從質疑到扛旗,寧德時代對于固態電池態度的轉變,讓我們有理由相信, 箭在弦上不得不發 。
全固態、小批量,落地時間2027年,這是寧德時代的最新規劃 。
在這時間線附近,一眾電池企業開始摩拳擦掌。
01.
2027 !固態電池量產倒計時
日韓企業全固態電池量產時間規劃在2027年至2030年間 。
這其中,速度最快、配置最全的當屬三星SDI。
早在2023年4月份“下一代電池研討會”上, 三星SDI 大型電池部門負責人就曾公開表示,2023年下半年開始小規模電池生產與驗證,2025年開發大型電池, 2027年量產全固態電池 。
今年3月,三星SDI給出最新固態電池樣品。

雖然沒有更新最新的參數信息,但整體應該是按照全固態電池量產路線圖走。
按照全固態電池量產線路圖的規劃,PRiMX ASB電池能量密度分別在450Wh/kg、900Wh/L左右;材料體系上,采用硫化物路線,正極NCA體系(Ni 94%),新型負極(無負極鋰金屬);應客戶要求,將采用 方形電池形式;容量上,做大電芯 。


三星SDI目前正在開發的固態電池溫域拓展到180-190℃之間,給電池材料留有更多安全空間。同時,電壓下降的溫度線也從130℃左右提升至170/180℃左右。此外,電壓區間也相應有所提升。
此外,三星SDI 已經在韓國自行建立全固態電池試驗線,配備專用設備(全固態電池專用電極板、電解質工藝設備、電芯組裝設備等),干法和濕法搭配應對不同材料。 同時,三星SDI將會在韓國本土建立供應鏈,減少對中國等國家的依賴。
與三星SDI大包大攬不同的是, LG化學在自有技術儲備的前提下,聯合外部力量共同開發。
關于全固態電池的量產規劃,以圓柱電池的形式,基于氧化物和硫化物路線,氧化物全固態電池預計在2028年落地,能量密度將超過750Wh/L,鋰金屬負極將超過1000Wh/L; 硫化物全固態電池將在2030年左右量產 ,能量密度超900Wh/L。

SKI 則更為直接,除了自研,還對外投資美國固態電池企業 Solid Power (硫化物電解質),近期與其 簽訂研發與開發許可、組裝線建設和固態電解質供應的協議,以此加速全固態電池的量產。


在面向全固態電池的終極量產產品上, 日系、韓系等電池企業及車企,量產時間基本上在2027年及以后。

對比寧德時代、清陶、衛藍等 國內主流電池企業,量產時間線極其默契地定在2027年。
單從規劃來看,國內電池企業量產全固態電池的時間會比日韓企業早。但是誰能最早落地、大規模量產,直至與液態電池分庭抗禮, 隨著寧德時代的加入,應該會有新的答案。
縱觀本土與日韓企業,有一個很明顯的差異是,后者步伐一致地選擇硫化物路線、高鎳三元正極、匹配不同負極,前者路線則相對分化且有所調整。
02.
路線分化,是阻礙還是更多可能性?
鑒于我們 目前沒有國家級的全固態電池路線,主要以重量能量密度為核心目標 ,2025年350Wh/kg,2030年400Wh/kg,2035年500Wh/kg。
在能量密度目標的驅動下,國內全固態電池路線眾多,電解質以氧化物、聚合物和硫化物為主,正極富鋰錳基、三元,負極硅碳、硅氧、鋰金屬。
在摸索階段,部分企業發現,各技術路線之間并非是二元對立的關系。
以氧化物路線為例,作為很多固態電池企業的起家路線,在經歷一番研發、試驗過程之后,部分企業發現這種單一路線無法走到全固態程度,所以開始將聚合物與氧化物結合,匹配不同的正負極及其他技術,向全固態靠近。
硫化物路線中,與鹵化物的結合也是部分企業的選擇。因為鹵化物抗氧化特性非常好,可以適應高壓,硫化物適應低電壓,把兩種材料配合起來可以做成電化學窗口很寬的電池,進一步提升電壓。
有人在摸索中靠近目標,有人定完路線開始集中火力迎面攻堅。
寧德時代在轉變態度之后,旗幟鮮明地走硫化物路線,并且堅信硫化物將率先突破瓶頸,走向量產,搭配鋰金屬負極 ,實現安全與能量密度的雙重提升。與日韓企業站在同一賽道,面對大致相當的目標量產時間。
不同的技術路線,在走向全固態的過程中難易程度存在差異,投入的研發成本與回報比例也不盡相同。
在整個社會資源分配有限的前提下,是在共同的性能目標下百花齊放、多線并進還是瞄準一種路線共同攻堅?
中科院院士 歐陽明高 在2024年CIBF同期論壇上表示,參照液態鋰離子技術的發展歷史來看, 確立全固態電池技術路線非常重要 。
在國外選擇三元鋰電池的時候,國內以比亞迪為首的企業果斷切換磷酸鐵鋰路線,大規模推廣應用,迅速占領市場。同樣,在日韓企業選擇軟包和圓柱電池路線,寧德時代借方形電池突圍,國內國外市場一把抓。
面向2027年量產目標,留給電池企業猶疑的時間基本無。 路線分化的結果,要么在不同的時間點、不同領域各美其美,要么被淘汰出局。是阻礙還是更多的可能性,目前似乎沒有標準答案。
在固態電池技術路線尚未完全明朗之前,產業化是個未知數。至此,液態鋰離子電池依舊是主流。
所以在今后很長一段時間里,多線并進將成為常態。一方面繼續發揮液態鋰離子電池的優勢,另一方面在全固態電池領域攻堅。
兩種產品形態最后會不會互斥?
歐陽明高表示,就算全固態電池研發出來,2030年產業化,要想替代液態鋰離子電池50%市場份額,至少需要二十到三十年。
但是,要在全固態電池對現有鋰離子電池的替代上保持高度警惕。
03.
0到1的突破
借鑒新能源汽車對燃油車的替代過程,2016年新能源汽車市占率達到1%的時候,全球開始向電動汽車轉向。
不需要到50%,1%已經具有突破性意義。
但是從0到1,前無模仿者,后有技術、工藝設備、產業鏈、成本等多重壁壘。為了完成“0”的突破,進而無線逼近“1”的目標,勢必要經歷漫長的驗證過程。
驗證過程中,根據不同需求,匹配不同的方案。
目前國內準備量產裝車的主要是固液混合的產品,主要思路就是根據應用場景的需求,在不同指標上做平衡。
以衛藍給蔚來供應的150kWh半固態電池包為例,單體350Wh/kg,整包260Wh/kg,體積能量密度745Wh/L,從能量密度的指標來看已經遠超目前的液態電池產品,所以150kWh電池包較為容易實現,滿足蔚來對于長續航的需求。
同時,該電池包比蔚來100kWh電池包還輕,這對于電車來說,無疑是巨大的誘惑。
但是,這款電芯有一個明顯的短板,循環次數只有600次。
雖然從衛藍2024CIBF曝光的信息來看,循環次數已經升級至1000次,但依舊是踩線的水平。
按照液態電池的標準來看,明顯這款半固態電池還有提升的空間,但為什么就是能裝車?
因為這款電芯主要場景是換電,循環次數這一指標對于消費者來說敏感度很低。蔚來的核心訴求是長續航,低能耗是附加值,由循環次數增加的電池成本,被蔚來后置。
而對于衛藍來說,正極采用超高鎳、負極用硅碳復合材料,電解質采用氧化物+聚合物混合方案,沿用濕法工藝的方案,也是在考量蔚來的需求,然后平衡性能、成本、制造等多種因素,最后能進行量產的結果。
簡言之,衛藍根據蔚來的需求,給了一個能落地的半固態電池方案。
基于目標調整方案,然后驗證方案的可行性。
正如上海上汽清陶能源科技有限公司總經理李崢所言, 全固態電池產業化不可能一夜之間實現 ,無論是材料、工藝還是裝備都是逐步提升和創新的過程,所以選擇“半固態-準固態-全固態”的產業升級技術路徑,逐步完成全固態電池產業地圖。
從0到1,不僅需要產品形態上的探索,同樣也需要多領域驗證其不同指標的優勢和落地的可能性。
不同領域,對離子導電率、加工性、安全性、成本、穩定的指標要求不盡相同。
有企業將固態電池延伸3C領域、航空航天等領域。
目前國內宣傳較早量產固態電池的企業——高能時代,表示已經完成最大容量20Ah的硫化物全固態電池A樣開發,計劃2024年年底量產5Ah以內小電芯。首選示范應用領域選在3C,對電芯容量需求低,循環壽命要求不高,價格相對不那么敏感。

量產落地到不同領域,由此驗證材料的可靠性、各項指標的提升空間、工藝設備的開發與成熟度,再逐漸往其他領域延伸,就是大部分新技術、新產品落地和打開市場的普遍方式之一。
無論是從其他領域切入,還是滿足現有需求的過渡產品形態,最終的目的都是高安全、高能量密度的全固態。
作為歐盟、日韓、中國、美國的發展戰略下一代電池的首選方案,全固態電池對于現有液態鋰電池市場的顛覆,不僅是產品,而是整個產業鏈層面,從電解質、正極、負極、隔膜,再到工藝、設備各個階段。
這種顛覆最終能否形成,什么時候形成,國內企業能否借此再度彎道超車?