行业复合增速有望超60% 全固态电池商业化进程加速

证券时报记者 匡继雄

据中国科学院青岛生物能源与过程研究所消息,该所固态能源系统技术中心研究团队利用熔融黏结技术,干法制备出具有出色柔韧性的超薄 硫化物 固态 电解质 膜,其优异的力学性能、离子电导率以及应力耗散特性可有效抑制 电池 内部应力不均导致的机械失效。运用该方法制备出的一体化全固态电池具有优异的界面稳定性、长循环性能。

目前,液态电池为全球锂电池主流技术,工艺及供应链成熟,但电池本征安全问题及能量密度限制其进一步发展。全固态电池使用固体电解质替代易燃易爆的电解液,实现电池本征安全,同时可以应用更高比容量的正负极材料,突破锂电池能量密度“天花板”,成为全面提升锂电池性能的必然选择。

根据不同的电解质类型,固态电池主要包括 聚合物 、氧化物、硫化物三种技术路线。相比其他两类材质的固态电池,硫化物电解质离子电导率最高,电化学窗口宽,柔度和可塑性好,是目前最理想的固态电解质之一。

目前海外主要企业如丰田和三星SDI等企业均选择硫化物路线作为固态电池技术方向,并以研发全固态电池为主;国内企业如卫蓝、清陶等均选择氧化物路线,并先行研制、生产半固态电池。虽各企业技术路径选择具有一定差异,但从现有趋势来看,氧化物与半固态、硫化物与全固态成为主流搭配,硫化物或成为全固态电池终局技术路径。

该研究团队的研究成果对硫化物全固态电池的商业化具有重要意义,为全固态电池未来科学研究和工艺技术发展提供了有益参考。

多家A股公司 透露布局进展

A股 市场上,多家公司近期通过互动平台透露了其布局进展情况。

蓝海华腾投资的高能时代硫化物全固态锂电池研发进展顺利,目前已经完成20Ah级全固态电芯A样开发,同时高能时代正在搭建中试线,预计2024年年底可以实现5Ah以内小电芯量产。该股近期表现强势,月K线已3连阳,股价自2月低点以来最高涨幅超200%。

厦钨新能在固态电池 正极 材料方面,聚焦于正极材料与固态电解质的匹配问题,在卤化物和硫化物全固态电池方面均实现初期量产。

容百科技已完成硫化物、氧化物等多种固态电解质材料的开发,并且成功开发湿法、干电极制备固态电解质膜技术,已与海内外客户展开合作,并获得客户好评。

当升科技在固态锂电正极材料及固态电解质领域已开展多年研发投入,已系统布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固态电池用关键材料技术路线,可应用于半固态及全固态电池,相关固态锂电产品已实现批量销售。

恩捷股份在3年前就布局了全固态项目,主要从事全固态硫化物、固态电解质等相关材料的研发工作,并于2023年实现了技术和量产上的突破。

行业需求将高速增长

近年来,各国加速布局固态电池产业,推出相关政策和计划,明确固态电池主要发展目标。

如美国由能源部出资,初创公司主导研发,并与众多车企达成合作,目标在2030年固态电池能量密度达到500Wh/kg。日本打造车企和电池厂共同研发体系,力争2030年实现全固态电池商业化,能量密度目标500Wh/kg。

从国内来看,2020年10月,由工信部指导、中国汽车工程学会领头编制的《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2025年、2030年,动力电池单体能量密度需要分别达到400Wh/kg和500Wh/kg。当前液态锂电池体系较难实现能量密度超过300Wh/kg,因此计划以固态电池为重点发展目标,来提高电池的能量密度并降低其成本。

2023年1月,由工信部等部门联合发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》进一步提出加强固态电池标准体系的研究。

据国盛证券预测,2025年全球固态电池需求量为17.3GWh,到2030年,全球固态电池需求量有望超200GWh的市场规模,2025年至2030年年复合增长率达65.8%。

从行业层面来看,固态电池的优势在于安全和续航,未来有望在飞行端、新能源车端、消费电子端以及储能端都会有所应用。例如,在飞行端,低空经济有望打开固态电池成长空间。

2024年3月,工信部等四部门联合发布《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030年)》,提出到2027年,新型通用航空装备将在城市空中交通、物流和应急服务等领域实现商业化运营;到2030年,低空经济规模预计将达到万亿元级别。

新型通用航空装备,如电动垂直起降飞行器(eVTOL)对电池技术提出严苛标准,强调高能量密度、安全性和倍率性能,这与固态电池的特性高度契合。eVTOL的快速发展有望加速固态电池产业化进程。

机构扎堆看好16股

据证券时报·数据宝统计,固态电池概念股中,亿纬锂能、新宙邦等16股获得10家以上机构积极型(含买入、增持、强烈推荐等)评级且机构一致预测今年净利润增速有望超20%。其中中天科技、广汽集团、珠海冠宇3股年内获北上资金大手笔买入。

中天科技获18家机构一致预测今年净利润增长率达23.70%,年内(截至5月21日)获北上资金净买入1.06亿股。中天科技在互动平台上表示,公司前期已经布局固态电池研究,目前基于已有产线的半固态电池已经中试完成。

广汽集团获10家机构一致预测今年净利润增长率达31.28%,年内获北上资金净买入2889.40万股。广汽集团去年11月在其官微上表示,广汽埃安实验室通过固态电解质成分特殊设计,在负极表面诱导形成界面缓冲层,可有效降低界面阻抗,同时提升界面稳定性,解决了常规固态电池界面因固固接触导致的阻抗大、稳定性较差的问题及其进一步引发的电量严重衰减、寿命缩短的问题,实现了固态电池从实验室走向量产应用的突破。

珠海冠宇获14家机构一致预测今年净利润增长率达133.70%,年内获北上资金净买入1126.42万股。5月以来,珠海冠宇涨17.33%。珠海冠宇在2023年年报中表示,公司开发了固态电池专用正极材料,有效解决了固态电池正极与电解质界面兼容性差的问题,并运用该固态电解质膜和专用正极材料制备出了能量密度高达350Wh/kg的固态电池样品。


固态电池技术现在怎么样了?

1. 目前,全球多家公司正在研究和生产固态电池,其中包括丰田、宝马、宁德时代、Solid Power、QuantumScape等知名企业。 2. 这些公司正致力于推动固态电池技术的商业化,固态电池作为一种新型电池技术,使用固态电解质替代传统液态电解质。 3. 固态电池技术预计将带来更高的能量密度、更快的充电速度和更高的安全性,因此被视为未来电池技术的重要发展方向。 4. 丰田和宝马等汽车制造商已开始研究固态电池,并计划在未来推出搭载固态电池的电动汽车。 5. 除了汽车公司,电池生产企业如宁德时代也在积极研究固态电池技术,并计划在不久的将来推出相关产品。 6. 此外,一些初创公司如Solid Power和QuantumScape在固态电池领域也取得了显著进展,他们的目标是开发出高性能、低成本的固态电池。 7. 总体而言,固态电池技术具有广阔的应用前景,随着技术进步和商业化进程的加速,预计将有更多公司涉足固态电池的生产。

全固态电池:真的要量产,还是看上去很美?

撰文/ 张 南

编辑/ 黄大路

设计/ 赵浩然

丰田在今年6月和10月两次高调宣布,计划在2027-2028年实现下一代全固态电池的商业化,随后实现全面量产。

不过,它最近修改了全固态电池的量产时间,将这个时间表推迟到2030年以后。

除了隔段时间就放出全固态电池卫星的丰田之外,2023年,国内主机厂纷纷与电池制造商合作研发固态电池,包括北京卫蓝新能源科技有限公司、清陶能源在内的多家电池企业,相继推出固态电池产品。

11月11日下午,2023中国汽车供应链峰会上,就“全固态,动力电池迎来里程碑时刻?”主题,由上汽集团原副总裁、总工程师,阳氢集团董事长程惊雷主持,广州马车动力创始人、董事长、CEO李真棠,零跑汽车副总裁、浙江凌骁能源总经理宋忆宁,江西安驰新能源科技有限公司总经理徐小明,巨湾技研管理中心销售总监朱科衡,瑞浦兰钧能源股份有限公司营销中心副总裁张小聪和重庆深蓝汽车电池集成开发技术总监喻成围绕该主题进行了深入探讨。

三家电池企业、一家具有主机厂背景的电池企业、两家主机厂的高管,除了广州马车动力之外,其余人对全固态电池的量产未来,持偏保守的态度,均认为2030年甚至更远的将来全固态电池才有可能实现量产,并认为全固态电池未来可能只作为动力电池进化发展的选项之一,至于能不能成为最优选,还要看商业化程度以及车企和消费者的选择。

宋忆宁称,对全固态电池持比较保守的态度,至少得2030年才能量产,因为没有发现新的介质,成本达不到商业化的要求,就不能批量化。他曾经在16年前问过一个业内资深专家同事,那位同事告诉他8年之后可以量产,前不久问那个同事,还是说8年以后量产,现在他已经从小伙子变成了中年人,固态电池还没量产。“我搜了一圈,还没人可以给我搭一个(全固态电池)样包,这是目前的状态。”

徐小明则称:“丰田说2027年可以量产全固态电池,其实互联网都是有记忆的,大家可以搜索一下,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,基本上等于说是时间表是无限搁置的。他认为量产时间可能比2030年还要晚。

朱科衡直言,还没有对这种量产或者是更近的目标,目前聚焦于现有产品的性能提高上。

张小聪作为有着20多年从业经历的电池企业高管,也认为半固态电池最有可能先量产,全固态目前还处在情报收集和最新技术跟踪阶段。他觉得很难说全固态电池的技术什么时候会出现突破,认为2030年以后可能会量产。

喻成作为深蓝汽车的电池业务高管,称在做半固态和全固态相关的测试,企业一直秉承的理念是要“应用一代,储备一代”。不过他亦判断,最乐观的情况是2030年有一些固态电池小批量示范运行,也不排除有些企业会宣称更早实现。

李真棠则认为,并不是丰田突破了国内大军才跟上,国内有济济的人才、有足够的勇气、有足够创新的精神,在他们完全没有突破的时候,也可以冲上去干一把,“当然丰田做出来了对我们来讲也是信心倍增”。

程惊雷总结道,用户永远需要更友好的数字化体验、更安全的电动汽车,以及整个电动汽车、新能源汽车有没有一个真正的“killer application ”和“killer customer satisfactory point”,然后让动力电池领域可以持续地再往上高速地发展。他也倾向于认为电动化的大势是既定的,至于动力电池技术路线则仁者见仁、智者见智。

以下是本场圆桌讨论实录,此处略有删节。

丰田是来真的还是噱头?

程惊雷(主持人):我实在担心各位嘉宾是不是受得了这一小时的拷问。很高兴贾可让我这个老汽车人有机会向很多新汽车人学习,我在2014年跟贾可差不多同时提出“汽车四化”,在自动驾驶领域,包括动力电池领域做了很多布局和投资,包括像Mobileye、地平线,包括国内电池领域,我们在美国也投了Quantum Scape、SES、苏州清陶等,(你)那时候启动得太晚,如果启动早的话,我早就投你了(马车动力)。但是我个人到目前为止没有用电动汽车,虽然我也支持了宁德时代。前段时间我到宁德去的时候跟Robbin(曾毓群)聊天,他问了我两个问题,第一个问题是:“程总你告诉我,未来的汽车到底是电动的还是氢能的?第二句话他问我:到底将来电动汽车占比会是多少?”

我先讲一个故事,为我们今天的讨论种下一些楔子。我跟他讲,乘用车你放心,95%以后都是电动的,商用车里面30%是氢能的,这些事情我在2016年、2017年的时候我跟万钢部长、苗圩部长都谈论过这些问题。

第二个他问我动力电池的发展路径,我跟他讲,我说我前段时间听了吴凯的一个报告,吴凯说了一句话,他说现在目前宣布在未来的两年当中全固态电池会上车的,我听到的意思是基本上都是忽悠的。这个观点跟我原来投资Quantum Scape的时候差不多,我认为那时候可能也是需要到2027年左右才会见点曙光。

讲到这里,我就想先问各位一个问题:棠少(李真棠)已经介绍了他肯定要做全固态(电池),商业路径叫“沿途下蛋”,先下个半固态的大圆柱(电池)。我想问一下其他几位,你们是不是都在研究全固态或者半固态?做,为什么?不做,为什么?

宋忆宁:我这边是主机厂。其实对于固态电池,包括我自己,对全固态来说我还是持比较保守的态度。我觉得虽然说现在丰田说率先于2027~2028年(上车),我认为至少得2030(年),因为你没有发现新的介质,成本达不到商业化的要求,就不能批量化。

其实我们现在也在搭载一些包括钠离子、固态、半固态(电池),我们实验室也在测,也在搭载。钠离子和半固态在车上在家里跑,只是没有对外宣称,但是全固态我还没有开始,因为我搜了一圈,还没人可以给我搭一个样包,这是目前的状态。

徐小明:我们公司有一个从日本菅野实验室回来的,做硫化物电解质的,这个事情我们在公司内部讨论得比较充分。全固态电池,丰田说2027年可以量产,其实互联网都是有记忆的,大家可以搜索一下,大概丰田每隔三年时间就会提一次“大概五年之后会量产”。

实际上现在这个社会(情况)谈五年之后的量产,基本上等于说是时间表是无限搁置的,因为我们对硫化物也比较清楚,硫化物本身对环境的苛刻要求、本身的毒性、本身大规模量产时的成本、质量,我个人不是太看好全固态,而且我认为(量产)可能比2030年还要长。

包括你讲的QS(Quantum Scape),我个人投资过QS股票,那是我亏得最惨的,我大概30多美元进去的,现在大概6、7美元。可能我进去得太晚,那时候固态电池也很热。但我们也在观望,也在内部做一些小的测试,做一些小的硫化物电解质的合成。

程惊雷(主持人):巨湾技研作为一个初创公司,怎么看这个问题的?

朱科衡:我们巨湾技研也有同事在做相关的研发,但是只是作一个前瞻性的探讨,也希望通过对全固态的研究,能不能我们的超充电池有没有可能在一些技术上得到借鉴,但是对这种量产或者是更近的目标还没有,目前还是聚焦于现在的产品的(性能)提高。

张小聪:我做电池做了20多年。我们公司总体来说,目前我们对全固态相对还是比较保守的,我们认为在2030年以后,应该有(量产)可能性。我们有两个团队,目前一个团队是专门跟踪全球最新的全固态电池技术的发展,包括美国、日本,但我们只是做一些情报收集和评估分析(全固态电池量产)到底什么时候能够起来。

第二点,我们在量产化阶段更加关注于半固态这块,我们觉得相对来说它更能够接近量产化。我们去年专门开发了第一代的半固态产品,打了两个样包送到欧洲一个主机厂去做测试,测验情况还是可以的。

第一代产品能量密度大概在280瓦时/公斤左右,但是像刚才说的热箱我们做了170度电,总体还是有效果的。量产我们总体偏向于半固态这块,做一些更深入的开发,全固态目前还属于情报收集和最新技术跟踪(的阶段),也很难说这个技术什么时候会出现突破。

喻成:我来自深蓝汽车,是长安旗下的一个全新的品牌,去年发布的。我们在做半固态和全固态相关的测试,因为我们一直秉承的理念是要“应用一代,储备一代”。应用的是这一代的液态电池,同时在研究下一代的新的电池。

当然,我们认为从技术进步的角度来说,因为现在我们在三电和新能源领域,不管是技术还是产业链还是在国际上,应该说还是有一点优势的。我们下一代的产品也要提前去进行研究和布局,这是我们的一些思考。

半固态的话现在在上车做一些测试,也是跟我们的合作伙伴一起来做。全固态的话主要依托T3、中汽创智做一些相关的研究,这是我们现在研究的一些进展。

全固态电池何时量产?

程惊雷(主持人):今天在台上的6位非常具有代表性,两位是整车厂(背景),一位是有整车厂背景的电池企业(巨湾技研)。我记得非常清楚,巨湾技研当初成立我那次到广州见冯兴亚,他们聊起来要成立巨湾技研这个事情。

另外三位不管目前销售规模怎么样,包括(马车动力)还在创业路程过程当中,这三种类型的企业对于半固态电池和固态电池发展的思考,我认为实际上总体来说是一致的,非常奇怪,只是大家在这当中下手的程度是不一样的。

棠少这里相对是重手,宋总包括喻总,作为整车厂来说,现在目前属于观察并尝试着。另外两家瑞浦兰钧和安驰,作为一个电池企业来说,对于技术路线的选择相对来说非常谨慎,因为你们两家不管怎么样已经成立了很长时间,现在更多关注的是如何在目前的商业化市场当中去取得规模化突破的问题。也就是说,把这些技术作为储备。

我直截了当地根据刚才各位所反映的情况,问一个问题。刚才已经提到了丰田的观点,徐总的说法是“丰田是个老忽悠”,包括丰田忽悠到什么程度,丰田说他们对电动汽车是不感兴趣的,然后过了一个月展出了23款电动汽车。

大家要知道,成功企业和成功人士有时候也会“骗”,特斯拉也会“骗”。做的不一定说,不做的未必不说,不做的有时候拼命说。也就是说,丰田上次宣布2027~2028年全固态电池要商业化,我的老东家前段时间也宣布,明年年底(2024年底)苏州清陶电池要上车,这件事情我们要清楚,因为苏州清陶里面一部分的技术力量就是我原来下属的全栈技术研究搞电池的团队转过去的,他们现在也很痛苦,钱太多,压力很大。这段时间欧阳明高教授也在谈这个事情,他也认为是2027~2030年。

刚才各位不管是考虑两种技术路线(半固态、固态)“左拥右抱”也好,还是左牵右牵也好,还是牵一个看一个也好,你们认为这个时间点的判断,大家都讲了2030年怎么样,我问一个问题,你们否定丰田的这些说法或者否定欧阳明高的说法,或者你们认为2030年以后(才能量产)的说法,你们认为主要的依据在哪里?大家可以开诚布公地谈谈,大家PK一下,相互学习一下。

李真棠:其实我是这么一种性格的人,并不是说有的人100%做出来了,说这个方向没有问题了才去跟,我不是这种性格的人,我更多思考的是,作为用户来讲,我们需要的是什么?我们需要的是更加安全的电池,包括现在我买了很多电动汽车,但是平时出行还是开燃油车。

其实我们还是需要更加安全的电池。在这种强需求的情况下,硫化物固态电解质有这么好的离子电导率,那就很值得往这个方向去努力,去把它实现,并不是说丰田做出来了,我们国内就可以开始赛马了,如果丰田没有做出来,我们也不值得去做,并不是这样的。

既然丰田一直说这个方向非常好,但他们也遇到问题,但是我想说的是我3月份去日本参加了他们的新能源相关的展会,而我当时在国内参加展会最大的感触是什么呢?就是国内的人才足够多,国内的供应链足够成熟,并不需要说日本那么一点人突破了我们大军才跟上,完全有足够的勇气、有足够创新的精神,在他们完全没有突破的时候,我们也可以冲上去干一把,成不成再说。

主持人(程惊雷):你的依据很清楚:别去听丰田的,做好我们自己,这是你的核心观点,所以说你根本就不花时间去对丰田的时间点真正地研判?

李真棠:当然丰田做出来了,对我们来讲也是信心倍增。

主持人(程惊雷):下边问问宋总,您刚刚谈到的关注,然后试验这个东西,做出这样的布局,您考虑的依据是什么?

宋忆宁:首先,因为我们做技术是一样的,就是说要应用最成熟、最规模化的一些技术,其实目前要批量化,但是你要对未来新的技术肯定要做预研,这个是每一家企业要长期发展的最基本要素。

我为什么对固态电池甚至比欧阳明高还要更加保守,是基于两点:第一点,丰田这个消息出来之后,我们也非常关注,我当时特意安排了做电芯研究的团队去调研。我们调研下来的结果就觉得丰田可能更大的因素还是在于宣传。

因为我们在丰田的专利,包括在日本能源相关期刊上面找了很多人、找了很多资料,近期没有发现一个专利是涉及到在固态电池突破(性)的技术。

另外,通过我们在日本的一些研究,包括我们合作的电池厂,包括我们问了日本方面的一些做材料的人,他们也没有听到任何信息证明丰田的固态电池有质的飞跃。所以我们从调研的信息来讲,我认为丰田是极有可能是宣传,没有太大的发展,没有质的突破。

第二点,为什么会偏保守?因为我16年以前问一个行业里面非常资深的同事专家,他当时告诉我固态电池还有8年。我8年以前再问他,他说还有8年,我上个月问他我说还有多少年?他说应该还有8年吧。都24年了,我都从一个小伙子变成了一个中年人,固态电池还不出来?我就跟他开玩笑说这辈子还能不能看到?

全固态电池的导电介质是互不相容,所以从基本理论来讲没有在自然界发现一个新的物质、没有一个比较好的物质作传导、没有成熟的工艺、没有一个低成本的方案来实现,我们认为它的规模化很难,所以这就是我为什么偏保守的两点理由。

主持人(程惊雷):宋总是更加直截了当,依据丰田的行为轨迹认为丰田宣传的成分远远超过现实的可能性成分。徐总刚才也谈到了你自己投Qu

2023-2029全球车载固态电池市场现状及未来发展趋势

全球车载固态电池市场:现状与未来发展</

车载固态电池,作为电池技术的革新者,正引领电动汽车行业步入新时代。相较于传统液态电池,固态电池凭借其显著优势,如高能量密度</、快速充电</和卓越的 安全性 ,被视为未来动力系统的关键驱动力。核心变革在于,固态电池采用固体电解质取代了液态电解质,这使得电池在性能上有了质的飞跃。

固态电池的演进路径从液态体系出发,经历固态电解质的引入、新型负极材料的升级、正极材料的迭代以及隔膜技术的进步。目前,主流厂商正沿半固态到全固态的路径推进,电解质路线从聚合物+氧化物迈向氧化物半/全固态,再向硫化物全固态发展;负极由石墨转向硅基和金属锂;正极则从高镍三元到高电压高镍和新型材料如尖晶石镍锰酸锂。这标志着固态电池技术正在向更高性能和更高效能方向迈进。

产业链布局</方面,电池端企业如宁德时代、比亚迪和亿纬锂能等,正在积极研发固态电池技术;固态电解质领域的企业如天目先导和奥克股份则在研发关键材料;负极材料和正极材料企业如贝特瑞和当升科技也在不断突破。同时,整车制造商如丰田、大众和蔚来等,不仅自主研发,还通过投资与合作加速固态电池的商业化进程,如QuantumScape与大众的合作,以及QuantumScape的快速充电技术和锂金属电池技术测试。

QuantumScape作为行业先锋,2021年已与全球营收前十的汽车制造商合作,评估其固态电池原型,计划于2024年实现量产。其15分钟充电80%、能量密度超过400wh/kg的电池技术,展示了固态电池的未来潜力。从2021年3月的生产线扩建到2020年12月的快速充电技术,QuantumScape的每一步进展都预示着固态电池产业的蓬勃发展。

总的来说,车载固态电池市场的前景光明,随着技术的不断成熟和产业链的完善,我们期待未来几年内,固态电池将主导电动汽车动力系统,为绿色出行提供强大而可靠的保障。

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