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颠覆能源秩序:固态电池量产未来5-10年将集中爆发

自2009年国家推广新能源以来,锂电池行业历经了高速发展的十年,但受技术成熟、政策红利消退、外部环境变差等影响,近年来整个行业发展态势趋缓。相关企业想要在下一个十年保持竞争力,技术储备是关键。而最值得关注的下一代技术莫过于固态电池,预计它将在未来5-10年迎来集中爆发。晨哨甄选38家固态电池企业,供投资参考。

颠覆能源秩序:固态电池量产未来5-10年将集中爆发

前几年,在市场和政策双引擎推动之下,新能源行业异常火热,各界热钱纷纷涌入,企图分一杯羹。林子大了,什么鸟都有,有企业弄虚作假骗取国家补贴的,也有电池质量不过关导致自燃的。

肆无忌惮地野蛮生长,自然引发了监管部门和消费者们的不满,悬在行业头顶的“达摩克利斯之剑”最终落下。2019年下半年,国家补贴腰斩,新能源汽车产销连续6个月同比下滑。受终端供需影响,锂电池行业也渐入寒冬,全行业盈利增长放缓,与此同时,资本也回归谨慎理性,2019年新能源行业并购规模明显减小,全年没有一笔并购金额超过百亿。

困局之下,布局下一代电池技术成了突围的关键。而不受“里程焦虑”和安全问题困扰的固态锂电池被业内认为是最有可能助力电动汽车突破市场瓶颈的下一代动力电池。

什么是固态电池

顾名思义,固态电池就是选用固体电解质(锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质)取代液态锂电池隔膜和电解液的电池。

为什么要采用固态电解质呢?

这就要从电池的构造说起,现行的锂离子电池,主要有四大件:正极、负极、隔膜和电解液,这四大件再配合其他的辅材及结构,组成了一个封闭的化学反应容器。目前锂离子电池的负极,主要是用石墨制造,但石墨负极的容量上限仅为370 mAh/g左右。为了增加石墨的容量,会给它加入一些硅,但这又容易引起电池鼓包。

而金属锂具有极佳的导电性,几乎是一种完美的负极材料,其理论比容量能达到3860 mAh/g,是石墨的十倍。但是金属锂负极在反复充放电的过程中非常容易产生锂枝晶,锂枝晶会刺穿隔膜导致正负极发生短路,引发严重的安全问题,实际上这也是早期的锂金属二次电池黯然收场的首要原因。

如果电解液变成了固态电解质,锂离子就失去了生长锂枝晶的空间,完美解决了电池的安全问题。同时锂金属用作负极可以显著提升电池的能量密度,这就解决了“里程焦虑”问题。

除此之外,固态锂电池还具有循环次数多、造型丰富、轻薄、柔化性能优、体积小等优点。2019年诺贝尔化学奖得主、锂电池之父Goodenough老先生也是固态锂电池的拥趸,他曾在JACS上连发两篇文章来阐述其在固态电池领域的研究工作。

当然,每个硬币都有两面,固态锂电池想要大规模量产仍有两大难题需要攻关,一是固体电解质材料的离子电导率偏低,二是固体电解质和电极间的界面阻抗过大。

固态电池离我们有多远

近日,宁德时代电池开发负责人表示,要到2030年以后才能实现全固态电池商品化。而与此同时,市面上一些企业则宣称短期内就将实现固态电池的量产,提前迎接新时代的到来。

仔细分辨后不难发现,所谓即将实现量产的固态电池实质上只能称之为“准固态电池”。

何谓“准固态电池”?

前文已经提到了固态电池和传统锂离子电池的区别在于电解质的不同,一个是固态,另一个是液态。由于全部使用固态电解质替换液态电解质仍有一些问题没有解决,所以一种折中的方式就是电解质部分使用固态,部分使用液态,固液比例各家不一,这就是市面上流行的“准固态电池”,也叫固态锂离子电池。

虽然部分固态化的锂离子电池,其安全性和能量密度也已经比纯液态锂离子电池有了较大提升,但是想要获得前文所说的全部优点,电池必须要完全使用固态电解质,目前尚无一家企业可以实现量产,包括在电池领域深耕了多年的日本巨头丰田公司。

丰田公司将在2020年东京奥运会上推出一款搭载其自研的固态锂离子电池的电动汽车,并计划在2022年实现固态锂离子电池的量产,在2025年大规模生产固态电池汽车。

过去二十年里,丰田公司的策略是押注混动汽车以及氢燃料电池汽车,因而错过了液态锂离子电池发展的黄金十年。但特斯拉的成功,已经证明纯电动汽车的商业模式是完全可行的,同时也宣告丰田押注的混动汽车最后只能沦为过渡产品。

前几日,特斯拉的市值超过了通用汽车和福特汽车的总和,再次证明即使新能源汽车行情短期不景气,但其代表汽车产业未来发展方向的趋势不会变。

丰田押注的混动汽车看起来前途渺茫,而氢燃料电池汽车短期内又无抗衡汽油车的实力,丰田被迫进入起初不被它看好的纯电动车市场,但丰田显然不会从头开始发展液态锂离子电池,它直接以下一代产品固态电池为切入点进军纯电动车市场,无疑是想实现弯道超车,所以丰田公司在固态电池领域的动作必然是激进的。

反观宁德时代,作为全球锂电池市场份额最大的动力电池生产企业,其拥有亚洲乃至世界规模最大的液态锂离子电池生产线,它当然不希望技术的更新换代来得太快,毕竟把现有供应链全部推倒重建代价太大。同时作为行业领军者,宁德时代对下一代技术也必须保持关注和布局,但其对固态电池的态度是保守谨慎的。

客观来看,预计未来5-10年将成为固态电池的集中爆发期。

窗口未到,布局先行

虽然固态电池行业整体还处于早期,风口尚未全面来临,但不少企业已经开始在该领域下注。

2015年3月,英国戴森公司投资了美国初创企业Sakti3,后者专注于研发和制造高性能固态锂离子电池。

2018年9月,大众公司向电池技术公司QuantumScape投资1亿美元,通过该项投资,两家公司成立了合资公司,计划2025年前将固态电池技术推向市场。

2019年4月,由福特、三星等联合完成了对美国固态电池初创公司Solid Power的B轮融资。同时,福特与Solid Power达成合作,双方着手研发下一代电动车用全固态电池。宝马、现代也分别于2017、2018年向Solid Power投资。

同样在2019年4月,被誉为我国“动力电池国家队”的国联研究院在加拿大设立Glabat固态电池公司,与加拿大西安大略大学合作研发电动汽车固态电池。

从战略层面看,随着汽车全行业确定电气化路线,领导者们必须开始考虑作为电动汽车核心部件的电池的未来发展方向。

目前来说,固态电池方面的投入竞争并不激烈。可如果固态电池一旦量产,整个动力电池江湖将会发生翻天覆地的变化。

固态锂电池的量产,将在续航和成本两个维度上,彻底击败燃油车,并真正拉开电动车替代燃油车的大幕。

全固态电池的生产工艺流程和技术跟当前的常规液态锂离子电池可能会完全不同,上游正负极等材料、固态电解质、设备、制程等环节都将发生深刻的变化,如果不能及时转变紧跟趋势变化,老玩家将面临淘汰的命运。

除了动力电池产业的上下游、制造产业,固态电池的量产还可能也会影响到其他的行业,飞行汽车将是固态电池落地的一个非常好的场景,谁能拒绝一个安全、安静、极快的交通工具呢?

固态电池的量产,将会是一次划时代的变革。

在新能源汽车第一次爆发的节点上,几乎所有的主流整车厂都错过了自建电池厂的机会,然后一直处于被动力电池供应商掐脖子的窘境。

现在第二次爆发的节点正在悄然靠近,谁会随之兴起?谁又会因之没落?

为此,晨哨集团整理了国内外已布局固态电池的企业短名单以及晨哨大买手平台相关项目,供投资者参考。

颠覆能源秩序:固态电池量产未来5-10年将集中爆发

晨哨大买手相关项目:

新能源汽车动力电池项目(固态锂电池、三元锂电池)股权转让

英国固态电池及高科技复合材料研发公司项目寻求中国战略投资合作伙伴

2019年12月19日,晨哨集团在莫干山组织开展了第三季裸心峰会,巴斯夫创投、壳牌风投、沃衍资本等知名企业及投资机构就新能源新材料领域未来十年的新兴产业投资机会展开了深入的交流与讨论,其中的亮点议题包括量子计算、固态电池、塑料回收等。近期晨哨并购公众号会陆续推出相关文章,想要了解更多内幕信息,敬请关注“投决荟”。

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