全球車企提速固態(tài)電池的商業(yè)化

當(dāng)前，全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奔涌如潮，各家車企都爭相在這一新的賽道搶占先機。由于傳統(tǒng)的動力鋰電池在能量密度、安全性方面的局限，性能更為強大的固態(tài)電池成為未來頗被看好的研發(fā)方向。

進(jìn)入2020年，固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)程似乎正在加速。近日，豐田與松下合作成立了一家合資公司，新公司將從今年4月開始運營，開發(fā)生產(chǎn)固態(tài)電池。其實，豐田早在2008年就已經(jīng)開始了研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)之路。2014年豐田就透露2025年左右要實現(xiàn)固態(tài)電池汽車量產(chǎn)。豐田執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官寺島茂樹在今年東京車展前夕透露，豐田將在2020年東京奧運會期間推出一款搭載固態(tài)電池技術(shù)的新能源車。

在固態(tài)電池的研發(fā)上，以豐田為代表的日本企業(yè)最為積極。事實上，日本從2018年開始舉全國之力研究車載全固態(tài)電池，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）啟動的開發(fā)全固態(tài)電池的項目，2018-2022年將投入100億日元，吸引豐田、日產(chǎn)、本田技術(shù)研究所等汽車廠商以及松下、杰士湯淺等電池企業(yè)共同研發(fā)。該項目致力于固態(tài)小型電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商用化，而其中豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域擁有大量專利，占據(jù)全球固態(tài)電池專利數(shù)量13%，是全球擁有專利數(shù)量最大的企業(yè)。

除了豐田外，前不久戴姆勒與加拿大魁北克水電公司宣布建立合作關(guān)系，共同開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。雙方合作目的是測試新材料，加速固態(tài)電池量產(chǎn)應(yīng)用。戴姆勒方面表示，電池是電動汽車的關(guān)鍵零部件，固態(tài)電池將是下一個關(guān)鍵技術(shù)。一旦該固態(tài)電池達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)，將在戴姆勒旗下電動汽車上使用。據(jù)戴姆勒方面透露，2020年有可能看到乘用車固態(tài)電池原型產(chǎn)品。

在國際上，全球知名車企包括雷諾、寶馬、大眾、現(xiàn)代等也都已經(jīng)大量投資固態(tài)電池。雷諾汽車表示，到2025年旗下電動汽車可能會使用鈷含量為零的固態(tài)電池；大眾也在2019年宣布將于2025年前生產(chǎn)固態(tài)電池；而寶馬積極和Solid Power在固態(tài)電池方面深度合作，有望于2026年實現(xiàn)固態(tài)電池突破性進(jìn)展并隨后量產(chǎn)；現(xiàn)代汽車則選擇投資初創(chuàng)固態(tài)電池材料企業(yè)Ionic Materials來布局，預(yù)計2025年可實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。

近年來，包括中國、美國、歐洲等在內(nèi)的全球市場已經(jīng)發(fā)生了眾多新能源汽車自燃起火事故，涉及特斯拉、蔚來、比亞迪等知名電動汽車品牌。由于傳統(tǒng)鋰離子電池采用的是有機液體電解液，在過度充電、內(nèi)部短路等異常的情況下，電池容易發(fā)熱，造成電解液氣脹、自燃甚至爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。而全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問題，是電動汽車和規(guī)模化儲能理想的化學(xué)電源。

按照《中國制造2025》確定的技術(shù)目標(biāo)，2020 年鋰電池能量密度到 300 Wh/kg，2025 年能量密度達(dá)到 400 Wh/kg，2030 年能量密度達(dá)到 500 Wh/kg?；诂F(xiàn)有體系鋰電池的能量密度雖然可以達(dá)到300Wh/Kg，但是很難繼續(xù)提升。中國科學(xué)院院士歐陽明高曾表示，基于各國動力電池技術(shù)路線的比較，短期來看是液態(tài)電解液的鋰離子電池，發(fā)展高鎳三元正極和硅炭負(fù)極，中長期將從液態(tài)電解質(zhì)電池逐步過渡到全固態(tài)電池。

值得注意的是，在固態(tài)電池的應(yīng)用推進(jìn)上，國內(nèi)車企也表現(xiàn)出極大的興趣，其中造車新勢力可堪稱先鋒。

其中，蔚來汽車與輝能科技于2019年8月達(dá)成戰(zhàn)略合作，雙方將共同打造采用輝能MAB固態(tài)電池包的樣車。未來隨著樣車下線，雙方將就固態(tài)電池包的生產(chǎn)合作展開更為深入討論。同年9月，愛馳汽車與輝能科技達(dá)成合作協(xié)議，雙方將共同開展固態(tài)電池作為車載動力電池相關(guān)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。同年10月，哪吒汽車正式與清陶能源達(dá)成全面深度合作，共同推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用，并加快在新能源汽車上的商業(yè)化落地。

此外，天際汽車于2019年年初展出了國內(nèi)首輛配裝固態(tài)電池的電動汽車ME7樣車。天際汽車董事長兼CEO張海亮表示，天際固態(tài)電池將于2021年批量生產(chǎn)并裝車上市，電芯能量密度可以超過300Wh/kg。

事實上，在中國全力研發(fā)固態(tài)電池已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面。2019年12月，國家工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見稿），在“實施電池技術(shù)突破行動”中，加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為“新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程”。

不過，固體電池的風(fēng)口雖將要到來，但是業(yè)內(nèi)預(yù)計，固態(tài)電池技術(shù)真正成熟可能需要等到2025年前后，真正具備量產(chǎn)能力可能需要等到2030年前后。而到了2030年，全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh。