2025年商用 固態(tài)電池將成鋰電顛覆者？

時間:2020-12-29 09:28來源:北極星儲能網(wǎng) 作者:富途證券、廣大證券、
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       一、固態(tài)電池——下一代高性能鋰離子電池
 
       1991年索尼公司推出商業(yè)化液態(tài)鋰離子電池，隨后液態(tài)鋰電池進入快速發(fā)展。
 
       2015年至今，由于全球范圍汽車電動化浪潮，車企對長續(xù)航、高安全性動力電池持續(xù)追求推動電池研發(fā)不斷革新。
       國內(nèi)為例，目前我國動力電池已由磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向高鎳三元，但供應商推測，未來五年依靠現(xiàn)有三元體系，動力鋰電池單體能量密度難以實現(xiàn)高于350Wh/kg的目標，即無法達到國家要求。
 
       另外磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向高鎳三元過程中，許多車企出現(xiàn)電池自燃事故（三元電池能量密度高，但存在安全性差），引發(fā)消費者安全擔憂。
       正因為對更高能量密度和更高安全性的追求，目前各國均在加緊固態(tài)電池研發(fā)。
 
       對比液態(tài)鋰電池，固態(tài)電池具備以下優(yōu)點：
 
       1）固態(tài)電池將液態(tài)電解質(zhì)替換為固態(tài)電解質(zhì)，大大降低熱失控風險；
 
       2）固態(tài)電池電化學窗口可達5V以上，高于液態(tài)鋰電池（4.2V），允許匹配高能正極和金屬鋰負極，大幅提升理論能量密度；
 
       3）固態(tài)電池可簡化封裝、冷卻系統(tǒng)，在有限空間進一步縮減電池重量，體積能量密度較液態(tài)鋰電池（石墨負極）提升70%以上，達到500Wh/kg。
 
       當然，固態(tài)電池現(xiàn)階段也面臨許多技術(shù)障礙，包括：
 
       1）大部分固態(tài)電解質(zhì)電導率比電解液小10倍以上，快充性能并不佳；
 
       2）循環(huán)過程中物理接觸變差，影響使用壽命；
 
       3）制備工藝復雜。
 
       綜合而言，由于對更高能量密度、更高安全性的追求，目前各國都在加緊固態(tài)電池研發(fā)，以期搶占技術(shù)高點。即使實現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時間，但過程中的技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)能被持續(xù)應用，提升產(chǎn)品力。
       二、政府引導，固態(tài)電池進入「軍備競賽」階段
 
       各國政府近年陸續(xù)出臺政策扶持新能源汽車行業(yè)，多個國家明確固態(tài)電池發(fā)展目標和產(chǎn)業(yè)技術(shù)規(guī)劃：2020-2025年著力提升電池能量密度并向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變，2030年研發(fā)出商業(yè)化全固態(tài)電池。
       中國方面，部分企業(yè)已進入固態(tài)鋰離子電池（半固態(tài)電池）中試階段，2025年前或可實現(xiàn)量產(chǎn)，如寧德時代、輝能科技等。
       日韓方面，豐田計劃2022年實現(xiàn)搭載固態(tài)電池的電動車量產(chǎn)。目前全球范圍內(nèi)，日本企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)較為領(lǐng)先，許多日韓企業(yè)選擇抱團研發(fā)。
       歐洲則謀求在固態(tài)電池領(lǐng)域翻盤，歐美各大車企紛紛投資固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)。例如美國高校衍生的初創(chuàng)企業(yè)Solid Power、Solid Energy Systems、Quantum Scape等。
       很明顯，固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)進入「軍備競賽」階段，市場參與者眾多，車企、電池企業(yè)、投資機構(gòu)、科研機構(gòu)等在資本、技術(shù)、人才三方面進行博弈。
 
       多數(shù)機構(gòu)預期，按照目前發(fā)展情況，2025年固態(tài)電池將實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。從演進角度，固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展預計采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。
       三、鋰電顛覆者？固態(tài)電池企業(yè)Quantum Scape一月暴漲10倍
 
       美國固態(tài)電池企業(yè)Quantum Scape今年通過借殼上市，股價在過去2個月以飆漲10倍，最新市值高達414億美元。如此巨大漲幅，QuantumScape底氣何在?
       明星團隊，產(chǎn)業(yè)巨頭背書。Quantum Scape成立于2010年，由斯坦福大學科學家Jagdeep Singh、Fritz Prinz和Tim Holme創(chuàng)立，主要研發(fā)固態(tài)電池。
 
       值得一提的是，Quantum Scape董事會「風云人物」聚集。Doerr——美國最大風險基金Kleiner Perkins Caufield & Byers的合伙人；JB Straubel——作為特斯拉前首席技術(shù)官、聯(lián)合創(chuàng)始人，曾負責特斯拉電池研發(fā)工作。此外，還兩名董事則與其最大股東大眾集團有關(guān)。
      早在2012年大眾就已與Quantum Scape合作，2018年大眾向Quantum Scape投資1億美元，成為其最大股東，并宣布建立合資公司，希望實現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
 
      根據(jù)路演資料，Quantum Scape投資者還包括比爾•蓋茨、Khosla Ventures、Kleiner Perkins、Qatar Investment Authority、上汽集團和大陸集團等。截止上市前，Quantum Scape已獲得超過8億美元融資。
      產(chǎn)品方面，12月8日Quantum Scape公布其固態(tài)電池技術(shù)最新性能數(shù)據(jù)，稱其固態(tài)電池能量密度高達400Wh/kg，可為電動車提供的續(xù)航里程將高出80%，并且能在15分鐘充電80%。
 
      中金分析，Quantum Scape的固態(tài)電池路線為氧化物體系下的鋯酸鑭鋰石榴石狀復合氧化物固態(tài)電池，主流電解質(zhì)體系為Li3La3Zr2O12（LLZO），即鋯酸鑭鋰。Quantum Scape首席執(zhí)行官Jagdeep Singh認為后續(xù)商業(yè)化「任務」并不難，接下來將主要解決工程、制造問題，計劃在2024年與大眾合作進行固態(tài)電池量產(chǎn)。
 
      憑借產(chǎn)品性能突破，有人才，有金主，Quantum Scape能否成為鋰電池顛覆者？

 
(責任編輯：子蕊)
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