東出場就下定義：“新能源汽車的下半場是智能化。”在華為智能產(chǎn)品的推介時(shí)間，余承東沒有提到“遙遙領(lǐng)先”，只是說“行業(yè)領(lǐng)先”“革命性體驗(yàn)突破”“行業(yè)第一梯隊(duì)的第一名”。

卷的盡頭就是卷“想象力”，卷出來了，日子才有盼頭，而尚未商業(yè)化的固態(tài)電池就是動(dòng)力電池的“想象力”。9月2日，南都電源（300068.SZ，股價(jià)11.15元，市值97.31億元）等A股一大堆固態(tài)電池概念股漲停。南都電源已經(jīng)后知后覺，早在8月21日，鵬輝能源（300438.SZ，股價(jià)27.8元，市值139.93億元）拉出“20CM”漲停，鵬輝能源固態(tài)電池新品發(fā)布會(huì)之前，股價(jià)曾一度大漲65.69%。

根據(jù)全球資訊機(jī)構(gòu)SNE research報(bào)告，到2030年，全球液態(tài)鋰離子電池供應(yīng)量將從2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占電池市場的95%以上，全固態(tài)電池的供應(yīng)量則會(huì)從2025年開始的0.2GWh，增加到131GWh，市場滲透率將達(dá)到4%左右。

難解的“固-固界面”問題

2024年世界動(dòng)力電池大會(huì)，從主論壇到分論壇都能聽到固態(tài)電池的聲音。

過去兩年的主旨演講，曾毓群的內(nèi)容都是寧德時(shí)代已經(jīng)量產(chǎn)或即將量產(chǎn)的產(chǎn)品。這一次，他首次對(duì)外透露了在寧德時(shí)代實(shí)驗(yàn)室的固態(tài)電池。

“我們目前的研究進(jìn)展也處在4左右，但是對(duì)比全世界的情況，我們的研究應(yīng)該算是‘領(lǐng)先一大步’，或者英文叫作Second to none。”曾毓群說，如果用數(shù)字1到9，表示固態(tài)電池的技術(shù)和制造成熟度，1是剛開始涉及這一領(lǐng)域，9是技術(shù)成熟，可以投入大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)前行業(yè)最高水平只到了4左右，只是做出了一些器件樣品，進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

但要固態(tài)電池達(dá)到“4”的水平，寧德時(shí)代用了足足七八年的時(shí)間。

固態(tài)和傳統(tǒng)液態(tài)電池，從名字上就能看出區(qū)別。傳統(tǒng)液態(tài)電池體系成熟，但難以出現(xiàn)大幅性能突破。“從兼顧高能量密度和本征安全性兩方面出發(fā)，以鋰金屬作為負(fù)極，使用穩(wěn)定、不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池將成為未來最有技術(shù)顛覆潛力的電池。”財(cái)信證券的研報(bào)如此解釋道。

看上去，固態(tài)電池是新事物，但其實(shí)它并不“新”。它在中國的歷史甚至要比液態(tài)鋰電池要早。

早在1976年我國便開始探索固態(tài)鋰電池技術(shù)，中國科學(xué)院在多個(gè)五年計(jì)劃中將其列為重點(diǎn)課題。1987年啟動(dòng)的“863計(jì)劃”也將固態(tài)鋰電池列為重點(diǎn)課題。但后來隨著液流電池的成熟，固態(tài)電池路線逐漸被忽視。

曾毓群對(duì)它的弊端有一個(gè)闡述——研發(fā)全固態(tài)電池的關(guān)鍵，在于對(duì)材料和化學(xué)體系的研究，其中最難的就是“固-固界面”問題。他說：“當(dāng)前行業(yè)最高水平只到了4左右，只是做出了一些器件樣品，進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這些器件的使用，有很多邊界條件，如要在6000個(gè)大氣壓下，才能實(shí)現(xiàn)較高的低溫性能等。這意味著這些器件還無法投入市場應(yīng)用。”

用通俗的語言去解釋“固-固界面”問題，就是固態(tài)電池鋰離子交互的“顆粒度難以對(duì)齊”。

歐陽明高院士工作站對(duì)固態(tài)電池有很多實(shí)驗(yàn)室研究，運(yùn)營實(shí)體法人單位，四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司董事長華劍鋒告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者：“鋰離子在液態(tài)電解質(zhì)能很好移動(dòng)，變成固態(tài)沒有液體，固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)之間接觸，所有的鋰離子都在固態(tài)電解質(zhì)膜上去遷移。”表面看，鋰離子與鋰離子是接觸在一起，但在微觀上不可能是一個(gè)絕對(duì)的光滑平面接觸，可能這里凸出一點(diǎn)，那里凹進(jìn)去，最后導(dǎo)致電導(dǎo)率很低。要提高電導(dǎo)率，鋰離子接觸要緊，就需要外界施加一個(gè)很高的大氣壓力。在實(shí)驗(yàn)室里，自然能提供一個(gè)很大壓力，但離開實(shí)驗(yàn)室后，在整車上很難一直保持住高壓。

固態(tài)電池高昂的價(jià)格如何破？

解決固態(tài)電池的性能，要解決材料本身的瓶頸。曾毓群點(diǎn)出，對(duì)電池來說，材料和化學(xué)體系是本質(zhì)，其他的就是“文”，把材料和化學(xué)體系研發(fā)好，是做好電池的基本功，是電池品質(zhì)的決定性要素。

瓶頸難突破，商業(yè)化難實(shí)現(xiàn)，固態(tài)電池的“想象力”該怎么落地？

9月1日下午的全球先進(jìn)電池前瞻技術(shù)專題會(huì)議，就是針對(duì)固態(tài)電池的一場專題討論。

這是一場十分火爆的論壇，14時(shí)20分，會(huì)議還沒有開始，進(jìn)門處就已經(jīng)擁擠到?jīng)]有落腳的地步。

中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)專家委員會(huì)副主任、上海大學(xué)教授盧世剛是主持人，他在最后的圓桌討論環(huán)節(jié)發(fā)出了驚嘆之聲。

早在1976年，一位在德國的年輕訪學(xué)學(xué)者向領(lǐng)導(dǎo)寫信，要去研究固態(tài)電池。這個(gè)年輕的訪學(xué)學(xué)者后來回國，成為“863”計(jì)劃“七五”儲(chǔ)能材料（聚合物鋰電池）項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人。他就是在固態(tài)電池領(lǐng)域大名鼎鼎的中國工程院院士、物理所研究員陳立泉。陳立泉?jiǎng)?chuàng)辦了一家生產(chǎn)固態(tài)電池的企業(yè)北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技股份有限公司（以下簡稱“衛(wèi)藍(lán)新能源”），鋰礦巨頭天齊鋰業(yè)也對(duì)其有參股。

衛(wèi)藍(lán)新能源董事長俞會(huì)根是圓桌論壇第一個(gè)發(fā)言的嘉賓，他讓盧世剛驚訝的點(diǎn)在于他表示“硫化物電池今年就會(huì)有銷售額”。

盧世剛反問：“已經(jīng)有產(chǎn)品了？”

俞會(huì)根回答得很有信心：“對(duì)，今年是有銷售額。對(duì)于聚合物、復(fù)合物來講，今年會(huì)一定完成A樣，曾（曾毓群）說是四級(jí)，我覺得我們跟四級(jí)差不多。”

盧世剛接著反問：“四級(jí)是概念驗(yàn)證，還是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品？”

俞會(huì)根又說：“到明年這個(gè)時(shí)候，對(duì)于復(fù)合全固態(tài)電池來講，我覺得應(yīng)該在市場上也能買到我的產(chǎn)品。”他用肯定的語句補(bǔ)充：“全固態(tài)的！”

盧世剛也很振奮：“好消息！今天第一次聽到硫化物（固態(tài)電池）今年會(huì)有銷售。”

在接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時(shí)，俞會(huì)根對(duì)衛(wèi)藍(lán)新能源能量產(chǎn)固態(tài)電池有十足的自信。

“到2030年，要把全固態(tài)電池的銷售價(jià)格控制在5毛錢（0.5元/Wh）以下。”他說。記者對(duì)比了當(dāng)前動(dòng)力電池報(bào)價(jià)的參考數(shù)據(jù)，目前中國磷酸鐵鋰動(dòng)力電池報(bào)價(jià)已降至0.5元/Wh以下。這意味著到了這一天，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池對(duì)全固態(tài)電池已經(jīng)喪失了價(jià)格優(yōu)勢。

俞會(huì)根說固態(tài)電池成本之所以現(xiàn)在難以下降，和沒有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)有關(guān)。他舉了一個(gè)簡單的例子，硫化物固態(tài)電池的材料成本現(xiàn)在是1000塊錢/公斤，“對(duì)于硫化物來講，它里面就沒有貴的東西，200塊錢/公斤又可不可以？到時(shí)候下降空間大了”。

關(guān)鍵時(shí)間表在2027年

盡管“固-固界面”問題是需要解決的關(guān)鍵問題，但科學(xué)每一步向前的發(fā)展是常態(tài)。

固態(tài)電池的商業(yè)應(yīng)用不只是中國鋰電企業(yè)所關(guān)注，還包括國外企業(yè)。

法國達(dá)索系統(tǒng)，全球十大工業(yè)軟件公司之一，BIOVIA全球戰(zhàn)略副總裁Reza SADEGHI接受了《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪。他說：“中國在電池研究的整體領(lǐng)域非常先進(jìn)，尤其是他們正在重點(diǎn)研究固態(tài)電池的穩(wěn)態(tài)問題。”

據(jù)其了解，中國業(yè)界在推進(jìn)固態(tài)電池的發(fā)展方面也處于有利地位。當(dāng)中的優(yōu)勢在于中國生產(chǎn)的汽車數(shù)量眾多，獲得的反饋數(shù)據(jù)對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展非常有價(jià)值，“解決穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵問題”。

盡管固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化還需要一段時(shí)間，但只是時(shí)間問題。相比傳統(tǒng)液流電池，固態(tài)電池確實(shí)帶來了安全方面的改善。不過，Reza SADEGHI并不認(rèn)為固態(tài)電池和液流電池是此消彼長的關(guān)系，“我認(rèn)為不會(huì)看到液態(tài)電池的完全淘汰，轉(zhuǎn)而完全采用固態(tài)電池。這將是一個(gè)隨時(shí)間演變的過程。假設(shè)成本問題可以得到管理，固態(tài)電池將會(huì)占據(jù)優(yōu)勢，半固態(tài)電池也有很多應(yīng)用場景”。

事實(shí)上，不少整車企業(yè)和電池企業(yè)都已經(jīng)推出了固態(tài)電池出臺(tái)的時(shí)間表。比亞迪CTO（首席技術(shù)官）孫華軍說，2027年到2029年是硫化物固態(tài)電池的示范期，主要針對(duì)中高端電動(dòng)車。從2030年到2032年，硫化物固態(tài)電池會(huì)進(jìn)入拓展期，將運(yùn)用到主流電動(dòng)汽車。

廣汽埃安新能源汽車股份有限公司電池研發(fā)部負(fù)責(zé)人李進(jìn)說，固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用，還存在諸多技術(shù)性難題需要克服，“2027年—2030年會(huì)是固態(tài)電池小規(guī)模示范運(yùn)營階段。如果解決固態(tài)電池低壓力運(yùn)行的問題，固態(tài)電池有可能在3C、E-vtol（電動(dòng)垂直起降）產(chǎn)品上率先應(yīng)用”。

（封面圖片來源：每經(jīng)記者 孔澤思 攝）