1月9日，國內(nèi)造車新勢力頭部企業(yè)之一的蔚來汽車在其舉辦的“2020 NIODAYS”活動上發(fā)布了旗下首款純電動轎車——蔚來eT7。除了發(fā)布新車外，蔚來汽車還發(fā)布了一款單體能量密度達360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包產(chǎn)品，并宣布將于2022年四季度將該款固態(tài)電池裝配到旗下的量產(chǎn)車上。消息一出，引發(fā)市場熱議。

什么是固態(tài)電池

《每日財報》注意到，蔚來發(fā)布新電池之后，A股的電解液、隔膜企業(yè)股價均出現(xiàn)大幅下跌，究竟是為什么呢?這還要從兩種電池的本質(zhì)說起。

傳統(tǒng)的鋰電池由正極、負極、電解液和隔膜組成，其工作原理是鋰離子在正負極之間往返脫嵌導致外電路電子定向移動形成電流，而電解液就是鋰離子電池的“血液”。電解液由溶劑、高純?nèi)苜|(zhì)和高純添加劑按照一定的比例配制而成，質(zhì)量占比分別為83%/12%/5%，目前電解液基本的組成體系已經(jīng)比較成熟，主溶質(zhì)以六氟磷酸鋰為主，主溶劑以碳酸酯類產(chǎn)品為主，新型鋰鹽和添加劑仍存在較大變化。雖然新型鋰鹽和新型溶劑已經(jīng)得到部分應用，但是由于其自身存在各種缺陷，還無法完全取代六氟磷酸鋰和碳酸酯類溶劑，只能作為輔助產(chǎn)品來使用，實際上仍可以看作是添加劑。

固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰電池最顯著的區(qū)別在于電池內(nèi)部的電解質(zhì)的物理形態(tài)。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，其并不需要鋰電隔膜與電解液。這也就是為什么這些領(lǐng)域的公司在蔚來發(fā)布新電池之后股價大跌，固態(tài)電池的核心是固體電解質(zhì)，目前有三大技術(shù)路徑：聚合物、硫化物和氧化物全固態(tài)電池。

不過需要注意的是，固態(tài)電池并非新出現(xiàn)的概念，早在1978年Michel Armand首次報道了固態(tài)金屬鋰電池的相關(guān)研究，隨后40年內(nèi)固態(tài)鋰電池被全球廣泛研究。固體電解質(zhì)離子電導率低，界面相容性差等技術(shù)瓶頸制約了商業(yè)化進程，全固態(tài)鋰電池的研究停滯于20世紀末，2007年開始，全固態(tài)鋰電池的研究開發(fā)復蘇。

2019年末發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》首次將固態(tài)電池上升到了國家層面，提出了加強固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程的要求。但直到現(xiàn)在固態(tài)電池也沒能實現(xiàn)商業(yè)化，根本原因是固態(tài)電池的技術(shù)瓶頸尚未攻克，因此只能先用半固態(tài)電池。也就是在液態(tài)電解液中添加了固態(tài)電解質(zhì)的成分，保留了以前的電解液和隔膜，同時添加固態(tài)電解質(zhì)的成分。固態(tài)電池的商用路徑需要從半固態(tài)逐漸過渡到全固態(tài)電池，蔚來汽車此次發(fā)布的電池也是半固態(tài)電池。

最后，成本問題是固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)，從本質(zhì)上講，續(xù)航里程與使用成本(整車與更換電池成本)目前仍是電動車的薄弱環(huán)節(jié)，任何新技術(shù)的成功都必須同時解決這兩大問題。據(jù)推算，同樣采用石墨負極的固態(tài)電池總成本為158.8$/kWh，要比液態(tài)電池總成本(118.7$/kWh)高出34%。

為什么要發(fā)展固態(tài)電池?

續(xù)航能力和安全性是動力電池追求的兩大主要方向，發(fā)展固態(tài)電池也正是為了解決這兩大問題。

新能源汽車最初發(fā)展的時候采用的是磷酸鐵鋰電池，這種能量密度較低但安全性好的技術(shù)路徑成為“初代”新能源汽車動力電池的首選。但伴隨著新能源汽車市場競爭的加劇，能量密度更高，成本效益比更好的三元鋰電池成為新寵，直到目前仍然是市場主流。但業(yè)內(nèi)專業(yè)人士指出，目前磷酸鐵鋰和三元鋰電池的能量密度都已經(jīng)接近理論極限，高鎳材料+硅碳負極單體能量密度極限在300Wh/Kg左右，目前寧德時代和國軒高科都已經(jīng)達到這個水平。

富鋰錳基+硅碳負極單體的能量密度極限在400Wh/Kg左右，中國提出的目標是在2025年達到這個水平，還有5年時間，能量密度要提升33%。但是越接近理論極限，研發(fā)投入的邊際產(chǎn)出就會越低，進步的速度就會越緩慢。在此背景之下，固態(tài)鋰離子電池被認為是最有可能的下一代鋰電技術(shù)，固態(tài)電池能量密度具備突破500wh/kg的潛力，而更多的能量密度就意味著更長的續(xù)航里程。

其次，液態(tài)電解質(zhì)電池的安全性也不高，隨著充放電次數(shù)增加，一旦鋰枝晶穿透隔膜，很容易燃燒或者爆炸，而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，即使在高溫情況下，也無自燃爆炸風險，因此，固態(tài)電池在安全性層面也具備優(yōu)勢。

事實上，國內(nèi)外的頭部企業(yè)早就著手固態(tài)電池的研究了，動力電池龍頭企業(yè)寧德時代早在2016年就正式宣布在硫化物固態(tài)電池上的研發(fā)路徑，目前寧德時代固態(tài)電池可實現(xiàn)300周循環(huán)以容量保持率82%，但全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預計2030年后才能實現(xiàn)商品化。輝能推出的MAB固態(tài)電池包采用了BiPolar+(電芯內(nèi)部串并聯(lián)等)、S-Inlay(直線堆棧)與Logi-Pack(內(nèi)建偵測系統(tǒng))技術(shù)，針對固態(tài)電池的高安全性、高散熱能力與機構(gòu)特性而開發(fā)出的一種全新封裝方式，并計劃在2022年以不犧牲安全性、具經(jīng)濟可行性的方案創(chuàng)造出續(xù)航里程與燃油車相當?shù)母吣芰棵芏入姵匕?/p>

此外，贛鋒鋰業(yè)一期項目固液混合的半固態(tài)鋰電池實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)能力，公司與中科院許曉雄課題組合作，設立全資子公司浙江鋒鋰新能源科技有限公司，開展固態(tài)鋰電池方面的產(chǎn)業(yè)化工作。

根據(jù)SNE Researchd的測算，2030年全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh，2025年固態(tài)電池全球市場空間有望達到60億元，而2025年我國固態(tài)電池市場空間有望達30億元，2030年有望達到200億元。綜合看下來，從長期的視角來看，固態(tài)電池具備廣闊的前景，而且很可能成為未來的主流電池，但從當下的情況來看，技術(shù)水平和成本問題都制約了其大規(guī)模商用化，液態(tài)電池依然是目前的必選項。