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新能源汽車和儲能賽道的發展正在狂飆。 4月28日 中共中央政治局召開會議，分析研究當前經濟形勢和經濟工作。新聞稿中提到，會議指出要鞏固和擴大新能源汽車發展優勢，加快推進充電樁、儲能等設施建設和配套電網改造。 來自頂層的關注和支持力度可見一斑。 動力電池是新能源汽車和儲能賽道快速發展關鍵中的關鍵。前段時間，我寫了兩篇文章分別分析了氟離子電池和鈉離子電池的發展情況。這兩種電池都是當前最前沿的科技創新范疇，通過研發電池內的新零部件和構成組合（尤其是正極材料），使得動力電池的成本進一步下降，性能參數提升。 雖然鈉離子電池已經出現在了量產車型中，但這兩者的發展進程還非常漫長，尤其是相對已經非常成熟的鋰離子電池來說。 本文中，我們再次把眼光放到鋰離子電池上，看看在這個細分領域有什么新的發酵點。
鋰電池的幾大技術發展方向 當前的主流鋰離子動力電池一般需要由正、負極材料、電解液、隔膜和集流體裝配而成。其中正極占總成本比重最大。 為了降低成本和提高性能，鈉離子和氟離子電池的研發者主要把心思花在正（負）極材料的改善上，其中最典型的變化就是以相對更加便宜的鈉離子或者氟離子來代替相對更稀有、更昂貴的鋰離子作為動力電池的最重要原材料。 但鈉離子和氟離子電池自身也有明顯的短板。比如，已經被使用在量產車型上的鈉離子電池在能量密度和循環使用壽命上相對磷酸鐵鋰電池都還存在較明顯的差距。 而氟離子當前還處于“紙上談兵”的階段，研發者依然掙扎于找到各構件的最佳組合和最有效方案。比如當前比較同行的方法是將鉍與氟離子在正極直接反應，然后在負極用鉛溶解于電解液與氟離子產生反應。這種組合會使得正極發生膨脹、結晶析出等問題，最終導致電池壽命下降，無法量產。 有問題就一定有人試圖解答。面對上述難題，很多企業和研發人員希望改進現有的非常成熟的鋰電池來提高性能參數，而不是另起爐灶。 固態電池就是在這個大背景下逐步發展起來的。 那么到底什么是固態電池呢？ 簡化地說就是將當前鋰離子電池中液態電解質改進成固態電解質，并完善其它配套構建的一種鋰離子固態電池。 那么為什么要改變液態電解液呢？ 液態電解液是當前鋰離子電池在安全性和能量密度上限方面出現短板的最核心因素。改變它就意味可以充分利用原有產業體系基礎上，做到電池性能的突飛猛進。 當然其中的技術參數和各種諸如“電化學窗口”、“耐熱極限”之類的專業研究肯定非常復雜，本文就不做學術上的解析了。各位只需知道一個概念：固態電池理論上比液態電池儲電量更高、安全性更高。 從發展路徑上，固態電池可以從兩個維度進行分類，從而有助于我們細看每個類型的前景。 （1）電解質是固態電池的核心革新領域，所以我們可以由不同電解質材料進行分類。綜合市面上的研報，當前的固態電池技術路徑可以分為聚合物、氧化物、硫化物三類。 當前，國內頭部企業多選擇研發門檻相對較低的氧化物固液混合技術路線；而日韓企業（豐田和LG等）大多選擇研發難度更高但性能提升潛力更大的硫化物固態電解質技術路線。 在這三個路徑中，固態電池的電化學性能、加工難度和經濟性等等都不同，導致各自的優缺點都不一。目前很難確認哪種路徑能夠占據主流成為最后的贏家，又或者三種是否都將長期共存。 （2）因為固態電池主要革的是電解液的“命”，所以自然可以按照電解質被取代程度的不同（在總質量中的占比）進行分類。如此，市面上固體電池的技術路徑可以是半固態、準固態、全固態三種類型。 從研發、量產難度以成本上講，全固態>準固態>半固態。所以固態電池的新產品出現路徑一定也是和所有創新產品一樣是由易到難進行的。 最近，寧德時代發布了號稱創新前沿電池技術的凝聚態電池，宣傳的單體能量密度最高可達500Wh/kg。 據寧德時代披露，該電池的電解液完全不同于普通液態鋰離子電池的電解液呈完全100%的液態狀態，而是一種半固態化的膠質狀態——就是一種半固態電池。該技術能夠幫助這款電池相對液態電解質鋰電池大幅降低熱失控風險，以及大幅提高能量密度。 許多人可能要問，既然全固態電池那么好，企業是否有必要量產過度階段的半固態電池？ 撇開全固態電池技術難度很高，短期內量產難度很大這個基本事實。半固態電池確實還有值得被量產的理由：半固態電池的循環性能及倍率性能優于全固態電池；半固態電池可以改善固態電池導電率低的問題；半固態電池目前的成本相較全固態電池更低，雖然兩者都比電解液鋰電池要高。
尾聲 固態電池研發上，當前世界的趨勢是日本和韓國獨步領先，中國緊隨其后。一句話總結就是日韓全力押寶，中國企業要看后勁。 日本是鋰電池的誕生地（由索尼首次實用），雖然后來的產業化發展并不杰出，但在新技術研發上的“匠心”一直很足，對固態電池也是如此。 據日媒援引Patent Result的數據，從2000年至2022年3月為止全球已公開的固態電池專利件數中，第一名是握有1331件專利的豐田汽車，第二名的松下控股則有445件，第三名的出光興產則有272件。日本企業獨占前三名，十強中有六家是日本企業，其余則皆韓國企業。（三星電子排第四、LG化學排第六） 豐田、日產和本田都公布了要在2020年代前中期開始量產搭載全固態電池的新能源汽車的計劃。不管是三元鋰還是磷酸鐵鋰，在當前主流的鋰電池銷售和研發上，日本廠商逐漸式微。這個大背景幾乎讓日本 “all in” 固態電池。 然而，最近也有日本知名學者指出，全固態電池還有很多技術難題尚未攻克，真正的純電動車實用化可能要在2030年后。 此外，液態鋰電池的技術進步也在繼續當中。特別是憑借物理結構、裝配工藝以及磷酸鐵鋰電極技術的不斷優化，傳統鋰電池的競爭力在短期內依然會保持領先——不管對哪種新技術來說都是如此。 隔壁老邢認為，像日本這樣在全固態電池上長袖善舞可能并不是最優的選擇。我們更應該四面出擊，不放過任何一個細分行業的發展，在鈉離子、氟離子、全固態電池以及任何有潛力的賽道里“高筑墻、廣積糧”，等待出擊的時機。 【免責聲明】本文僅代表作者本人觀點，不構成任何投資建議。
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來自： 新用戶83476033 > 《新能源車》
