固態電池熱潮下的三點冷思考

作者 |蔣波編輯 |楊亦2024年年末，華為的“現身”，再次攪動了固態電池江湖。11月，華為公布了一項關於硫化物固態電解質材料及製備方法的專利，一時轟動業界。而有心人發現，該項專利早在2023年5月就已經向有關機構提交申請了——華為都“下場”了，使得行業情緒進一步高漲。華夏能源網 華夏儲能（公眾號hxcn3060）注意到，2023年至2024年以來，全球產業鏈企業密集發布固態電池的進展，整車企業是代表。去年7月，豐田聲稱“將在2027～2028年實現全固態電池技術商業化”。而國內車企中，先是和已官宣，能夠“最早在2026年實現全固態電池量產和上車”；今年3月，蔚來汽車宣布其電池合作夥伴（衛藍新能源）提供的150kWh超長續航的電池包正式進入量產，已於今年6月投入使用， 但“隻租不售”。電芯廠商中，（SZ:002074）、太藍新能源等也陸續宣布在固態電池領域取得的新突破。盡管好消息頻傳，但值得注意的是，“上車”不等於“量產”，此外，“半固態”與“固態”也是兩個完全不同的概念，沒有落地路線圖和時間表的官宣隻能算作“PPT階段”。然而，這並不影響固態電池的概念股的持續火熱。如今A股市場的“固態電池”概念股，名單可以拉上50家。企業稍有固態電池相關信息發布，便會收獲一輪股價上漲。因此，企業蹭概念來拉動股價的操作不在少數，這也給固態電池技術的真實進展蒙上了迷霧。還沒有見到牛排，先聞“滋滋聲”——這不一定是好事。有業內人士認為，截止到2024年，固態電池在技術上還沒有突破性進展，距離量產還有一定的距離，真正的拐點遠未來臨。華夏儲能希望在固態電池熱潮之中，提出三點冷思考：

冷思考之（一）：的曖昧和保守

與業內大多圍繞固態/半固態電池開始拉投資、建產線的企業心態似有不同，鋰電龍頭寧德時代（SZ:300750）對固態電池的預期和態度，顯得有些保守和曖昧。2023年年中，豐田高調宣布其固態技術取得重大突破之後，在當年7月舉辦的一場汽車行業論壇上，寧德時代首席科學家吳凱對此評價，“全固態電池，目前還有些核心問題亟待解決。如果豐田說現在能量產全固態電池，我表示懷疑。但到2027年我沒辦法預測。以寧德時代的技術水平而言，也很有難度。”吳凱的坦誠，被認為一定程度上代表了寧德時代的態度。實際上，寧德時代當家人曾毓群自己很早就真金白銀的投資過固態電池。今年3月，曾毓群在接受英國《金融時報》采訪時透露，“（寧德時代）完全支持固態電池，我在這方麵已經投資了10年。我幾乎每個月都會了解研發人員在固態電池方麵的工作，所以我知道所有的進展。”但在實際的研發方麵，寧德時代展現了“保守”的一麵。吳凱曾公開表示，如果用技術和製造成熟度作為評價體係（以1—9打分），寧德時代的全固態電池研發目前處於4分的水平，到2027年能達到7—8分的水平，或是基於對技術水平的成熟度考量，寧德時代未急於推進量產。與之印證的是，在前述采訪中，曾毓群還表示，寧德時代研究團隊的目標不是固態電池，而是使用半固態材料的鈉離子電池和凝聚態電池。其研發進展，也印證了其對於固態電池的態度。與固態電池緩慢的進展相比，寧德時代反而在鈉離子電池、凝聚態電池均取得了巨大突破。在鈉離子電池領域，早在2021年7月，寧德時代就發布了第一代鈉離子電池及鋰鈉混搭電池包，且對鈉離子電池的規劃相對清晰——2023年實現產業化。2023年4月，寧德時代生產的鈉離子電池首發落地應用於奇瑞車型。2024年10月，寧德時代發布全球首款純電續航400公裏以上且兼具4C超充能力的“驍遙超級增混電池”，據稱，該款電池使用了鈉離子電池技術，能實現零下40攝氏度極寒環境下放電的突破。耐低溫，實際上是固態電池所宣稱的優勢之一，寧德時代在鈉電研發上實現了這一性能突破。不久前，曾毓群曾預判，鈉離子電池有望在部分應用上替代2至3成磷酸鐵鋰電池的應用，顯然對鈉離子電池的期望值遠超固態電池。而寧德時代的凝聚態電池，則正式發布於2024年4月。據稱，該電池的單體能量密度高達500Wh/kg，是三元鋰電芯的1.5倍。寧德時代官方表示，“它並非傳統意義上的半液半固態的電池，而是一種由全新化學材料打造而來的新產品。”寧德時代相信，這種“新產品”的優勢在於能量密度更高，並且安全性比傳統的鋰電池好。對固態電池曖昧的寧德時代，更執著於這一“新物種”。不久前的12月19日，寧德時代在投資者互動平台上表示，凝聚態電池可用於民用飛機電動化。而低空飛行器領域，已被業界公認是固態電池的最佳應用場景。

冷思考之（二）：全球研發困局

回溯全球固態電池研發史，日本是最早起步的國家。日本此前也十分重視固態電池研發，並將其作為重點產業發展。在一些本土龍頭企業探索下，日本固態電池產業發展到如今，已經具備了先發優勢。其中，東芝在 1983 年就開發出了可實用的Li/TiS2薄膜固態電池；如今在技術上最領先的則是豐田。早在2008年，豐田就通過合作的方式，展開了固態電池的研發，目前擁有1300多項相關專利，是全球擁有專利數量最大的企業，占據全球固態電池專利數量的13%之多。盡管光環顯赫，但豐田的固態電池研發之路卻不盡人意。此前，豐田曾計劃在2020年推出搭載固態鋰離子電池的電動汽車，並於2022年實現量產。該計劃早已落空。巨大的時間成本，卻沒有換來預期的成果。值得一提的是，在固態電池研究方麵，國內企業雖不及日本起步早，但近年來，由於參與者越來越多，在投資規模上已經超越了日本。我們的企業為何如此熱情？不得不提到，固態電池成為又一個國家“自上而下”從零開始進行扶持的產業。今年5月，業內有消息稱，中國或將投入約60億元用於全固態電池研發，國內共有六家企業或獲得政府基礎研發支持，這一消息如一支“興奮劑”，令國內企業的熱情提振起來。國家隊下場、60億元資金支持，實際上也印證了固態電池研發難度大，同時，研發固態電池確實是一件燒錢的事情。固態電池研發之難，連寧王都叫苦不迭。曾毓群曾在公開表示，“寧德時代已經在這方麵投資了10年，固態電池隻有在使用新型化學材料、負極電極使用純鋰金屬的情況下才會有很大優勢，要將這種電池推向市場，還有很多困難。”電池CTO孫華軍也曾表示，“我們有大量實驗室數據，也做了大電池，結果發現固態電池大規模量產還是有大量的問題。”華夏儲能注意到，當前，在通往全固態電池的道路上橫亙著兩座大山：一個是界麵問題。鋰電池正負極之間的物質從液態變成固態，避免了泄漏的可能性，穩定性得到進一步增強，這也使得發生熱失控的風險降低，而使得安全性得以提高。但是，固固接觸的天然不穩定性，電解質在充放電過程中可能引發體積膨脹和收縮的問題，都會影響電池結構的穩定性，直接影響固態電池的循環壽命等性能。一個是枝晶問題。枝晶是鋰電池充電過程中，鋰離子還原形成的樹枝狀金屬鋰。鋰枝晶生長到一定程度，就會刺穿隔膜，導致內部短路，引發起火。理論上，如果采用固態電解質，枝晶難以穿透固體材質。而事實上，枝晶依然可以沿著電解質間的縫隙延伸而生長。而且，與電解液相比，電解質更適合枝晶的生長。有部分專家認為，自全球開始研發固態電池開始，上述兩個問題幾乎無解。迄今，十餘年過去，攔路虎仍然在。或許展望未來，將來業內有望通過材料的創新，工藝的突破，將兩座大山徹底鏟平。但全產業鏈在資金上還要投入多少？時間還要等多久？這都是值得思考的問題。

冷思考之（三）：致命弱點，難解行業痛點

行業之所以熱衷於研發固態電池，一是出於對能量密度的極致追求，另一則是為了更好的解決鋰電池的安全問題。華夏儲能注意到，每當電動汽車或儲能電站發生起火事件後，固態電池便會迎來一番關注，資本市場也會有相應的強烈反映。在行業內，全固態電池也被當成解決鋰電池安全問題的“法寶”。但問題是：全固態電池真的百分百安全嗎？今年11月22日，國家消防救援局召開的例行新聞發布會上，針對新能源安全問題重點指出了兩大問題：一是鋰電池的熱失控不可避免，二是滅火救援的難題還沒有有效解決。鋰元素的特性及電池原理決定了，隻要是鋰離子電池，就會有發生熱失控的風險，且很難撲救。目前的固態電池，也屬於鋰電池的一種。而且與使用電解液的鋰電池相比，固態電池中鋰的使用量更高。尤其是部分產線在製備過程中，為了抑製枝晶生長和提升能量密度，而使用鋰金屬作為負極材料，使鋰的含量進一步增加。事實上，在電池安全問題上，沒有絕對的安全，隻有相對的安全。所謂相對的安全，就是在安全與經濟性之間尋找平衡。在關於儲能電芯安全的討論中，曾有業內人士指出了“預防火災”的新思路——如果能將起火或熱失控範圍控製在電芯或PACK層麵，甚至一個儲能櫃層麵，那麽其造成的經濟損失是完全可以接受的，隻要等失火單元燒盡，再進行局部更換——從技術或工藝角度，避免事故的範圍擴大，就可以極大的緩解消防救援的壓力了。換句話說，在現有電池工藝上的安全可靠性提升，大有空間，研發固態電池還是一個“必選項”嗎？另外，對全固態電池來說，其還有一項天生的弱點，就是導電率較差，暫不能滿足快充的要求——除了電動汽車行業之外，儲能及消費電子對快充的要求越來越高。鋰電池充電的快慢，主要取決於鋰離子在正負極之間來回穿梭的速度，也就是導電率。對於使用電解液的鋰電池和固態電池之間導電率的差別，有一個形象的比喻——就是在水裏和在沙子裏遊泳的差別。當前，有一些研發固態電池的企業已宣稱自己的產品在快充方麵取得了較大進步——如豐田在2023年宣稱其研發的固態電池充電隻需10分鍾即可行駛1200公裏；鬆下首次對外公開其快充全固態電池，稱該電池僅需3分鍾，便可從10%充到80%。不過，這些數據目前也隻是實驗室數據，其是否得到了充分的市場驗證，目前還不得而知。另外，華夏儲能近期的調研顯示，多數來自材料、電池領域的專家都認為，全固態電池不具備快充“基因”，暫不能應用於對快充要求較高的場景。安全性並未提升、快充難題未解，兩大顯見的弱勢對照之下，固態電池的優勢光環也自然黯淡了。