动力电池新战争:从三国杀到群雄争霸
2022-11-23 16:08

动力电池新战争:从三国杀到群雄争霸

本文来自微信公众号:甲子光年(ID:jazzyear),作者:木南,编辑:刘景丰,头图来自:视觉中国


一场全球性的竞赛,正在动力电池这个极细分的领域悄然发生。


时间还要回到三年前。2019年8月29日,一场迄今为止最热闹的世界人工智能大会在上海世博中心开幕。48岁的马斯克和55岁的马云组成的“双马会”成为整场大会的焦点。两位全球最风光的科技领袖讨论了移民火星和人工智能等话题,并引发一场追星潮。


然而,就在一众记者和观众对两位商业科技领袖的思想碰撞还意犹未尽时,极爱出风头的马斯克在接下来几天却突然音信全无。


马斯克去哪儿了?


有神通广大的记者通过关系得知,马斯克那架湾流G650专机还静静停在浦东机场的专用停机坪上——马斯克还在上海。


实际上,就在马斯克抵达上海时,另一位极低调的人物也悄悄来到上海,他将为这位表面风光、内心却“慌得一批”的科技大佬分忧解愁。


此前一年多,马斯克一直为特斯拉的交付发愁。过去,特斯拉的动力电池一直由日本松下提供,但其产能越来越跟不上特斯拉的需求。2019年4月,马斯克在推特公开指责松下电池生产线产能不足,限制了Model 3的产量。产量上不去,特斯拉的亏损就无药可解。但松下公司CEO津贺一宏也不客气,回怼称特斯拉产能不足的根源在其自身,马斯克是在甩锅。


自此,马斯克“杀心”便起,他要为特斯拉找一个更靠谱、合适的动力电池供应商。而此次与他会面的,正是宁德时代董事长曾毓群。


据说,两人只聊了约40分钟。一个月后,一条轰动性的新闻爆出:中国电池供应商宁德时代已经与特斯拉达成初步协议,将为其上海工厂供货。此外,两家公司还就在全球范围内拓展合作关系展开商讨。


之后的故事,便为大众熟知,特斯拉与宁德时代相互成就,特斯拉登顶全球电动汽车销量榜首,宁德时代也巩固了自己全球动力电池的霸主地位。而此前与特斯拉携手十多年,且曾是全球动力电池前任霸主的松下逐渐走上下坡路。


由此,中国超越日韩,日渐巩固了在全球动力电池领域“一哥”地位。


但最近一年,变化急剧发生。新能源大势加速袭来,过去由中日韩三国主导的全球动力电池格局正迎来一场洗牌,欧盟、美国纷纷出台新计划,加大本土电池产品的生产和供应,新一轮动力电池的争霸赛悄然打响。


未来,全球动力电池产业格局将如何变化?中国能否保住全球第一的市场地位?下一个时代的战场又将在哪里拉开?


带着这些问题,“甲子光年”回顾了动力电池过去十年的发展历程,试图从中寻找答案。


一、霸主的更迭


谈论动力电池,绕不开特斯拉。


2008年,特斯拉推出的第一台红色超跑电动车Roadster在展台上缓缓驶下,这是特斯拉历时五年的智慧结晶,而站在一旁的马斯克却开心不起来。


Roadster造价高达12万美元,其中电池成本是大头。为了让市场接受,Roadster此前的订价为10万美元。然而此时迫于成本压力,马斯克决定将售价从10万美元提升至11万美元,引得车主连连抱怨,在交付现场把马斯克围得进退两难。


有传言称,Roadster仅在电池管理系统上的造价就高达2万美元。面对电池带来的压力,马斯克选择一边探索技术,一边采购电池,用量产摊薄成本。


随之而来的难题是:买谁的电池?


说到锂电商业化,日本是公认的先驱。早在1994年,松下就成功研发出可充电锂电池,此后近10年时间,松下一直稳坐消费锂电池龙头,包括松下、三洋在内的日本企业几乎垄断了全球锂电池市场。


此后,松下因等离子平板电视业务发展受阻而步履艰难。为了自救,松下收购了濒临破产的三洋,而三洋的当红产品就是18650圆柱锂电池。


不同于消费电子产品,电池想要上车,对一致性、安全性、能量密度的要求都更胜一筹。最终,马斯克对比了300多种电池,选定了松下的18650电池。


2010年,松下背着40亿美元的亏损,斥资3000万美元入股特斯拉。此后,双方签订了长期合作协议,六年之内,松下向特斯拉提供了近25亿颗18650电芯。特斯拉凭借其电池成组技术,把近7000个18650电芯组成若干电池包安装在了Roadster上。


可以说,是特斯拉推开了动力电池的大门。松下也凭借和特斯拉的抱团,被推向全球动力电池市场份额的第一名。


在2014年的全球十大动力电池生产商市场排位表中,前两名被日本的松下和日产旗下远景动力包揽,第三名是韩国LG新能源,第四名是中国的比亚迪,宁德时代还未入榜单。


到了2015年,尽管松下仍是该排位表榜首,但中国企业比亚迪已经冲到榜二,LG新能源仍踞第三,远景动力则跌到榜四。


此时的宁德时代已经在蓄力。实际上,正是Roadster的风光让德国老牌车企宝马也嗅到了新能源风潮的气味,并随后推出旗下首款电动品牌“之诺”。但它也留给外界一个巨大的悬念:宝马电池供应商的肥肉,究竟落入谁口?


2012年,在与三星SDI及博世两家巨头交涉无果后,宝马将目光转向了刚成立不到一年的中国企业,宁德时代。据说,当时是华晨宝马总裁兼CEO魏岚德主动找到了好朋友曾毓群。


尽管宁德时代脱胎于苹果的电池供应商宁德新能源,但手机上的消费电池和汽车上的动力电池完全是两套逻辑,没人知道宁德时代究竟能否担此重任。最终,宝马决定一试。在啃下一份长达800多页的德文生产标准文件后,宁德时代联合宝马成立了一支100多人的动力电池开发团队。


事后,宝马的“之诺”中途夭折,但宁德时代借这次合作在短期内集结了世界顶尖的技术、人才、管理模式,几乎所有人都会对这家成为宝马供应商的年轻企业高看一眼。也正是这次背书,宁德时代先后敲开奔驰、大众、吉利、北汽、蔚来、理想、小鹏等国内外知名车企的大门。


2017年,宁德时代像匹黑马一般,一跃成为全球动力电池装机量冠军。


而靠特斯拉登上全球动力电池霸主之位的松下,正面临一次与这位老伙伴的七年之痒,其在全球动力电池排行榜中也逐渐被宁德时代、LG等打败。这才有了本文开头马斯克密会曾毓群的故事。


特斯拉与宁德时代的正式合作开始于2020年。宁德时代在公告中称,自2020年7月1日至2022年6月30日,向特斯拉供应锂离子动力电池产品。


2021年6月,就在与特斯拉的合约到期前,宁德时代再次发布公告称与特斯拉签订框架协议约定,将在2022年1月至2025年12月向特斯拉供货。这份长达4年的大单,直接把宁德时代送上了万亿市值的“宁王”宝座。


当时,一份截至2021年一季度的全球动力电池装机量及市占率榜单显示,宁德时代占比已达到33%,LG化学为21.8%,松下只占17%。比亚迪、中创新航、国轩高科、远景AESC等中国企业也上榜全球市占率的前十。


巧合的是,就在2021年6月25日,日本松下公司在监管备案文件中披露,其在2020财年已经将所持关键客户特斯拉的全部股票出售——这些股票是松下与特斯拉十年蜜月的见证。


二、美国去哪儿了?


动力电池霸主的更迭,背后其实是各个国家在新能源领域的较量。


过去的几十年里,日本在材料等诸多细分领域,都是全球技术的领先者。早在上世纪90年代初,索尼、松下就开始推进锂电池的研发,并制造了全球最早的锂电池。


甚至,韩国LG新能源的锂电池也是从日本“偷师”来的。


1996年,LG新能源的母公司LG化学开始研发锂电池(晚于松下两年),不过其起步阶段只有从日本带回来的电极分析和团队中仅有的干电池生产人员。由于缺乏全套技术和专业人员,LG的锂电池初期研发以失败告终。甚至,LG曾试图与日立等日本大企业寻求技术合作,结果吃了闭门羹,不说技术,对方连材料体系都是保密的。


正面不行,就旁敲侧击,LG化学开始打日本锂电小企业的主意,间接获得了一些技术和设备,在边摸索边试验的一年后,1999年LG的锂离子电池终于量产成功。


锂电池入门之后,LG凭借着化学材料的技术积累,开始研发正极、隔膜涂覆和电解液。并在全球最早量产了三元正极材料。到了2010年,LG位于美国密歇根州的动力电池工厂动工,开始海外扩张模式,逐渐成为全球动力电池市场不可忽视的一员。


此时,已经成为全球锂电池霸主的松下,却身处深深的无力感之中:日本以丰田为首的汽车巨头纷纷驶向了另一条道路——氢燃料电池,日本国内将锂离子动力电池“打入冷宫”,并将整个电池产业链的投入重心转移至氢燃料电池。


就在丰田带领氢燃料电池汽车大杀四方的同时,锂电巨头松下开始逐渐感到产能吃力。受此影响,2013年特斯拉每周的产量一度仅有550辆。


特斯拉曾毫不掩饰对松下的失望:“限制我们生产速度的不是市场,而是电池供应商的供货速度。”话虽如此,特斯拉依然与松下维持了六年的表面和平。


在这期间,韩国和中国的动力电池产业逐步崛起。


韩国LG新能源的崛起不无道理。不同于日本对电动路线的左右摇摆,韩国毫不掩饰其对电动车的野心。锂电池补贴和纯电动车及充电池基础设施建设的补贴多管齐下,将LG新能源和三星SDI两家巨头推到了行业前列。


但这段高光仅维持了一年,随着宁德时代的崛起,中国逐渐成为全球动力电池市场的最大玩家。


中国动力电池在此时崛起,是有原因的。首先是市场的推动,得益于国内新能源汽车市场爆发,动力电池需求量急速上升;其次2015、2016两年,国内连续发布了四期“动力电池白名单”,日韩等动力电池企业逐渐失去国内市场。由此,宁德时代、比亚迪等企业在全球动力电池市场拔地而起,成长为庞然大物。


有趣的是,作为新能源汽车变革发源地的美国,此时却没有在这场大潮中占据哪怕“半席之地”。


前文提到,松下、LG等动力电池巨头早期纷纷在美国设厂供应动力电池,但这毕竟不能算是美国的企业。


但论及技术的发源地,美国才是锂电池技术的先驱。


上世纪70年代初,英国化学家斯坦利·惠廷汉姆以硫化钛和金属锂为正、负极材料,造出了世界上第一块新型锂金属电池。由于锂金属化学性质活泼,充放电过程中安全性较差,并未产生任何技术回报。


十年后,美国固体物理学家约翰·古德纳夫相继研发出钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂三种正极材料,为锂离子电池后续的磷酸铁锂、三元锂离子电池两大路径奠定了材料基础。但古德纳夫为钴酸锂材料申请专利时,却被以应用前景渺茫的理由拒之门外。


锂电池在美国不受重视是有原因的,当时,美国的电池产业存在一个颇为致命的陷阱——没有产业,没有市场


其中蕴藏了一个浅显的道理——一项技术,领先市场半步是先驱,领先十步就是先烈


直到2001年,MIT(美国麻省理工学院)一位材料科学与工程学教授蒋业明才创办了电池企业A123,终于将美国电池产业推上了一个小高潮。


蒋业明将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒,大幅提高了电池的放电功率。在中国台湾企业太电电能的协助下,A123的粉体材料和第一套电池原型于2004年量产,并凭此拿到了2000万美元的融资。


彼时,特斯拉成立已经一年,抛出了电动汽车这一未来童话。可惜的是,A123还没感受到曙光的温热,就随着寒流下的美国经济一起进入了冬天,也错过了特斯拉带来的窗口期。


2008年,美国爆发次贷危机。


奥马巴一句“让制造业重回美国”的呼唤,让A123不得不负重前行,扩建产线、高昂的劳动力成本及产业链配套不足——那时的A123每生产一块电池,就意味着一次亏损的扩大。


尽管如此,A123顶住压力,于2009年宣布,计划在美国密歇根州东南部建电池厂,并称这将是“第一个车用锂电池工厂”。当时,奥巴马当局大力支持,向A123拨款2.5亿美元,资助其建立本土电池产线。


显然,无论A123还是整个美国,都不想错过动力电池时代。奈何美国缺乏电池制造基础,成本高企,本土电动车企特斯拉已经向日本企业松下送去橄榄枝。终于,A123被巨大的债务压垮,并于2012年10月被中国企业万向集团收购。


但美国没有轻易放弃本土电池产业,在上游锂矿环节也频频出手布局,但都出师不利。


2012年,美国矿业公司洛克伍德对澳大利亚泰利森锂矿的竞购被来自中国的天齐锂业截胡;2016年,美国自由港公司为缓解债务,将刚果(金)TMF矿(全球最大钴矿之一)以26.5亿美元割肉卖给了洛阳钼业。要知道,美国当局和投资人此前辗转布局30年才获得了该矿的开采权。


一次又一次的失败,让美国动力电池本土产业链在沉默中夭折。


三、“光砸钱造不出电池”


一个大时代来临,新旧玩家冥冥中总有某种交会。


在A123倒下的同年,尚不算知名的宁德时代拿下了华晨宝马的电池订单,准备开启下一个十年。


A123的折戟验证了电池产业的一条铁律——电池产业本质是制造业。研发决定技术从“0”到“1”的关键一跃,而产业链配套能力决定一项技术从“1”到“100”乃至“10000”的迭代,最终决定市场竞争的输赢。


只是,人们似乎往往更容易低估后者的力量。


“说实话,中国的锂电产业链真的是中国人一点一点建起来的。”谈及过往,清华大学核研院锂离子电池实验室主任、研究员何向明感性地说道。21世纪初,比亚迪、比克、ATL、力神并列为中国电池四巨头,而如今的产业经验,正是由这些人一步步试错积累而来。四巨头之一的天津力神便颇具代表性。


作为四巨头中唯一一家有着国资背景的企业,力神在创立之初便宠爱加身。


1997年,在国家大力发展移动通讯产业的背景下,天津市政府看好新能源产业的发展前景,召集6家国有投资机构,共同出资1.4亿元组建力神公司。其中,信息产业部电子第十八研究所以下属天津蓝天电源公司的名义投了部分技术股,并紧接着投入了3180万元现金。对于一家事业单位而言,如此大笔的现金投资并不多见。


按理说,万事俱备,力神似乎没理由失败。当时,国内市场对锂电池需求高涨,力神从日本进口了最先进的自动化设备准备大干一场,却被当头浇了一盆冷水——2000年,力神第一批大规模量产的产品全部不合格。


原来,实验室做样品的工艺与做大生产的工艺有云泥之别。要将样品大规模投入产线,需要配合设备,一个环节、一个环节进行工艺优化,打磨出一套适配量产的工艺。


从实验室的一个样品到大生产线的成熟产品,是一个非常重要的过程,而这个过程也是自主创新非常重要的一个方面。”天津力神董事长秦兴才曾对媒体表示。


事实上,电池的制造过程产线很长。据晚点LatePost梳理,一块电池从制浆、涂布到最终下线需要约15天时间,经历超20个工序,这是一个连续不间断的过程,需要处理液体、固体各种材料,其中不少是危化物,操控的精度从微米级延伸至纳米级,电池公司要严密控制不同工艺、材料、环境的衔接,保证产线运行。


此外,电池生产过程对产品一致性也有极高的要求。电池并非一拍脑袋就能造出来的,多位受访者向“甲子光年”表示,“光砸钱造不出电池”。


“造电池需要长期的研发投入,人才积累。人才和时间是两大稀缺品,不是仅靠资本的力量就可以造出来的。”中科创星创始合伙人米磊表示。


尽管造电池很难,但长远来看,在逆全球化的趋势下,未来不造电池的路或许会更难走。当前,也有越来越多的人开始应难而上。


国内,蔚来、广汽等车企纷纷宣称要下场造电池,更不乏格力、黑芝麻等企业跨界入场。国外,美国、欧洲、日本等在上一轮竞争中掉下队来的国家和地区也在迎头赶上。下游巨大的热情让上游锂价一路疯涨,直接导致造车成本高企,车企叫苦不迭,只有喝汤的份儿。


事实上,国内外产业界之所以对动力电池如此热情,与其所处的产业环境直接相关——动力电池是电动汽车产业链中不可或缺的存在,没有动力电池,关于电动汽车的童话将灰飞烟灭


何向明分析道:“一个容易被我们忽视的原因是,中国已经成为电动汽车出口量第一的国家。”据中国海关总署统计,2021年中国乘用电动汽车出口数量增加了2.6倍,达到499573辆,超越了世界上所有国家。


历史已经证明,汽车产业是一国经济发展的强大引擎。美、日、德等发达国家无一不有强大的汽车产业。因此,电池作为电动汽车的“心脏”,无疑是电动车产业链中最关键的一环,这便不难理解各国对动力电池的野心。


目前,各个国家和地区都开始行动起来。


最先行动的是欧洲。2017年,宁德时代拿下全球出货量第一的桂冠后,欧洲对动力电池给予重视,并成立欧盟电池联盟(EBA)。14个欧盟成员国、欧洲投资银行及数百家公司和科研机构参与其中,希望促进和发展欧洲本土的电池电芯生产。


这一希望,一度被寄托在一家成立刚满一年的初创企业Northvolt身上。


Northvolt由两名特斯拉前员工联手创立,自成立之初,Northvolt从欧洲投资银行、西门子等机构企业获得了充足的贷款及投资,并直接叫板宁德时代与LG新能源——规划到2030年将在欧洲部署的动力电池年产能超过150GWh,并计划在2030年之前占据欧洲25%的市场份额。


2019年6月,Northvolt的电芯设计方案刚刚收尾,二位创始人正在为量产发愁之际,大众和高盛用9亿欧元照亮了Northvolt的前路。


事实上,当时的大众正处泥菩萨过江的危机之中。大众集团因“尾气排放”造假的丑闻在全球赔付了300亿欧元罚款,也让大众集团意识到新能源转型已经等不得了。


Northvolt作为欧洲电池产业的一枝独秀,成为大众那时那刻的最优选择。有了大众这笔钱,Northvolt的电池工厂终于开工。


但不巧的是,2019年底,新冠疫情席卷全球,原定于2020年年底开始量产的电芯,一直拖到了今年年初才首次下线。在此期间,大众曾于去年6月追加6.2亿美元投资以确保Northvolt电芯产能。


值得玩味的是,大众同时也“移情”中国厂商国轩高科。去年3月,大众汽车正式对外发布了其动力电池战略,“标准电芯”未来将覆盖其80%的车型产品,同年7月,合肥国轩便宣布在合肥新站高新区内投资建设年产20GWh大众标准电芯项目。或许是大众等不及了。


在欧洲电池产业链走入中国的同时,中国电池产业链也在加速走出国门。目前,亚洲、欧洲美国市场对我国电池企业而言仍是一块处女地。


今年以来,宁德时代、国轩高科纷纷宣布北美建厂,但美国的表态意味深长。美国先进技术电池联盟今年3月表示,“不反对宁德时代在北美建厂,只要能给美国带来电池制造的技术和诀窍”。


如果说这种“以市场换技术”的方式是一发“暗箭”,那么下面的法案,就是一发“明枪”。


今年8月16日,美国总统拜登干脆正式签署了《2022削减通胀法案》,美国政府将从明年年初开始给予本土电动车消费者4000或7500美元的补贴,但前提是:电动车要100%本土生产(包括美国、加拿大和墨西哥);电池组件要50%本土化; 电池关键矿物材料40%要在美国或者美国盟友国家生产加工。


一个月之后,韩国则用行动予以回应。9月23日,LG新能源宣布与三家加拿大矿企签订协议,这是LG新能源首次从加拿大采购电池原材料。 此前,韩国电池原材料高度以来中国,在正极前驱体与负极材料等加工品领域,韩国对中国的依赖度也分别高达93%与67%。


除欧美之外,在氢能路上快马加鞭多年的日本也回过神来,开始加码动力电池。8月末,日本也决定投资约3.4万亿日元(约合245.5亿美元)建立电池制造基地。


一时间,各国好像沉睡已久后猛然苏醒的饿兽,纷纷盯上了动力电池这块肥肉。


现在,我们已经站在了全球动力电池产业发展的分水岭,下一个时代的竞争主旋律会是什么?


四、科学决定工程能走多远


面对愈演愈烈的全球竞争,中国企业如何守住已经攻下的堡垒,并继续开疆拓土?要回答这个问题,需要先认清中国电池产业目前的现状。


长板自不用多说。通俗来讲,中国能够凭借完整的产业链配置和大量低价劳动力,将一个工业产品以“白菜价”快速复制。


早在1995年,中国锂电产业刚起步之际,王传福在深圳创办比亚迪时这一优势就有所体现。当时,锂电正风光无两,镍镉电池在日本变得不受重视。


王传福便将镍镉电池转移到国内生产,凭借国内的低价劳动力和“人海战术”拉出了一条半自动化电池产线。日本的一条自动化生产线不到20人,要花费上千万元;而比亚迪的一条流水线坐着成百上千个工人。我国劳动力成本到底是多少呢?公开数据显示,本世纪初期,我国制造业雇员的平均工资水平约等于美国的1/22,日本的1/23,韩国的1/14。


这种极具中国特色的生产模式直接降低了电池生产成本——当时日本三洋每块锂电池的生产成本要4.9美元,比亚迪只需1.3美元。


尽管我国动力电池产业凭借规模效应迅速在全球市场站稳了脚跟,但“硬币的另一面”,是商业上的快速扩张,难免让企业无力专注于原创技术。


早年间,一场专利纠纷已经对此有所警示。


上世纪90年代末,磷酸铁锂技术和磷酸铁锂包碳技术已经高筑专利壁垒,这两项技术后来也成为了磷酸铁锂路线的基础技术。加拿大魁北克水电公司、巴黎CNRS公司、蒙特利尔联合公司三家企业拿到了两项技术的专利授权。


由于性能出色,全球锂离子电池市场对磷酸铁锂材料的需求高涨,其发明者约翰·古德纳夫也逐渐将核心技术通过各种渠道传播到世界各地,包括中国。


一切都欣欣向荣之际,上述三家专利授权公司开始把“维权”的枪口,对准了磷酸铁锂在全球的使用者。中国也难以幸免。


2008年,三家公司要求所有在中国生产磷酸铁锂材料的厂家向其支付1000万美元的专利入门费,或支付2500美元/吨的专利费——这已经超过了材料厂家生产每吨磷酸铁锂所能获得的利润。


几番周折,2014年,专利纠纷终于告一段落。虽然这场专利争夺战并未对中国动力电池产业产生实际的杀伤力,但后续中国磷酸铁锂厂商向美国等国家出口磷酸铁锂产品时,仍需缴纳专利使用费,否则将面临专利诉讼风险。


这场纠纷足以对中国动力电池产业敲响警钟——不掌握原创技术,脖子上总会有道隐形的枷锁,不知道何时会突然收紧。


在对原创技术研发的重视上,国外企业的做法很值得学习。


何向明在多次出国走访后发现一个现象:“国外企业在建电池工厂时会把基础研究直接算入预算。比如欧洲一些企业花10亿建厂,可能会拿出2亿来做原创研发、技术开发和人才团队建设,要么跟高校合作,要么自己来做,规划得非常清楚,这是中国没有的。”


相比之下,国内企业则更侧重产品层面的创新,体现在动力电池上则为电池结构的创新。


例如,比亚迪主打的磷酸铁锂路线能量密度的理论值较低,但其推出的刀片电池能量密度达140-160Wh/kg;2019年,宁德时代在法兰克福第一次公开展示了CTP(Cell to Pack)高效成组技术,并在2021年向现代摩比斯授权CTP技术,实现了技术的“反向输出”。


但如今,传统技术路线下,电池结构创新带来的电池性能提升逐渐触达天花板,底层的原创技术突破才能将电池性能带上一个新台阶。


此外,动力电池还有诸多科学性问题尚待研究厘清。何向明表示,对于接连出现的电池起火问题,若从电池材料体系着手改进,未来很有可能从根源上彻底解决电动车和储能电站起火的问题。


可以预料,技术升级将会成为下一个十年的主旋律。


目前,动力电池产业已经衍生了多条技术路线。按材料体系可粗略分为磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、聚合物锂电池、氢燃料电池、固态电池、钠离子电池等。


不同的材料体系和电池结构使得电池呈现不同的性能。


其中,传统的锂离子电池凭借高能量密度的优异性能,在过去三十年被规模化应用在消费电子与电动汽车两大领域。氢燃料电池虽然曾在丰田的带领下,与锂电有过正面比拼,但高昂的成本与加氢储氢等基础设施的不配套都使其暂时败下阵来。


钠离子电池、固态电池则在近几年才开始逐渐走向产业化。由于钠离子电池能量密度较锂离子电池更低,但安全性高,因此许多业内人士分析,钠离子电池未来或许会在低速车、小型车领域对锂电形成补充,但储能领域才是钠离子电池真正的舞台。


综合来看,考虑到电动汽车的续航需求,动力电池对能量密度有更高的要求。而上述几种电池路线中,固态电池是能量密度最高的一种。“未来大家肯定要不断追求更高的能量密度,固态电池如果解决了里程焦虑,电动车的应用面积会更广,整个电动车的市场空间可以再提高一层。”米磊告诉“甲子光年”。


因此,不少业内人士已经形成共识:固态电池,会是下一个主战场。


各国也在加足马力,争向布局固态电池的研究。粗略理解,固态电池和现有传统锂离子电池在材料体系上最明显的差别在于电解质形态。


目前主流的锂离子电池路线电芯内部大致由4部分组成:正极材料、负极材料、隔膜及电解液。其中,隔膜和电解液类似“中介”的角色,传递正负极释放的带电物质。固态电池则用固态电解质代替隔膜和电解液,可极大提升电池的能量密度。


(固态电极与固态电解质3D渲染图)


正如传统锂离子电池有磷酸铁锂电池和三元锂电池等技术路线之分,根据材料体系的不同,固态电池也分为硫化物、氧化物、聚合物三大主要路线。目前,中国以氧化物为主,日本以硫化物为主,欧美以聚合物为主。


不同于过去十年,这一次,各国站在了同一条起跑线上。“如果现在还不入局固态电池可能就有些晚了。”米磊表示。


有观点认为,固态电池领域可能会成长出另一家“宁德时代”。在米磊看来,要成为固态电池界的“宁德时代”需要具备三个特质:


1. 在对的时间做对的事,尽早切入行业;


2. 有足够深厚的技术壁垒;


3. 有足够强大的团队。


目前,除了技术研发,固态电池的供应链体系产线搭建与人才储备也在初期,仍处于由实验室向产线过渡的阶段。


在这一过程中,CAE仿真等数字化技术也在逐渐加入电池产品的研发环节。米磊告诉“甲子光年”:“国内最近一两年慢慢出现了一些企业开始做电池生产设备的数字化。”


其中,2021年,宁德时代通过高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行仿真设计优化,研发出高能量密度、高稳定性和低温性能优异的第一代钠离子电池技术;中创新航也在2022全球新能源与智能汽车供应链创新大会上表示,公司在OS高锰锂电池新产品研发过程中,综合运用了测试的实验技术与虚拟的仿真技术。


动力电池在原创技术与全新的产品研发两个方面都开始进入深水区。“未来,我们会更关注原创技术的突破,尤其是材料体系的突破,能够进一步提升能量密度、安全性以及长期快速充放电等性能。”米磊说。


可见,动力电池在制造业的外壳之下,仍有一个高科技的内核。未来,动力电池真正地长远发展,依然需要依托原创技术的突破。


正如何向明所言:“科学决定工程能走多远。”


本文来自微信公众号:甲子光年(ID:jazzyear),作者:木南

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