證券時報網(wǎng)
劉茜
2024-12-24 22:34
證券時報記者 嚴(yán)翠
人類電池技術(shù)發(fā)展史上，曾出現(xiàn)過?伏特電堆、?丹尼爾電池、鉛酸電池、干電池、?鎳鎘電池、?鎳氫電池、鋰電池等各類電池技術(shù)，每一次電池技術(shù)的革新，都帶來巨大的產(chǎn)業(yè)變遷與商業(yè)機遇。
如今，一種新型的電池技術(shù)正風(fēng)靡全球，引華為、富士康、三星、LG、奔馳、寶馬、寧德時代、比亞迪等各領(lǐng)域龍頭爭相布局，甚至一度成為資本市場的“香餑餑”，它就是固態(tài)電池。
固態(tài)電池發(fā)展的終極目標(biāo)是以全固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中易燃易爆的液態(tài)電解質(zhì)，從而在提高電池安全性的同時，進一步增加電池能量密度及使用壽命，也被業(yè)界公認為是一種終極電池技術(shù)。
證券時報記者多方采訪發(fā)現(xiàn)，截至目前，全球已有近百家企業(yè)正加速布局固態(tài)電池賽道，廣泛分布于加拿大、美國、歐盟、中國等多個國家和地區(qū)，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈雛形初現(xiàn)。不過，當(dāng)前已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)電池均為半固態(tài)電池，即其中仍有10%以內(nèi)的液態(tài)電解質(zhì)，并非100%全固態(tài)電解質(zhì)，因此其電池安全性、能量密度、使用壽命等也無法完全媲美于全固態(tài)電池，而全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化目前還面臨成本、技術(shù)等多重挑戰(zhàn)，預(yù)計2035年才能大規(guī)模量產(chǎn)。
固態(tài)電池站上風(fēng)口
不久前，華為公布了一項名為《摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池》的發(fā)明專利，主要運用在硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)方面。無獨有偶，寧德時代也公布了三項固態(tài)電池專利，并已將固態(tài)電池研發(fā)團隊擴充至1000人。
上述消息一經(jīng)公開，迅速引發(fā)市場廣泛關(guān)注，資本市場相關(guān)概念股一度集體大漲，甚至有公司因此公告提示風(fēng)險。如有研新材，13天8漲停后，該公司公告表示，關(guān)注到近期固態(tài)電池概念受市場關(guān)注度較高，公司小批量向客戶供應(yīng)動力電池用固態(tài)電解質(zhì)材料，該產(chǎn)品業(yè)務(wù)收入占公司主營業(yè)務(wù)收入比例較小，預(yù)計占比不足1%，對公司短期業(yè)績影響有限。
有研新材僅為今年資本市場固態(tài)電池概念火熱的冰山一角。據(jù)東方財富Choice金融終端統(tǒng)計，2024年9月24日至12月20日，A股固態(tài)電池指數(shù)累計上漲近60%，其中藍海華騰累計上漲108%，有研新材、德方納米、廈鎢新能等個股累計漲幅均超過80%。
近期，通過公告、投資者互動平臺或其他公開渠道宣告入局固態(tài)電池領(lǐng)域者不在少數(shù)，跨界者有如富士康、紅豆股份、高樂股份等，車企有比亞迪、蔚來、吉利等，電池廠則有比亞迪、寧德時代、億緯鋰能等，此外，材料廠有贛鋒鋰業(yè)、當(dāng)升科技、廈鎢新能，隔膜領(lǐng)域龍頭星源材質(zhì)也已入局固態(tài)電池領(lǐng)域。
另據(jù)統(tǒng)計，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2024年全年固態(tài)電池產(chǎn)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。
深度科技研究院院長張孝榮對記者表示，目前固態(tài)電池的火熱主要是概念火熱，距離爆發(fā)還有一些時間，不能理解為產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜的跡象，各路資本加速布局這一領(lǐng)域，表明固態(tài)電池技術(shù)和市場正處于快速發(fā)展階段。
產(chǎn)業(yè)鏈雛形初現(xiàn)
固態(tài)電池分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)三種類型，其中，全固態(tài)不含有任何液體電解質(zhì)，半固態(tài)電池液體電解質(zhì)含量小于10%，準(zhǔn)固態(tài)電池液體電解質(zhì)含量小于5%。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，全固態(tài)電池沒有隔膜，而半固態(tài)電池中因為仍有液態(tài)電解質(zhì)，所以保留隔膜，以將正負極材料隔開，防止它們直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成電池短路等。
“由于全固態(tài)電池中電解質(zhì)全為固態(tài)電解質(zhì)，因此會涉及電解質(zhì)與正負極固態(tài)材料間的接觸問題，即固固接觸問題，使用不同的正負極材料，將對電池的導(dǎo)電率等產(chǎn)生不同的影響，進而影響電池的能量密度、安全性、使用壽命等。另外，半固態(tài)電池離不開隔膜，因此固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅涉及電解質(zhì)環(huán)節(jié)，還涉及正負極材料、隔膜等領(lǐng)域?！盩rendForce集邦咨詢分析師曾佑鵬對證券時報記者表示。
記者根據(jù)已公開的企業(yè)布局情況梳理發(fā)現(xiàn)，目前，全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈已初具雛形。如當(dāng)升科技、廈鎢新能等公司已布局固態(tài)電池正極材料領(lǐng)域，贛鋒鋰業(yè)、道氏科技已布局電解質(zhì)、負極材料等，星源材質(zhì)已布局隔膜領(lǐng)域，華為、富士康已布局電解質(zhì)領(lǐng)域，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等涉及整裝固態(tài)電池，紅豆股份等則涉足固態(tài)電池的智能制造，海目星發(fā)力固態(tài)電池設(shè)備制造、電池銷售等。整體而言，入局固態(tài)電池者涉足整個產(chǎn)業(yè)鏈一個或多個環(huán)節(jié)。
“半固態(tài)電池中仍有液態(tài)電解質(zhì)，因此當(dāng)前半固態(tài)電池發(fā)展階段下，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈很多環(huán)節(jié)可以與鋰電產(chǎn)業(yè)鏈共享，但全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈就與目前產(chǎn)業(yè)鏈存在較大差異?！痹御i告訴記者。
“我國固態(tài)鋰電池的發(fā)展是先從液態(tài)鋰電池開始，經(jīng)過原位固態(tài)技術(shù)逐步固態(tài)化，最終實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池?！敝袊こ淘涸菏筷惲⑷战邮苊襟w采訪時表示，目前市面上大多數(shù)商用鋰電池的能量密度在200—250Wh/kg（瓦時/千克）之間，而許多新興產(chǎn)品迫切需要更高能量密度的電池，半固態(tài)鋰電池能量密度可達300Wh/kg以上，全固態(tài)電池能量密度可達500Wh/kg以上，因此固態(tài)鋰電池被廣泛認可為最有前景的技術(shù)之一。
技術(shù)路線之爭再起
過去，鋰電池發(fā)展過程中，曾出現(xiàn)過技術(shù)路線之爭。整體來看，當(dāng)年海外廠商大多選擇三元鋰電池發(fā)展路線，而中國廠商則多數(shù)選擇磷酸鐵鋰技術(shù)發(fā)展路線。目前，磷酸鐵鋰電池已占據(jù)全球鋰電池市場70%以上份額，證明中國堅持磷酸鐵鋰路線的正確性。
如今，固態(tài)電池領(lǐng)域也已出現(xiàn)技術(shù)路線之爭，而這也或?qū)⒂绊懳磥硇袠I(yè)格局。有觀點指出，國外廠商紛紛加快固態(tài)電池量產(chǎn)進程，實則寄希望于以固態(tài)電池實現(xiàn)它們在電池領(lǐng)域的彎道超車。
鵬輝能源相關(guān)人士介紹，當(dāng)前，固態(tài)電池有聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線，還有一種鹵化物路線，但比較小眾，所以業(yè)內(nèi)不將其歸入主流。
聚合物固態(tài)電池容易加工，與現(xiàn)有的液態(tài)電解液的生產(chǎn)設(shè)備、工藝都比較兼容，但電導(dǎo)率低，在高溫下也容易發(fā)生起火燃燒現(xiàn)象；硫化物固態(tài)電池在三種材料體系中電導(dǎo)率最高（能量密度最高），但熱動力穩(wěn)定性較差，且硫化物容易與空氣中的水、氧氣反應(yīng)產(chǎn)生硫化氫劇毒氣體；氧化物固態(tài)電池具有較好的穩(wěn)定性，但相對于硫化物電導(dǎo)率還是偏低。
目前歐洲電池廠商主要看好聚合物路線，日韓則看好硫化物路線，而國內(nèi)多數(shù)看好氧化物路線，如衛(wèi)藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等，但寧德時代、比亞迪等龍頭看好硫化物路線。
“國內(nèi)外廠商在發(fā)展固態(tài)電池方面確實存在差異，背后由多種因素造成，包括技術(shù)積累、研發(fā)資源、市場策略、成本等，這種差異也反映了固態(tài)電池領(lǐng)域的競爭態(tài)勢和發(fā)展?jié)摿?。”科方得智庫研究負?zé)人張新原對記者表示。
至于未來哪條技術(shù)路線能成為主流？曾佑鵬認為，這需要結(jié)合具體應(yīng)用場景而定。
“目前電池最大的兩個應(yīng)用市場，一是動力端，即車用電池，二是儲能端。儲能的應(yīng)用對成本相對比較敏感，對能量密度的追求并沒有像動力電池這么高，因此低成本方案可能會成為儲能領(lǐng)域主流方案，比如聚合物路線?！痹御i說，目前聚合物路線固態(tài)電池能量密度與三元鋰電池差不多，但成本仍比三元電池高，有待進一步下降以利于產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
車用電池場景方面，“車用不僅追求高能量密度，還追求快充性能，這就需要比較高的離子電導(dǎo)率，氧化物的離子電導(dǎo)率是介于硫化物和聚合物中間，硫化物的離子電導(dǎo)率是三者之間最高的，但成本最高”。
曾佑鵬表示，從目前各個廠商的布局來看，單一的電解質(zhì)路線都比較少，大家走的都是復(fù)合路線，比如聚合物復(fù)合硫化物，或者硫化物復(fù)合氧化物、氧化物復(fù)合聚合物，因為單一的電解質(zhì)各有優(yōu)缺點，不能達到綜合的性能。
從產(chǎn)業(yè)化進展來看，曾佑鵬說，目前氧化物、聚合物路線都已轉(zhuǎn)向固液混合，特別是國內(nèi)市場車用方面都已經(jīng)在量產(chǎn)裝車，“為什么它會走向半固態(tài)呢？主要是因為固固接觸，特別是氧化物路線，它是比較難解的問題，加一點液態(tài)電解質(zhì)，它可以對固固接觸起到很好的作用，從而提升電導(dǎo)率進而提升能量密度等，硫化物因為它本身對水汽敏感，就不適合做半固態(tài)?！?/p>
從應(yīng)用角度來看，盡管當(dāng)前有關(guān)固態(tài)電池的利好消息不斷，但曾佑鵬告訴記者：“目前全球全固態(tài)電池均處于研發(fā)試制階段，尚未量產(chǎn)及應(yīng)用，已經(jīng)量產(chǎn)應(yīng)用的均為半固態(tài)電池，下游應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、儲能、低空經(jīng)濟、消費電子、工業(yè)機器人等?！?/p>
“預(yù)計今年全球固態(tài)電池應(yīng)用規(guī)模約為7GWh，主要得益于半固態(tài)電池在車用端的應(yīng)用拉動，尤其是國內(nèi)市場目前半固態(tài)電池上車，今年規(guī)模已接近5到6GWh，前幾年有贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、衛(wèi)藍新能源的電池已經(jīng)裝車應(yīng)用，今年又新增了清陶新能源在四季度裝車，明年預(yù)計會有更多的車型搭載半固態(tài)電池?！痹御i說。
至于全固態(tài)電池的商用時間，曾佑鵬認為，由于產(chǎn)業(yè)化初期成本較高，全固態(tài)電池可能最早在2026年左右會有一些企業(yè)試裝，2027年至2030年間可能都處于小規(guī)模示范應(yīng)用階段，市場滲透率較低，2030年之后會有一個比較大的突破。
TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)預(yù)計，2030年固態(tài)電池市場需求將突破328GWh，其中半固態(tài)需求超270GWh，2035年固態(tài)電池市場需求將突破1000GWh，其中全固態(tài)電池需求預(yù)計250GWh，進入大規(guī)模應(yīng)用階段，半固態(tài)電池將達757.35GWh。
目前已公開的各企業(yè)全固態(tài)電池量產(chǎn)時間表，也基本印證了上述判斷。
對比來看，目前整個鋰電池應(yīng)用市場規(guī)模大概為1200GWh，其中動力電池、儲能電池、消費電池總體呈現(xiàn)7:2:1分布，曾佑鵬預(yù)計未來固態(tài)電池與鋰電池將長期共存，以滿足不同市場需求。
“全固態(tài)電池對比半固態(tài)電池或液態(tài)電池在技術(shù)上擁有明顯優(yōu)勢，一旦技術(shù)成熟、成本下降，市場滲透率將迅速提升，同時固態(tài)電池應(yīng)用場景更廣泛，目前半固態(tài)電池不僅是未來固態(tài)電池的技術(shù)積累階段，也是逐步市場化的過程?！比f聯(lián)證券投資顧問屈放對記者表示。
券商研報顯示，目前磷酸鐵鋰電池成本約為0.467元/Wh，三元鋰電池成本則為0.512元/Wh，而半固態(tài)電池成本約為2元/Wh，全固態(tài)電池成本則4-5元/Wh，成本高制約全固態(tài)電池商業(yè)化進程。
多位受訪人士對記者表示，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)能否快速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，還與產(chǎn)業(yè)政策密不可分，近幾年國內(nèi)雖陸續(xù)出臺了一系列支持固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，但目前國內(nèi)仍以市場驅(qū)動為主，尚未出臺固態(tài)電池補貼政策。
