有人说,未来的固态电池有三条技术路线,分别是氧化物、硫化物和聚合物。
也有人认为,当下的固态电池分为三种状态,PPT固态、实验室固态以及半固态。
一语道破固态电池喧嚣的现实和迷惘的未来。
新一轮固态电池的装车倒计时冲锋号,从2024年10月份奇瑞全球创新大会“切角还能用”的固态电芯亮相开始。随之,宁德时代、比亚迪、华为、广汽、太蓝新能源等企业纷纷公布自家的研发进展或量产计划。
PPT不是高科技,实验室都是鸿鹄志。
“新能源内情”不是电池工程师,但希望作为行业观察者,与诸位看官一起聊聊这轮颠覆性的新能源变革大潮中,背负着“高能量密度与高安全性”盛名,并被誉为动力电池“终极形态”的固态电池,给我们带来了哪些疑惑和思考。
1 充电速度:快了,又好像没快?
由于固态电池把传统的液态电解质更换为固态,电芯充电时的化学稳定窗口从4.2V提升到4.5V以上,甚至实验室环境的5V,因此更高的化学稳定性和热稳定性,让固态电池理论上可以从更高的电压获得更快的充电速度。
9月,计划2026年量产的丰田固态电池宣布可以10分钟充满电;众多近期对外公布固态电池进展的国内企业也纷纷宣称,能在10分钟达成400-600公里续航或80%的电量。
实践中这样的“闪充”果真能轻易达到吗?有一利必有一弊,固态电解质的锂离子移动速度会变慢,带来导电性较差的问题,从而又限制了充电速度。
今年10月底,抢先宣布成功研发了20Ah全固态电池的南都电源,在投资者互动平台坦言目前充电速率仅支持0.2C~0.5C,不支持超充,但已经是达到或高于行业平均水平。
作为全球动力电池领头羊的宁德时代,同样在11月份披露了其硫化物路径已经顺利推进到20Ah样品的试制阶段。虽然能量密度达到500Wh/kg,相比现有水平提升超过40%,但坦言充电速度和循环寿命仍需进一步改进和优化。
这样的无奈,从过去一年中市场上陆续面世的采用半固态电池的车型实践中,也可以窥见一斑。
搭载半固态电池的智己L6光年版已经发布半年多但仍未交付。能“千里续航”的蔚来ET7同样采用半固态电池,卫蓝新能源提供的150度电池包在媒体实测中的最大充电功率78KW,对应约0.5C的水平。
相比于当前主流快充动辄十倍于上述速率的4C-5C水准,固态电池的“大肚量小食道”是实验室里已经攻克的难题,还是某些企业暗藏的一招制敌的杀手锏,我们确实还没看明白。
2 循环寿命:高压之下,难以承受之重?
你可能认为固态电池作为一种“完美电池”,循环寿命也应该得益于更好的化学稳定性而远高于液态锂电池。然而,丰满的理想与骨感的现实形成了巨大的反差。
固态电池有三宗“原罪”:电极与固态电解质界面不稳定,导致阻抗增加;锂枝晶如细小的针,能轻易刺穿固态电解质;在机械应力下,固态材料更易出现裂纹。和磷酸铁锂电池动辄 3000次以上的循环寿命相比,固态电池反显稚嫩。
特别是在高压和快充环境下,这些缺陷更加明显。一个由能量密度、充电速度和循环寿命组成的“技术不可能三角”浮出水面。
公开数据显示,当前半固态电池的循环寿命通常仅在 800到1000次,而全固态电池即便实验室样品,也往往止步于数百次循环。加了众多“定补状语”的上万次固态电池循环次数,距离我们尚遥不可及。
3 样品到装车:时光飞逝如电?
业内普遍认为,固态电池的未来倒计时已经开始:2025年建厂,2026年量产,2027年装车,2030年实现大规模应用。但这一时间表已是所有环节都在理想状态下的最佳结果。
一句“快鱼吃慢鱼的时代”,把2024年的中国新能源车市场拖入了无尽的价格战深渊。除了少数依靠规模或创新获得盈利的头部企业,整个产业链都弥漫着哀鸣。毫不夸张地说,这一年中国新能源车的迅猛发展,是在无数从业者的血汗和牺牲中前行的。
固态电池的研发,不应该再重蹈覆辙。电车从研发生产到市场营销的全周期加速,改变不了其汽车行业本质上的长周期属性,这不是一个赚快钱的行业。
固态电池从实验室走向量产装车,至少需要经历四个主要阶段:
· A样(实验室样品):验证电解质、电极材料和界面技术。
· B样(材料优化和原型验证):解决循环寿命问题,提升高倍率和快充稳定性,评估材料的长期可行性。
· C样(产线验证和中试生产):验证实验室成果的工业化可行性,提高良品率并控制成本。
· D样(量产和装车):完成质量认证和安全测试,确保大规模生产的一致性。
即便一切顺利,每个阶段也需要9-12个月,总体至少3-4年的周期无法压缩。
“新能源内情”猜测,宁德时代的“1-9分”固态电池成熟度理论,以及现阶段的“4分”定位,正是基于对主体研发正处于B样阶段末期的评估。如果这个假设成立的话,其2027年才能“实现小批量生产”的说法,也基本符合上述研发生产四个阶段的关键节点和客观过程需求。
因此,在当前就连A样阶段的材料和技术都还处于不断更新迭代的当下,如果部分厂商宣称“2024年出样,2025年装车”,是否是对自己的拔苗助长,更是引导消费者“被坑入局”而成为小白鼠?
4 成本和价格:高价尝鲜?
一辆配备三元锂电池、续航615公里的广汽丰田铂智4X,半小时充电80%,售价不到15万;而一辆续航1000公里、配备全固态电池的纯电车,充电时间至少两小时,起售价45万。你会怎么选?
这个对比并不夸张,它基本反映了固态电池在未来几年的“尝鲜价”。
目前,已经装车的半固态电池成本大约为 800-1000元/度电。但全固态电池,特别是采用硫化物路线的成本较高,且该技术的空气稳定性差、对水分极为敏感,对电池制造环境要求极为严格。
结合新厂的建设、材料的成本和复杂的生产流程,权威机构预测,固态电池的成本要到2030年规模化应用时才能降至1000元/度电,并有望在2035年降至600-700元/度电。
当前磷酸铁锂电池的成本约300元/度电,三元锂电池约400元/度电。换句话说,再过十年,固态电池的成本也将是目前主流电池的两倍。
而在未来几年,如果你愿意尝鲜,固态电池的成本至少维持在1200-1500元/度电区间。以100度电计算,电池成本约12-15万元,零售端价格则有可能放大到24-30万元。这一数据正是本章节开头所提到的对比参考的来源。
仅仅以特斯拉为例,价格友好的磷酸铁锂电池车型与价格稍贵的三元锂电池车型的销售比就达到了5:1,可见价格对于用户选择的敏感程度。
因此,尽管许多厂商在年末的这一轮概念营销上争相抢占风口,但他们是否充分承担起了对消费者起码的预期管理责任?这样价格和参数的产品急于推向市场,真的是为消费者着想吗?
作为消费者,我们也应该保持清醒,除非你是财务自由或买车当玩具的人。否则,搭载固态电池的新能源车,至少在2030年以前与你无缘。
5 风乍起:何来?
2024年底,新能源车市场呈现出一幅耐人寻味的画面:一边是主机厂争相发布增程车型计划,试图解决纯电路线在续航上的短板;另一边,则是众多车企和电池厂商高调宣布固态电池研发突破,并即将量产。
一个增程车型从规划到量产,再到成熟期,直至退市,即使在电动车加速发展的背景下,这一周期也需要3-5年。既然固态已来,又何必重复投资,大费周折? “新能源内情”对车企急于频送“秋波”的分析判断如下。
· 资本市场讲故事:新能源转型已成国策,固态电池自然成为资本市场的最热门题材。早期研发阶段企业借以吸引投资,二级市场炒作拉高出货。新一轮热度里打头阵的奇瑞,更像是在续梦IPO的背景下,以此作为最重磅的创新力佐证。
· 电车行业求突破:2024年智能驾驶风头出尽,而三电系统近年来缺乏革命性进展,从行业自身来说,也需要在硬件层面找到这样一个热点进行突破。
· 落后企业抢先机:固态电池作为颠覆性技术,为动力电池和主机厂中的非头部企业、新入局者提供了弯道超车的可能,在资本投入和概念营销上都采取了相对激进的做法。相比之下,行业巨头们反而显得务实低调,保持稳步推进的态度。
然而,无论以上任何角度的考量,消费者都不应该成为配合这场固态电池“概念营销大戏”的群众演员。他们手握旧车残值,加上辛苦攒下的积蓄,配得上一辆真正靠谱、而非被概念和营销“忽悠”的好电车。
毕竟,研发固态电池不是“挖地掘金”赌运气。年初,“国家投入60亿元支持包括宁德时代等六家企业进行全固态电池基础研发”的消息不胫而走。举国之力不过如此,但宁德时代固态电池千人规模的研发团队一年的人力成本就近10亿,而占据公司年净利润一半的百亿级研发投入更是为固态电池“火力全开”。
总结
从全球视角来看,丰田虽然手握最多的固态电池专利,但依然面临高难度研发、高昂成本和复杂供应链的多重困扰,步履艰难。在国内,各大厂商在固态电池领域的专利布局紧密,企业之间需要绕开专利壁垒,这客观上延缓了行业的整体进展速度。
今年9月,宁德时代宣布其固态电池的研究与竞争对手相比“领先一大步”,用英文说是“Second to none(新能源内情觉得译为“无出其右”比较贴切)”。这种底气,估计来自于其在硫化物路线上对界面和锂枝晶问题、制备环境要求、干法电极和等静压一体成型等制造技术方面实实在在的突破。
与其在资本和用户面前抢进度、讲故事,不如踏踏实实聚焦研发,解决技术难题、生产工艺和成本问题,这或许更有价值。
工信部要求在2027年实现固态电池装机,目标是1000辆车,每辆车年行驶1万公里。“1000辆”这个词,上一次出现还是在2009年国家对于新能源车“十城千辆”的目标中,那已经是15年前的事情了。
这说明,固态电池的道路,还很漫长。
本文内容来源于新能源内情,责任编辑:胡静,审核人:李峥
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