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36氪出海
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汽车

车企电池包,仓卒上马

深度观察 

本文深入探讨了蔚来汽车的半固态电池技术,以及其在新能源汽车市场的应用和挑战;分析了全固态电池的发展前景,电动汽车续航能力的提升,以及新能源汽车行业的未来趋势。

——领读语来自36氪出海分析师
常薇倩
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岁末年初,关于固态电池的重磅消息接连出现,引爆了这一黑科技赛道。

1月初,大众宣布美国电池厂商 Quantum Scape(以下简称QS)的固态电池产品通过了 PowerCo(大众的电池子公司)的耐久性测试。受此影响,QS 的股价在一个交易日内飙涨了40%以上。

此前的2023年12月下旬,蔚来董事长李斌在寒冬中驾驶电动车12.4小时,实测了装载在电动车 ET7 上的半固态电池包的1000km续航能力。他随后在微博中透露这是“目前全球量产能量密度最高的电池”。

固态电池被很多人视为“锂电的终极形态”。相比目前主流的液态电池,在能量密度、安全性、充电倍率和循环寿命方面都有着显著优势。业界一直流传这样一句话:“固态电池普及之日,就是燃油车退出历史舞台之时。”

在液态电池接近性能极限、且陷于产能过剩的当下,中外车企一前一后释放出固态电池的新进展,自然吸引了市场热议和资本热炒。

在相似的兴奋和叫好背后,实际上是两条差异不小的技术路线的不同走向——半固态电池已经接近规模化应用,正在无人机、储能和新能源车等领域全面导入;固态电池还在襁褓中,距离上车仍然遥远。

“半固态电池跟固态电池是两个物种,从上车角度看二者的距离差别非常大。”一位专注锂电池赛道的投资人告诉36碳。

不过两个物种面临着相似的困境——成本过高以致于难以打开下游市场,尤其是在竞争对手液态电池越来越便宜的情况下。即使是半固态电池,当前的技术还未完全成熟,上车的示范效应远大于实用性。

半固态应用窗口逐渐明朗,但高价仍是阻碍

数年之前,超高密度的动力电池无论对于厂商还是消费者都是难以企及的奢想。2015年时大众方面曾经预测,应用固态电池技术很有可能将电动车续航里程提升至700公里。

事实证明这一预测过于保守了。如今磷酸铁锂电池包通过改进电池结构,就能够让续航提高到700公里,而续航1000公里的半固态电池也已成为现实,并开启了规模化应用。

蔚来董事长李斌驾驶的 ET7,搭载了150度半固态电池包,实测续航里程达到了1044公里。据悉,该电池包是由卫蓝新能源研发,蔚来提供部分技术和资金支持。李斌对多家媒体表示,这款电池正产能爬坡,会在近期交付。

蔚来并不是第一个装车半固态电池的车企。36碳注意到,自2023年开始,东风、极氪、赛力斯等车企均已成功实现半固态电池的装车,部分已经开始交付。

据机构鑫椤锂电统计,2023年全年,国内固态、半固态电池的装车量约为0.6GWh,电芯供应主要来自于卫蓝、孚能和赣锋,其中卫蓝一家提供了约0.4-0.5GWh。

征拓推出的半固态电池户储产品 SuperBase V 图片来源:征拓官网

不光是新能源车,在无人机等一些小众市场,半固态电池早已得到了更加广泛的商业应用。以卫蓝为例,其半固态电池早在2020年就已在无人机产品上实现量产,供货企业数量达到50+。

在储能市场,便携式储能、户用储能系统已经尝试使用半固态电池,大储领域也进行相关的试点。据悉,小米、移族、千乘动力三家厂商均在2022年推出了搭载半固态电池的户外电源产品;Zendure 征拓在2022年推出过搭载半固态电池的户用储能产品。在大储领域,海博思创也配套了两个搭载半固态电池系统的储能电站示范项目。

“目前包括消费电池、户用储能电池和动力电池,固态电池企业对于消费侧都已经有了订单级的交付。”瑞智新能源创始人王鑫对36碳表示。这意味着, “半固态电池的应用窗口已经越来越明朗了。”

进入2024年,半固态电池还将迎来产能的爬坡和市场需求的进一步释放。据了解,上汽、广汽等车企已明确公布了2024年的半固态电池车型销售计划,宁德时代也表示将在2024年推动其 500Wh/kg 凝聚态电池的车规级应用。

机构 GGII 预测,2024年,国内搭载(半)固态电池上市销售的新车型将超过5款,出货量有望实现 5GWh。

不过,到目前为止,半固态电池仍然售价高企,远高于普通的液态电池。

蔚来 ET7 搭载的150度半固态电池包比目前绝大多数电动车的电池包容量多了 50% 以上,但成本翻了一倍多,达到近30万元。或许是考虑到消费者接受度不高,蔚来方面暂时不打算售卖,而是按天出租电池。搭载半固态电池的小米1000 Pro 和千乘动力 QX3600 户外电源,每瓦时的售价也比普通户外电源贵了50%以上。

高价也限制了半固态电池在下游场景的应用范围和规模。目前来看,除了无人机,半固态电池在储能、新能源车领域都还无法打开市场。这些领域的头部企业,第一选择仍然是便宜且成熟的液态锂电池。

36碳了解到,多重因素导致了半固态电池的高成本,包括更昂贵的正负极材料,缺乏规模效应等,但最主要的因素是生产线的良品率低。

上述投资人表示,目前国内的主流是硅基负极的半固态电池,其 BOM(物料清单)和液态的成本相差不太多,生产线良品率低对于成本带来的影响才是最大的。因此,未来生产线良品率的提升将是半固态电池降本的关键。

30多年未量产,全固态电池还很远

虽然名称只相差了一个“半”字,但固态电池与半固态电池实则是两个物种。半固态电池的量产,也并不意味着固态电池量产已完成了一半。

依据电解质分类,锂电池可分为液态、半固态、全固态三大类。半固态路线仍然会使用隔膜与液态电解液,其制备方法也大部分沿用传统锂电池的工艺与装备技术,因此技术难度相对低。

但全固态电池则完全不同。 “相比当前主流的液态电池,从四大主材(包括正负极、隔膜、电解液)到电池装配工艺、乃至于生产设备可能都会发生变化,三个方面缺一不可。都在说一代材料、一代装备,一代产业,因此有很大难度。”王鑫表示。

日本丰田拥有全球最多的固态电池领域专利数,在过去30多年已尝试了数万种电解质应用到电池中。但至今丰田仍未大规模量产固态电池,此前宣布的量产时间节点也一再拖延。

也有不少创业公司前仆后继,试图攻克这一难题。上述投资人告诉36碳,他见过不少固态电池创业项目,号称电池能量密度可以超越 QS 和丰田。但这些亮丽的指标无一例外都是实验室极端测试数据,距离上车还很遥远。

该投资人表示,要在实验室做出小的固态电池并不难,如果不在乎循环、倍率等因素,500Wh/kg甚至更高能量密度的电池也能实现。但要考虑商业化,必须做到“六边形战士”,即安全性、能量密度、循环寿命、充电倍率、耐温性、BMS(电池管理系统)控制等影响电池性能的六个方面都达标。

“有些材料是做个小安时的小电池可以高能量密度,但是做大电芯,层数上去就不行了,这是经常出现的现象。”

此次 QS 公司的固态电池取得“突破”也被不少业专业人士“辟谣”:媒体宣称的“可实现50万次50万公里的超长寿命,并且几乎不会出现续航衰减”是基于数学模型等的前提和理想条件才能达成/换算出来。

QS 的客户大众则公开表示 QS 提供的样品为 A 样。据了解,动力电池量产装车需要经历多个阶段:A 样是单个电芯的测试,B 样是电池成组后的电池包测试,C 样则是装车测试,每个阶段都需要至少一年多的时间。这意味着,QS 的固态电池距离量产装车,仍仍然很遥远。

即使在材料、设备和制造工艺上实现了突破,能够大规模应用全固态电池,还要解决棘手的成本竞争力问题。

过去很长时间人们对于固态电池的期待是充一次电跑700公里。但如今液态电池已经可以轻松实现这一目标,固态电池的优势就剩下了更好的安全性和更高的能量密度,能用更小的体积和重量让车辆实现同样的续航。

这也意味着,在成本方面,固态电池必须要与液态电池展开竞争,且竞争对手不是2023年的液态电池,而是2025-2030年的液态电池。届时液态电池的性能和成本结构还将继续优化提升。

过去数年间,丰田和 QS 等头部固态电池厂商都曾提出量产时间表,但无一例外都最终跳票,把承诺的量产时间后移。最新消息是,丰田方面于去年11月再次修改了全固态电池的量产时间,推迟到2030年以后。

36碳注意到,2030年以后量产也是不少业内专家的一致预期。但“2030年以后”的表述本身就非常模糊,甚至算不上是明确的时间表。这暗示着全固态电池距离商业化还很遥远。

“大概丰田每隔三年时间就会提一次‘大概五年之后会量产’,实际上现在谈五年之后的量产,基本上等于说时间表是无限搁置的。” 安驰新能源总经理徐小明在近期一次会议上说道。

图 | Unsplash

本文来自36氪 ,作者:王方玉,编辑:苏建勋,原文标题“续航1000公里的蔚来“电池包们”,正仓促上车” ,36氪出海经授权发布。

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