自2025年起,固態(tài)電池技術(shù)持續(xù)革新。在能量密度方面,國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)已實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池能量密度突破400Wh/kg。在充放電倍率方面,部分廠商和科研團(tuán)隊(duì)已攻克高倍率充電的技術(shù)瓶頸,產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展在2024年快速推進(jìn)的基礎(chǔ)上更上一層樓。
高工鋰電(GGII)分析稱(chēng),固態(tài)電池仍處于發(fā)展初期,目前半固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)10GWh級(jí)別出貨,全固態(tài)電池有望于2028年進(jìn)入GWh級(jí)應(yīng)用階段。
作為下一代電池技術(shù)的關(guān)鍵方向,固態(tài)電池被視為破解電池低成本、高安全性、高能量密度這一“不可能三角”的“終極解決方案”。近日,時(shí)代周報(bào)記者專(zhuān)訪了方正證券研究所電力設(shè)備與新能源行業(yè)首席分析師郭彥辰,探討了固態(tài)電池從技術(shù)路徑到供應(yīng)鏈的顛覆性變革;從高端車(chē)型市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),到儲(chǔ)能、消費(fèi)電子領(lǐng)域的潛在爆發(fā)——固態(tài)電池如何叩開(kāi)商業(yè)化的大門(mén),以及它能否真正開(kāi)啟新能源產(chǎn)業(yè)的“下一個(gè)黃金十年”。
方正證券研究所電力設(shè)備與新能源行業(yè)首席分析師 郭彥辰
技術(shù)攻堅(jiān)——路線博弈與材料革新
時(shí)代周報(bào):在全球范圍內(nèi),哪種固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展最為迅速?各技術(shù)路線的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)分別是什么?您更傾向于哪條技術(shù)路徑的商業(yè)化前景?
郭彥辰:目前硫化物和氧化物固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展相對(duì)較快。從技術(shù)路線來(lái)說(shuō),硫化物固態(tài)電解質(zhì)理論性能最優(yōu);氧化物固態(tài)電池電化學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性好,安全性高;聚合物固態(tài)電池柔韌易加工,但離子電導(dǎo)率低;鹵化物電解質(zhì)性能均衡,結(jié)合了氧化物和硫化物的優(yōu)點(diǎn),但存在高電壓穩(wěn)定性和濕度敏感性問(wèn)題。
我認(rèn)為,硫化物和氧化物路線都有較好的商業(yè)化前景,聚合物目前則更多地被作為輔助材料。硫化物路線若能解決穩(wěn)定性和成本問(wèn)題,憑借高離子電導(dǎo)率可在對(duì)能量密度和充放電速度要求高的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。氧化物路線憑借良好的穩(wěn)定性,更易在早期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,可先應(yīng)用于對(duì)安全性要求高、對(duì)充放電速度要求相對(duì)不高的領(lǐng)域,如儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車(chē)等,因此,引用歐陽(yáng)明高院士的那句話“最終勝出的或許不是單一路線,而是特定場(chǎng)景下的最優(yōu)技術(shù)組合。”
時(shí)代周報(bào):未來(lái)1~2年,哪些材料方面的突破可能顛覆現(xiàn)有的技術(shù)格局?一旦固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn),對(duì)整個(gè)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是產(chǎn)業(yè)鏈上游將產(chǎn)生哪些影響?
郭彥辰:未來(lái)新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料可能是關(guān)鍵,如將不同類(lèi)型電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,開(kāi)發(fā)出兼具高離子電導(dǎo)率和良好穩(wěn)定性的材料。另外,高性能的電極材料,如新型富鋰正極材料、高容量硅基負(fù)極材料等,若能在界面兼容性和穩(wěn)定性上取得突破,也可能顛覆現(xiàn)有技術(shù)格局。
固態(tài)電池如果能夠量產(chǎn),對(duì)上游鋰等金屬原材料的需求總量可能繼續(xù)增加,但另一方面,由于固態(tài)電池能量密度更高,單位電量所需的原材料可能會(huì)減少。對(duì)于鋯、鑭等用于氧化物等固態(tài)電解質(zhì)的金屬,需求將顯著增加。
產(chǎn)業(yè)進(jìn)階——商業(yè)角逐與供應(yīng)鏈重塑
時(shí)代周報(bào):目前哪些企業(yè)在固態(tài)電池商業(yè)化方面處于領(lǐng)先地位?
郭彥辰:寧德時(shí)代作為鋰電行業(yè)龍頭,在固態(tài)電池領(lǐng)域投入大,具備強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)整合能力、開(kāi)發(fā)的硫化物全固態(tài)電池指標(biāo)優(yōu)異;清陶能源亦是國(guó)內(nèi)固態(tài)電池領(lǐng)域的重要企業(yè),在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展較快,已與多家車(chē)企合作開(kāi)展固態(tài)電池裝車(chē)測(cè)試;另外,豐田在硫化物固態(tài)電池領(lǐng)域布局早,專(zhuān)利眾多,技術(shù)成熟度較高。
固態(tài)電池目前仍處于百家爭(zhēng)鳴階段,并未有哪個(gè)團(tuán)隊(duì)或者哪家企業(yè)具備絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),我們?nèi)云诖笥懈鄡?yōu)秀的電池和材料廠商的量產(chǎn)產(chǎn)品能夠脫穎而出。
時(shí)代周報(bào):目前全球及國(guó)內(nèi)主要整車(chē)廠商在固態(tài)電池上的布局情況如何?哪些車(chē)企有望率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車(chē)?如豐田計(jì)劃2027年量產(chǎn),國(guó)內(nèi)哪些車(chē)企最有可能跟進(jìn)?
郭彥辰:?從全球整車(chē)廠商布局來(lái)看,豐田大力研發(fā)硫化物固態(tài)電池,計(jì)劃 2027 年量產(chǎn);寶馬與 Solid Power 啟動(dòng)全固態(tài)電池聯(lián)合研發(fā),并將采用其提供的全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線。本田也試生產(chǎn)純電車(chē)使用的全固態(tài)電池。
從國(guó)內(nèi)整車(chē)廠商布局來(lái)看,比亞迪通過(guò)專(zhuān)利申請(qǐng)和與科研機(jī)構(gòu)合作布局固態(tài)電池;廣汽集團(tuán)公布了全固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展,并預(yù)計(jì)將在 2026 年搭載在昊鉑車(chē)型上;上汽集團(tuán)旗下智己汽車(chē)推出了行業(yè)內(nèi)首款應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)型的“超快充固態(tài)電池1.0”及“準(zhǔn) 900V超快充固態(tài)電池”,奇瑞希望在2026年實(shí)現(xiàn)面向定向運(yùn)營(yíng)的全固態(tài)電池上車(chē)等。
目前進(jìn)度看,國(guó)內(nèi)車(chē)企中,廣汽、上汽、比亞迪、奇瑞等車(chē)企有較大可能較早實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)裝車(chē)。
時(shí)代周報(bào):當(dāng)前行業(yè)普遍認(rèn)為固態(tài)電池成本難以下探至1元/ Wh,您怎么看這一成本預(yù)估?哪些關(guān)鍵成本構(gòu)成最具挑戰(zhàn)?何時(shí)能實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池與液態(tài)電池的成本平價(jià)?
郭彥辰:目前固態(tài)電池成本高主要是由于原材料制備成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、產(chǎn)線規(guī)模小等原因。隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn),成本有較大下降空間,但要達(dá)到1元/ Wh 仍面臨挑戰(zhàn)。
其中,電解質(zhì)成本是主要挑戰(zhàn),特別是硫化物電解質(zhì)成本占比超50%,原材料昂貴且制備需無(wú)水無(wú)氧環(huán)境,難以降低成本。工藝上,固態(tài)電池電極與電解質(zhì)界面處理要求高,現(xiàn)有工藝難以保證良好接觸和穩(wěn)定性,增加了生產(chǎn)成本。產(chǎn)線建設(shè)方面,由于技術(shù)不成熟和專(zhuān)用設(shè)備缺乏,建設(shè)成本高且生產(chǎn)效率低,也導(dǎo)致固態(tài)電池成本居高不下。
全固態(tài)電池可能在5~10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)成本平價(jià),但若技術(shù)進(jìn)展緩慢或規(guī)模化生產(chǎn)受阻,則需更長(zhǎng)時(shí)間。
時(shí)代周報(bào):在與上市公司交流的過(guò)程中,了解到當(dāng)前國(guó)內(nèi)設(shè)備可能還無(wú)法完全滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)需要,另外整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈還不夠完善,這一點(diǎn)是否有解決途徑?供應(yīng)鏈何時(shí)形成完整閉環(huán)?是否仍存在瓶頸問(wèn)題?
郭彥辰:對(duì)于國(guó)內(nèi)設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的問(wèn)題,我認(rèn)為,一方面需要國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商加大研發(fā)投入,與固態(tài)電池生產(chǎn)企業(yè)合作,根據(jù)生產(chǎn)需求開(kāi)發(fā)專(zhuān)用設(shè)備,提高設(shè)備的精度和生產(chǎn)效率。另一方面,可適當(dāng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新。
對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈不完善的問(wèn)題,我認(rèn)為需要加強(qiáng)上下游企業(yè)之間的合作,建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,促進(jìn)原材料供應(yīng)、電池生產(chǎn)、設(shè)備制造等環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展,同時(shí)政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策,引導(dǎo)資源向固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈傾斜,支持產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的發(fā)展。預(yù)計(jì)在 3-5 年內(nèi),隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,固態(tài)電池供應(yīng)鏈有望形成完整閉環(huán)。
時(shí)代周報(bào):最近小米汽車(chē)車(chē)禍案引發(fā)大眾對(duì)動(dòng)力電池安全性的探討,請(qǐng)問(wèn)固態(tài)電池對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)安全性方面的影響或改觀有哪些?搭載固態(tài)電池就可以減少電動(dòng)車(chē)碰撞起火事故的發(fā)生頻率嗎?固態(tài)電池因無(wú)液態(tài)電解質(zhì),被認(rèn)為能減少熱失控風(fēng)險(xiǎn)。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,哪些因素仍可能導(dǎo)致固態(tài)電池安全隱患?
郭彥辰:動(dòng)力電池安全性一直是大家關(guān)注的重點(diǎn)。搭載固態(tài)電池確實(shí)能在較大程度上減少電動(dòng)車(chē)碰撞起火事故的發(fā)生頻率,但不能完全杜絕。由于固態(tài)電池?zé)o液態(tài)電解質(zhì),可減少漏液風(fēng)險(xiǎn),且固態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性更好,能有效降低熱失控的概率,提高電池在過(guò)充、過(guò)放、短路等情況下的安全性。同時(shí),固態(tài)電池的機(jī)械強(qiáng)度較高,能更好地承受碰撞和擠壓,減少因外力作用導(dǎo)致電池內(nèi)部短路而引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。但在嚴(yán)重碰撞等極端情況下,仍可能導(dǎo)致電池結(jié)構(gòu)損壞,引發(fā)內(nèi)部短路,進(jìn)而產(chǎn)生熱量,若熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā),仍有起火的可能。
現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,界面問(wèn)題仍是主要隱患之一,電極與固態(tài)電解質(zhì)之間的界面接觸不良或在循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生界面阻抗增大、鋰枝晶生長(zhǎng)等問(wèn)題,可能導(dǎo)致電池局部過(guò)熱,引發(fā)安全事故。此外,固態(tài)電池在高溫環(huán)境下,固態(tài)電解質(zhì)可能會(huì)發(fā)生分解或與電極材料發(fā)生副反應(yīng),降低電池的安全性;而在低溫環(huán)境下,離子傳導(dǎo)速率降低,可能導(dǎo)致電池充放電不均勻,也會(huì)產(chǎn)生安全隱患。
所以,固態(tài)電池理論上能夠在較大程度上減少電動(dòng)車(chē)碰撞起火事故的發(fā)生頻率,但需要結(jié)合實(shí)際的技術(shù)成熟度和真實(shí)的使用場(chǎng)景。
市場(chǎng)瞭望——前景預(yù)判與投資抉擇
時(shí)代周報(bào):您如何看待固態(tài)電池未來(lái)10年的發(fā)展前景?目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為固態(tài)電池將在2028—2030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,您是否認(rèn)同?是否可能提前?
郭彥辰:預(yù)計(jì)未來(lái)10年,固態(tài)電池將逐步從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,市場(chǎng)規(guī)模將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),成為推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。主流觀點(diǎn)認(rèn)為固態(tài)電池將在2028-2030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,這種觀點(diǎn)有一定的合理性,也存在提前實(shí)現(xiàn)的可能性。但固態(tài)電池在技術(shù)、成本、產(chǎn)業(yè)鏈等多方面還不夠完善,目前尚未有根本性的突破。
存在困難的同時(shí),同樣存在提前商業(yè)化的積極因素。第一,眾多車(chē)企和電池企業(yè)紛紛公布固態(tài)電池量產(chǎn)計(jì)劃,企業(yè)的大力投入和積極推進(jìn),有望加快固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。第二,借助人工智能技術(shù),固態(tài)電池的研發(fā)效率得到大幅提升。全固態(tài)電池 AI大模型可實(shí)現(xiàn)材料體系智能匹配、設(shè)計(jì)參數(shù)智能選優(yōu)等研發(fā)服務(wù),能讓電池研發(fā)效率提升1至2個(gè)數(shù)量級(jí),這有助于加快解決固態(tài)電池的技術(shù)難題,推動(dòng)其早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。第三,新能源汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)高性能電池的需求日益增長(zhǎng),傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的能量密度已接近上限,且存在安全隱患,難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。最后,低空飛行器、人形機(jī)器人等新興場(chǎng)景的崛起,也為固態(tài)電池創(chuàng)造了更為廣闊的市場(chǎng)空間,市場(chǎng)的需求將有可能倒逼企業(yè)加快固態(tài)電池的商業(yè)化步伐。
時(shí)代周報(bào):當(dāng)前固態(tài)電池發(fā)展中可能遇到的最大挑戰(zhàn)是什么?是否有未被市場(chǎng)充分關(guān)注但可能帶來(lái)重大突破的技術(shù)方向?
郭彥辰:當(dāng)前固態(tài)電池發(fā)展中可能遇到的最大挑戰(zhàn)仍是成本和技術(shù)的雙重制約。
技術(shù)方面,新型固態(tài)電解質(zhì)材料的研發(fā)是一個(gè)可能帶來(lái)重大突破的技術(shù)方向,例如開(kāi)發(fā)兼具高離子電導(dǎo)率、良好化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能的復(fù)合電解質(zhì)材料,或者探索新的電解質(zhì)體系,有望從根本上解決固態(tài)電池的界面問(wèn)題和離子傳導(dǎo)問(wèn)題。另外,納米技術(shù)和3D打印技術(shù)在固態(tài)電池中的應(yīng)用也值得關(guān)注,通過(guò)納米技術(shù)可以?xún)?yōu)化電極材料的結(jié)構(gòu)和性能,提高電池的充放電效率和循環(huán)壽命;3D打印技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的定制化生產(chǎn),優(yōu)化電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高電池的能量密度和整體性能。
此外,除了界面穩(wěn)定性,低溫性能或快充能力也是固態(tài)電池商業(yè)化難點(diǎn)。所以我們?nèi)孕枰獜慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料創(chuàng)新兩方面著手來(lái)幫助解決相關(guān)難點(diǎn)。
時(shí)代周報(bào):目前A股市場(chǎng)上,哪些上市公司在固態(tài)電池領(lǐng)域具備較強(qiáng)投資價(jià)值?對(duì)于普通投資者,是否建議關(guān)注固態(tài)電池相關(guān)ETF或長(zhǎng)期持有相關(guān)個(gè)股?
郭彥辰:?我認(rèn)為,目前A股市場(chǎng)中,有不少深度布局固態(tài)電池研發(fā)的電池廠商、固態(tài)電池相關(guān)的設(shè)備、材料廠商都是極具潛力的。對(duì)于普通投資者,建議謹(jǐn)慎關(guān)注固態(tài)電池相關(guān)ETF或長(zhǎng)期持有相關(guān)個(gè)股。固態(tài)電池領(lǐng)域毫無(wú)疑問(wèn)具有較大發(fā)展?jié)摿Γ壳叭悦媾R技術(shù)不成熟、成本高、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不確定等風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)ETF可作為一種分散投資的方式,幫助投資者參與固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展,但由于目前固態(tài)電池相關(guān)標(biāo)的在ETF中的權(quán)重可能較小,且行業(yè)發(fā)展初期波動(dòng)較大,難以獲得穩(wěn)定收益。
對(duì)于長(zhǎng)期持有相關(guān)個(gè)股,投資者需要深入研究企業(yè)的技術(shù)實(shí)力、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、財(cái)務(wù)狀況等因素,選擇具有核心競(jìng)爭(zhēng)力和良好發(fā)展前景的企業(yè),并且要有長(zhǎng)期投資的耐心和承受股價(jià)波動(dòng)的能力。
本文鏈接:http://www.www897cc.com/showinfo-16-142827-0.html專(zhuān)訪方正電新首席分析師郭彥辰:固態(tài)電池安全性≠0風(fēng)險(xiǎn)!有望破局動(dòng)力電池“不可能三角”
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