三元鋰時代終結固態電池將全面接管電動車

嗨，新的一天又開始了，我是你們的小可愛。2019年諾貝爾化學獎頒給了鋰電池，美國、日本的三位科學家分別獲此殊榮。而中國，作為全球最大鋰電池市場，擁有動力電池出貨量前十企業的數量最多，卻與這些榮譽絲毫沒有關聯。這個事實再一次告訴我們，中國是鋰電池大國，卻不是鋰電池強國。更糟糕的是，靠着補貼政策和“白名單”迅速上位的三元鋰電池，如今卻面臨着能量密度和安全性這兩座無法逾越的大山，發展後勁不足，出師未捷身先衰。三元鋰電池時代似乎難逃走向終結的命運，能量密度更高、更安全的固態電池，正在加快步伐取代三元鋰電池，隱有全面接管電動車之勢。

而這，會成為中國動力電池產業真正實現彎道超車的契機嗎？三元鋰電池的起與落從日本一家獨大到日韓兩國爭霸，再到中日韓三國殺，中國鋰電池產業的崛起是一個勵志的故事。

鋰電池的正極材料有很多種，包括磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鈦酸鋰等等，磷酸鐵鋰電池曾是中國新能源汽車市場的主流。為扶持新能源汽車而生的補貼政策，徹底改變了這一局面。不斷變化調整的補貼政策對電池能量密度提出的要求越來越高，能量密度最高能達到330Wh/kg的三元鋰電池，成功將只有100Wh/kg左右的磷酸鐵鋰電池踩在腳下，從此奠定了三元鋰稱霸乘用車、磷酸鐵鋰蝸居客車的格局。從市場規模和體量和產業鏈來看，以三元鋰為主要技術路線的中國動力電池產業無疑是成功的。從2015年起，中國連續四年成為全球最大新能源汽車市場，作為電動車“心臟”的動力電池，因此一榮俱榮。坐擁政策、市場兩大優勢的中國鋰電池產業，自2015年起超過日韓躍居全球首位，目前已經承包了全球70?上的動力電池產能，形成了全球最為完善的鋰電池產業鏈，催生了以寧德時代為首的一批龍頭企業，2018年全球動力電池出貨量前十的企業，中國就佔了七席。市場雖大，產業鏈雖完善，頭部企業雖強，但中國卻不是鋰電池強國。相比日韓，我們差在哪？首先是技術水平和製造工藝，中國並不佔優，跟日韓電池產業相比還存在較大的差距，鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和三元鋰的核心技術都掌握在日韓手裏。尤其是日本，其主打高端市場的領先技術，是中國短期內難以超越的。此外，我國動力電池市場兩極分化明顯，高端優質產品供不應求，低端產品銷售困難，結構性產能過剩現象嚴重製約動力電池產業做大做強。中國鋰電池產業的突飛猛進，很大程度是受益於“白名單”的保護，隨着“白名單”廢除和補貼退坡，三星SDI、LG化學、松下、SK等外來巨頭重新加入戰局，給我國動力電池企業帶來巨大的壓力。固態電池才是電動車救星？2019年以來，特斯拉、蔚來、比亞迪、威馬電動車的多起自燃事故，將三元鋰動力電池推上了風口浪尖——這些起火車輛，裝配三元鋰電池的佔了絕大多數。

“無論從化學結構還是電池結構來講，三元材料都非常容易發熱，如果不能把熱量及時傳導出去，電池就有爆炸的風險。”有專家一針見血指出，在現階段，三元鋰電池的安全可靠性還沒有妥善的解決辦法

鋰電池在充放電過程中極易發生事故，2019年密集出現的電動車着火事故，大部分都發生在車輛充電過程中或者剛剛結束充電後，這導致消費者對三元鋰電池安全性的擔憂與日俱增。另一方面，能量密度天花板也是三元鋰電池的一個致命傷。動力電池的能量密度決定了車輛的續航里程。目前，高鎳的NCM811（NCM即鎳鈷錳）是三元鋰電池的重點突破方向，但目前已現技術瓶頸，即使是量產電動車中能量密度最高的21700 NCA三元鋰電池電芯（特斯拉使用），也只有260Wh/kg。業界認為，300Wh/kg將是三元鋰電池難以跨越的鴻溝。三元鋰已黔驢技窮，動力電池的發展瓶頸要如何突破？號稱能將續航里程提至800公里、幾十秒就能充滿電的固態電池，讓人們看到了希望。能量密度高是固態電池的最大特點。當前的全固態鋰電池，能量密度約在400Wh/Kg左右，最大潛力值預計可達900 Wh/Kg，體積重量也比液態的三元鋰電池更小更輕，這使得采用固態電池的車輛擁有更長的續航里程，並且可以輕鬆實現車身的輕量化。重要的是，固態電池比液態電池安全多了。由於固態電池的電極和電解質都由固態物質製成，固態電解質不可燃、不漏液，即使在高温情況下也不會着火，搭載全固態鋰電池的汽車自燃概率自然大大降低。因着這兩個優勢，固態電池堪稱電動車的救星。2021年或在國內落地應用既然這麼神奇好用，市面上的電動車為何不使用固態電池？原因出在技術和成本太高。

技術方面，目前的固態電解質電阻太大，尚未找到既能兼顧高倍率又能快充的的物質做電解質。此外，固態電解質的導電率、內阻界面阻抗及相容性也存在問題，這導致固態電池短時間內無法應用於市場。成本方面，性能良好的材料非常昂貴，這導致固態電池的成本遠高於三元鋰電池，阻擋了固態電池量產使用的腳步。家電巨頭戴森及時止損不再造車，就與其所使用的固態電池成本太高不無關係。即使有上述兩大短板掣肘，也不妨礙固態電池被普遍認為是下一代動力電池研發方向的趨勢。目前，在固態電池研究領域最有話語權的是日本。日本最大公立研究組織——新能源產業技術綜合開發機構（NEDO），在2008年發佈的電池研發路線圖中明確指出，要將固態電池作為未來新一代電池的發展方向。同一年，日本車企協同38家單位機構成立研發同盟，多方合力，計劃在2022年掌握核心技術。日本車企對固態電池的技術規劃及應用進度是最快的，其中豐田已經對外展示了處於試製階段的固態電池樣品，計劃於2020年正式用固態電池取代液態電池。除了日本日產，全球多個車企也在積極部署固態電池的相關研發工作。寶馬、福特選擇與美國電池技術公司SolidPower合作，其中福特更是對該公司進行投資，以強化研發協同效果；現代汽車則投資美國初創企業Ionic Materials，計劃在2025年實現應用固態電池電動車的量產。國內不少新舊造車勢力，也在加強對固態電池的佈局和研發。新勢力中，蔚來、愛馳、天際表現得最為積極，先後與輝能科技達成固態電池業務方面的合作。舊勢力的長安、廣汽傳祺、長城、北汽、吉利也有所動作，如長城汽車能量密度達350~500Wh/kg的固態電池，計劃在2025年應用於量產車上；北汽集團2025年前上市的新車有望搭載400Wh/kg的固態電池。從這些車企的佈局來看，從2021年開始，固態電池將在國內落地應用，電池能量密度在300-500Wh/kg，主要搭載於少量高端電動車；2025年左右，固態電池將逐步實現商業化，真正在全球範圍內普及。對電動車生產企業和動力電池企業來説，這是最好的時期，也是最壞的時期。真正實現彎道超車，或將在此一舉。好了，喜歡的關注我不迷路哦