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固态电池商业化路径及思考
发布时间:2019-10-29 15:12:40
关键词:动力电池锂电池

固态电池商业化路径及思考


在开始介绍固态电池之前,我们先回顾下动力电池的前世今生。1881年第一辆铅酸电池作为动力电池的电动车诞生;接着1990年镍氢电池开始商业化,丰田第一代普锐斯诞生,这是有着重要意义的时间点;1991年索尼把锂电池进行商业化;2008年锂电池用在特斯拉的roadster上,这是具有里程碑意义的。那么下一代电池是不是固态电池?个人觉得锂电池经过几十年的发展,从历史角度,未来都有一定的概率进行迭代。


大通彩票投注现有的液态电池的短板前面各位专家讲得非常清楚,比如SEI膜持续增长、过度金属溶解、电解液氧化问题、高温失效问题、析锂问题、正极材料析氧问题等。目前的锂电池体系遇到瓶颈,需要发展新一代的技术。李泓教授在储能科学与技术文章当中提出,下一代电池研发重点是高安全性、高能量密度以及快充。从主观角度讲,政府在我国《节能与新能源汽车技术路线图》提到:到2020年纯电动汽车动力电池是300Wh/kg、2025年400Wh/kg、2030年500Wh/kg,促进汽车动力电池产业发展行动方案也提出了发展包括固态电池在内的新体系电池。所以无论还是主观还是客观,发展固态电池都是必然的选择,当然时间会比较漫长,道路会比较曲折一些。


固态电池具有高安全性、高能量密度、长循环寿命、宽工作温度范围、柔性的的优点,其中非常核心的是固态电解质。固态电解质是固态电池实现高能量密度、高循环稳定性和高安全性能的关键,按照技术路径可以简单分为氧化物、硫化物、聚合物。丰田是行业的领头羊,在固态电池上投入非常大,主要是基于硫化物体系,国外还有有三星、日立造船,国内的宁德时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,中国的台湾辉能、江苏清陶。聚合物这块博洛雷、宁德时代也做了一些布局。


根据Yole Développement这家海外机构统计,到2018年6月份全球超过一百家固态电池,现在肯定不止了。其中大型企业相关的占比达到50%左右,比如丰田、宝马、大众、雷诺;科研院所相关的占到30%,比如中科院、清华、麻省理工、科罗拉多大学;创业公司占到10%多些。


大通彩票投注我们梳理了下整车厂在固态电池里面的布局。最有代表性的是丰田,2017年开始规划,他们目标是2020年在电动车上使用固态电池。宝马、现代在2018年通过对Solid Power进行投资进行布局。日立造船积极往这个方向做准备,可能会在船舶方面有一些使用场景。SAFT也在研发一些硫正极电解质的固态电池。


电池企业在固态电池领域也有所布局,松下、三星、LG、CATL、比亚迪都在这方面布局。松下计划在2020年在汽车上使用固态电池;三星2019年在底特律车展上展示过样品,目标2021年实现商业化;LG更多还是在柔性消费电池领域做一些布局,同时他们在固体氧化物、燃料电池领域。CATL在聚合物和硫化物两个方向取得初步进展,比亚迪也在推动固态电池的商业化。


科研院所这里面也涉及的也比较多,中科院相关的有北京卫蓝、清陶;科罗拉多大学的Solid Power。国内上海硅酸盐研究所、同济大学、中南大学等高校也正在孵化或准备孵化相关的创业公司。


资本市场不少公司也对固态电池做了布局。浙江锋锂进展相对快一点,其他的公司也在快速跟进;珈伟新能跟海归团队2017年也公告搞固态电池;天齐锂业以参股方式投资了美国SolidEnergy System,上汽集团参与了美国SolidEnergy System的B轮战略投资。


下面跟大家一起探讨下主机厂、电池厂、创业公司这三者未来在固态电池领域的各自机会。全球的汽车总销量趋于平稳,中国今年汽车下滑还是非常明显,所以汽车行业进入存量竞争阶段,主机厂之间的竞争已经非常激烈了,再加上汽车行业正在从燃油车向电动车迭代的过程中,压力更大了。主机厂现在更多的是如何在激烈的竞争中更好的满足消费者的个性化需求、强化产品的体验感、完成产品的迭代,他们未来可能更多的往下游延伸,往出行服务商演变。在电芯层面,他们可能不会涉及太多,即使参与,可能也是以合作参股的方式,比如丰田和松下紧密合作模式。主机厂可能会做一些技术储备,跟电池厂做一些深度的技术对接。总之,主机厂的压力本身已经很大了,而电池本身和整车都是重资产、重技术的行业,没有那么多精力、资源、资金做电池这件事情。


电池厂做固态电池会有些优势,比如供应链、客户渠道、产品工艺设计及优化经验、对车规级产品理解等优势,但是不代表一定能够把握机会。典型的案例,铅酸向锂电迭代的过程中,超威和天能并没有抓住机会。


创业公司没有液态锂电池企业既有的庞大包袱,可以轻装上阵、灵活应变。但在资金、客户渠道、量产经验上处于劣势,他们要在有限的时间窗口内,快速融资跑出来。CATL成立后在三、四年时间很快跑出来,成为行业的独角兽。所谓天时、地利、人和,时机非常重要。


综合而言,在未来固态电池领域,现有液态锂电池企业、创业公司有各自的市场机会,而主机厂可能更多以合作方式参与这个市场。


毫无疑问,固态电池未来充满比较广阔的市场前景。展望未来发展趋势,会从半固态电池到准固态电池,最终迈向无液体的全固态电池。未来要慢慢的循序渐进的迭代。


未来在应用场景上也是逐步拓展,不可能说很快在车上使用,这个挑战性很大。个人觉得可能会在一些微型电池如MEMS、穿戴式设备先导入,用的量比较少、要求比车规级低些;然后再到消费电池如手机、Pad、笔记本等。等产品经过充分验证、技术体系成熟,未来往动力电池这个方向考虑,这个过程可能也不会太快。任何新事物的商业化过程都是漫长而曲折的。固态电池需要先解决产品化的问题,然后再进行商业化。只有能商业化的产品才有商业价值,才能够盈利,最终走向资本市场。


至于固态电池在整车上的使用,首先从A样(概念样品)、B样(功能样品)到C样(客户认可样品)需要3~4年时间,再SOP验证两年多时间,最快的时间也将在6年后,2025年可能是固态电池产业化的关键时间点。


我们除了关注固态电池,也在关注氢燃料电池。各位可能比较关心这两者之间的市场机会,我在这里对两者做个简单比较。氢燃料这块我从2016年开始接触到现在已经有4年时间,从产业布局和学习的角度,我们对这个领域的步伐从来没有停过,一直在学习的过程中。


从技术角度讲,氢燃料这块国内跟国外落差非常大,可能十年左右。除了技术外,人才储备也非常缺,基础设施也是很大的障碍。固态电池这方面国内、外差距相对小点,比较多的高校从事这方面研究,而且可以重用现有的充电网络,基础设施不需要重建。总结下来,氢燃料比较适合在商用车领域,比如大巴、重卡,未来乘用车领域固态电池比氢燃料电池的产业化速度可能会快些、市场机会更大。


第四届动力电池应用国际峰会CBIS2019

稿件来源: NE时代
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