固態電池商業化路徑及思考
發布時間:2019-10-29 15:12:40
關鍵詞:動力電池鋰電池

固態電池商業化路徑及思考


在開始介紹固態電池之前,我們先回顧下動力電池的前世今生。1881年第一輛鉛酸電池作為動力電池的電動車誕生;接著1990年鎳氫電池開始商業化,豐田第一代普銳斯誕生,這是有著重要意義的時間點;1991年索尼把鋰電池進行商業化;2008年鋰電池用在特斯拉的roadster上,這是具有里程碑意義的。那么下一代電池是不是固態電池?個人覺得鋰電池經過幾十年的發展,從歷史角度,未來都有一定的概率進行迭代。


現有的液態電池的短板前面各位專家講得非常清楚,比如SEI膜持續增長、過度金屬溶解、電解液氧化問題、高溫失效問題、析鋰問題、正極材料析氧問題等。目前的鋰電池體系遇到瓶頸,需要發展新一代的技術。李泓教授在儲能科學與技術文章當中提出,下一代電池研發重點是高安全性、高能量密度以及快充。從主觀角度講,政府在我國《節能與新能源汽車技術路線圖》提到:到2020年純電動汽車動力電池是300Wh/kg、2025年400Wh/kg、2030年500Wh/kg,促進汽車動力電池產業發展行動方案也提出了發展包括固態電池在內的新體系電池。所以無論還是主觀還是客觀,發展固態電池都是必然的選擇,當然時間會比較漫長,道路會比較曲折一些。


固態電池具有高安全性、高能量密度、長循環壽命、寬工作溫度范圍、柔性的的優點,其中非常核心的是固態電解質。固態電解質是固態電池實現高能量密度、高循環穩定性和高安全性能的關鍵,按照技術路徑可以簡單分為氧化物、硫化物、聚合物。豐田是行業的領頭羊,在固態電池上投入非常大,主要是基于硫化物體系,國外還有有三星、日立造船,國內的寧德時代在硫化物和聚合物都有一些布局。氧化物方面有海外的Sakti3 、Quantumscape,中國的臺灣輝能、江蘇清陶。聚合物這塊博洛雷、寧德時代也做了一些布局。


根據Yole Développement這家海外機構統計,到2018年6月份全球超過一百家固態電池,現在肯定不止了。其中大型企業相關的占比達到50%左右,比如豐田、寶馬、大眾、雷諾;科研院所相關的占到30%,比如中科院、清華、麻省理工、科羅拉多大學;創業公司占到10%多些。


我們梳理了下整車廠在固態電池里面的布局。最有代表性的是豐田,2017年開始規劃,他們目標是2020年在電動車上使用固態電池。寶馬、現代在2018年通過對Solid Power進行投資進行布局。日立造船積極往這個方向做準備,可能會在船舶方面有一些使用場景。SAFT也在研發一些硫正極電解質的固態電池。


電池企業在固態電池領域也有所布局,松下、三星、LG、CATL、比亞迪都在這方面布局。松下計劃在2020年在汽車上使用固態電池;三星2019年在底特律車展上展示過樣品,目標2021年實現商業化;LG更多還是在柔性消費電池領域做一些布局,同時他們在固體氧化物、燃料電池領域。CATL在聚合物和硫化物兩個方向取得初步進展,比亞迪也在推動固態電池的商業化。


科研院所這里面也涉及的也比較多,中科院相關的有北京衛藍、清陶;科羅拉多大學的Solid Power。國內上海硅酸鹽研究所、同濟大學、中南大學等高校也正在孵化或準備孵化相關的創業公司。


資本市場不少公司也對固態電池做了布局。浙江鋒鋰進展相對快一點,其他的公司也在快速跟進;珈偉新能跟海歸團隊2017年也公告搞固態電池;天齊鋰業以參股方式投資了美國SolidEnergy System,上汽集團參與了美國SolidEnergy System的B輪戰略投資。


下面跟大家一起探討下主機廠、電池廠、創業公司這三者未來在固態電池領域的各自機會。全球的汽車總銷量趨于平穩,中國今年汽車下滑還是非常明顯,所以汽車行業進入存量競爭階段,主機廠之間的競爭已經非常激烈了,再加上汽車行業正在從燃油車向電動車迭代的過程中,壓力更大了。主機廠現在更多的是如何在激烈的競爭中更好的滿足消費者的個性化需求、強化產品的體驗感、完成產品的迭代,他們未來可能更多的往下游延伸,往出行服務商演變。在電芯層面,他們可能不會涉及太多,即使參與,可能也是以合作參股的方式,比如豐田和松下緊密合作模式。主機廠可能會做一些技術儲備,跟電池廠做一些深度的技術對接。總之,主機廠的壓力本身已經很大了,而電池本身和整車都是重資產、重技術的行業,沒有那么多精力、資源、資金做電池這件事情。


電池廠做固態電池會有些優勢,比如供應鏈、客戶渠道、產品工藝設計及優化經驗、對車規級產品理解等優勢,但是不代表一定能夠把握機會。典型的案例,鉛酸向鋰電迭代的過程中,超威和天能并沒有抓住機會。


創業公司沒有液態鋰電池企業既有的龐大包袱,可以輕裝上陣、靈活應變。但在資金、客戶渠道、量產經驗上處于劣勢,他們要在有限的時間窗口內,快速融資跑出來。CATL成立后在三、四年時間很快跑出來,成為行業的獨角獸。所謂天時、地利、人和,時機非常重要。


綜合而言,在未來固態電池領域,現有液態鋰電池企業、創業公司有各自的市場機會,而主機廠可能更多以合作方式參與這個市場。


毫無疑問,固態電池未來充滿比較廣闊的市場前景。展望未來發展趨勢,會從半固態電池到準固態電池,最終邁向無液體的全固態電池。未來要慢慢的循序漸進的迭代。


未來在應用場景上也是逐步拓展,不可能說很快在車上使用,這個挑戰性很大。個人覺得可能會在一些微型電池如MEMS、穿戴式設備先導入,用的量比較少、要求比車規級低些;然后再到消費電池如手機、Pad、筆記本等。等產品經過充分驗證、技術體系成熟,未來往動力電池這個方向考慮,這個過程可能也不會太快。任何新事物的商業化過程都是漫長而曲折的。固態電池需要先解決產品化的問題,然后再進行商業化。只有能商業化的產品才有商業價值,才能夠盈利,最終走向資本市場。


至于固態電池在整車上的使用,首先從A樣(概念樣品)、B樣(功能樣品)到C樣(客戶認可樣品)需要3~4年時間,再SOP驗證兩年多時間,最快的時間也將在6年后,2025年可能是固態電池產業化的關鍵時間點。


我們除了關注固態電池,也在關注氫燃料電池。各位可能比較關心這兩者之間的市場機會,我在這里對兩者做個簡單比較。氫燃料這塊我從2016年開始接觸到現在已經有4年時間,從產業布局和學習的角度,我們對這個領域的步伐從來沒有停過,一直在學習的過程中。


從技術角度講,氫燃料這塊國內跟國外落差非常大,可能十年左右。除了技術外,人才儲備也非常缺,基礎設施也是很大的障礙。固態電池這方面國內、外差距相對小點,比較多的高校從事這方面研究,而且可以重用現有的充電網絡,基礎設施不需要重建。總結下來,氫燃料比較適合在商用車領域,比如大巴、重卡,未來乘用車領域固態電池比氫燃料電池的產業化速度可能會快些、市場機會更大。


第四屆動力電池應用國際峰會CBIS2019

稿件來源: NE時代
相關閱讀:
發布
驗證碼:
广东彩票快乐十分走势图