寻求报道

锂价1年涨10倍,比亚迪、蜂巢等50家企业布局千亿固态电池赛道,下一个宁王会是谁?丨什么值得投

曹文密 04月29日 深度报道
电池的竞争是材料江湖的厮杀。
2021年,锂电池原材料疯涨。碳酸锂的价格从2021年初的5.46万元涨到了2022年3月的51.65万元/吨,涨了10倍;国内电解钴现货均价报57万元/吨,较去年初售价涨了超93%;国内市场的镍价格自2022年以来已经累计上涨了50%以上。
大批电池厂家承压提价,新能源车企应声上涨。2022年3月,特斯拉、比亚迪、小鹏等新能源车企陆续发出涨价通知,各车型涨幅不一,少则数千,多则过万。
动力电池是新能源汽车的“心脏”,占整车成本 30%-40%。电池作为驱动力,重要程度不言而喻,锂、镍、钴等原材料价格上涨,直接影响到动力电池的生产与制造成本,并最终反映到汽车的终端零售价上。
经过数十年迭代,商业化动力锂电池已非常成熟,不过,无论是磷酸铁锂电池,还是三元锂离子电池,都是液态电解液的锂离子电池,理论的最高能量密度就是350Wh/kg,如果再加上各种电池管理系统,能够做到全系统300Wh/kg,就已到极限。但新能源电动汽车发展迅速,对电池的能量密度、比容量、安全性都提出了更高要求。如果电池系统的能量密度不能突破400Wh/kg门槛,无法消灭里程焦虑,也难以撼动燃油车的市场。
一头是锂电池原材料疯涨,一头是锂电池能量密度即将触顶。多重因素交叠,加速电池巨头和新锐初创企业开始布局新的电池技术体系:半固态电池、全固态电池、钠离子电池、氢燃料电池。
其中,固态电池作为下一代动力电池技术的制高点,吸引了全球共有超过50家企业布局研发与投资:锂电头部宁德时代、国轩高科、欣旺达等;初创企业清陶、卫蓝、辉能等;大众、现代、宝马、丰田、通用等国际车企也纷纷通过投资合作布局固态电池。
2022年以来,已有7家国内外固态电池生产商获得了新投资。高能时代、太蓝新能源、恩利动力等固态电池企业相继获得来自碧桂园创投、中金系等的大笔融资;美国固态电池初创公司Factorial Energy更是获得奔驰领投的2亿美元D轮融资……
但目前固态电池企业的产品都未能量产落地,氧化物、硫化物、聚合物等几种技术路线各有利弊,国内外企业基于自身技术实力与判断选择了不同技术体系,对于哪种技术体系能成主流,也观点不一。
固态电池企业谁能率先实现量产落地?赛道何时会迎来爆发期?哪种技术路线会成为未来大势?谁会成为下一个主流电池体系的“宁德时代”?

▶ 带着这些问题,小饭桌采访了:

SES(麻省固能)创始人 胡启朝

金羽新能创始人 黄杜斌

金沙江联合资本副总裁 冯语欣

顺为资本副总裁 齐天宇

中国化学与物理电源行业协会秘书长 刘彦龙

某一线机构投资人 陈新

梧桐树资本投资总监 刘宝

▶ 本文核心观点提示:

1. 无论是半固态还是全固态电池,它们都只是手段而不是目的,都是为了提高安全性,上更高能量密度的正负极。

2. 锂电池的最高能量密度理论上最高只能到350Wh/kg,已到瓶颈期,固态电池能承载更高能量密度的正负极,因此成为下一代动力电池的代表技术。

3. 在供货的成熟锂电池企业,竞争点多是在拼谁的生产管理更精细化、谁的性能和一致性更高、谁的成本结构好,能快速释放电池产能。

4. 对于固态电池初创企业来说,核心考核的能力有三点:研发实力、产品落地能力、客户资源。

5. 电池产业链上的新技术非常多,投资的核心逻辑是看技术转为大规模应用产品的路径是否能走通。

6. 中国建立氧化物固态电池生产线的企业相对多些。从产业化速度来看,氧化物体系进展最快,硫化物体系紧随其后,高能聚合物体系仍处于实验室研究阶段。

7. 车企不在乎电池企业是新技术还是老技术路线,只看批量上车后的运行状态以及成本。

固态电池赛道的玩家,锂电巨头、初创企业、车企“三国鼎立”

目前全球共有超过50家企业在布局研发固态电池,主要分为三类:锂电头部企业、初创企业、车企。锂电头部企业代表企业包括宁德时代、中创新航、国轩高科、蜂巢能源、赣锋锂业、欣旺达、天齐锂业等;初创企业国内包括清陶、卫蓝、辉能等;国外则有Quantum Scape、Solid Power等;大众、现代、宝马、丰田、通用等国际车企纷纷通过投资合作布局固态电池。其中:
● 国内以锂电巨头和初创企业为主,参与者包括中科院化学所、中科院青岛能源所、中科院宁波材料所等研究机构,赣锋锂业、宁德时代等电池企业,一些汽车零部件厂商和新能源厂商也加快了进入固态电池的跨界投资的步伐,比如万向集团、比亚迪等企业。
● 欧美大多数国家政府采取拨款助力固态电池研发,国家科研机构及固态电池初创企业是主力,欧美车企多选择与专业的初创公司合作来布局固态电池;
● 日本车企在固态电池上的研发起点相对较早,企业依靠自身优势组建研发团队。最早入局的丰田在2008年就与固态电池创企伊利卡(Ilika)展开了合作;
● 韩国电池企业选择纵向联合,其制定了在2025年实现全固态电池商业化的目标。2018年11月,韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI就组成联盟,共同开发包括固态电池的下一代电池核心技术。

车企参与多采用投资 startup 的形式:大众投资 Quantum Scape,雷诺-日产-三菱联盟投资 Ionic Material,福特、宝马、现代投资 Solid power,北汽、上汽投资清陶,蔚来、天际、爱驰合作辉能科技。车企曾集体错过了液态锂电的布局先机,因此纷纷主动布局固态电池,推动固态电池早日实现商业化,以摆脱在这一核心零部件上受制于人的局面。

市场方面,研究机构预测,2028至2035年,采用固态电池的电动汽车将增长37倍,而固态电池的成本将下降至每千瓦时40美元(约合人民币258元),甚至低于液态电池。
国海证券预计,2021-2030年全球固态电池出货量将高速增长,至2030年或将突破250GWh,市场空间有望达到1500亿元以上。
固态电池体系的优势与挑战

(1)与锂电池相比,固态电池有哪些优势?

42ab6a323ad35b08b4a94b8225485fef.png

- 传统锂电池和固态电池对比 -

首先从电池的基础定义和生产环节看:

● 电芯是一个电池系统的最小单元。多个电芯组成一个模组,再多个模组组成一个电池包,这就是车用动力电池的基本结构。

● 电池的构造有外壳、上盖、极板、隔板、汇流排、极柱、过桥保护板、端子等部件组成。

● 锂电池按用途可分为动力电池、消费电池、储能电池。根据中国化学与物理电源行业协会(CIAPS)统计,2020 年全球锂电池装机量达 260GWh,其中动力锂电占比74%,消费锂电占比19%,储能占比7%。

● 锂电池按形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等,其生产工艺有一定差异,但整体上可将锂电制造流程划分为前段工序(极片制造)、中段工序(电芯合成)、后段工序(电芯激活检测、电池封装),锂电池的生产工艺流程较长,生产过程中涉及有 50 多道工序。

● 锂电池的设备(精度、稳定性、自动化水平)、制造工艺和生产设备都是影响电池性能的重要因素。

● 锂离子电池是一个复杂的体系,包含了正极、负极、隔膜、电解液、辅材(集流体和粘结剂、导电剂等)。

锂电设备会将正负极材料、隔膜材料、电解液等原料通过有序工艺进行加工制造,制成电池。在锂电产线中,前段、中段、后段设备的价值占比约为4:3:3。其中,涂布、卷绕以及化成分容检测设备分别为前、中、后段最关键的设备,其价值量占比分别达 20%/15%/20%。

208815ec50ce8101d683e6a83b1f4804.png - 锂电池产业链图谱 -

固态电池的定义主要在于电解质中液体电解质的占比量。全固态电池意味着将现有电池体系中的液态电解质,完全替换为固态电解质。
锂电池根据电解质不同可以分为液态、半固态、准固态、全固态四大类,后三种可统称为固态电池。锂离子电池则主要采用液态电解质。
液态/凝胶态只含有液体电解质,半固态(Half solid)液体电解质质量百分比<10%,准固态/类固态(Nearly solid)液体电解质质量百分比<5%,全固态(All Solid)不含有任何液体电解质。

● 目前的技术发展遵循半固态→准固态→全固态发展的路径。

● 其正极材料一般分为:三元锂、硫酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂。

● 负极材料一般为:金属锂、碳族、氰化物。

● 其中,正极材料里三元材料由于能量密度优势,占比较高。负极材料里由于金属锂负极材料具有高容量和低电位的优点,成为了全固态锂电池的主要负极材料。采用金属锂做负极,有望提升40—50%的能量密度。目前,全球锂盐产能主要集中在我国,占比约 70%。产能利用率超60%。

● 电解质分为三个体系:氧化物、硫化物、聚合物。

● 封装方面,目前车规固态电池多采用软包方式。

ecf4df751f4a3c4900cd52d5b330adbe.png

- 电池结构设计 -

目前,固体电池和锂离子电池在正负极材料上差别不大,电解质材料是全固态锂电池技术的核心,电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数。
和电容器之类的装置直接存储电子不同,锂离子电池是通过化学反应来存储和释放能量。充电时,电池正极上锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极并嵌入。当我们使用电池时(即放电时),嵌在负极的锂离子脱出,运动回正极。随着充放电,锂离子在正负极两端来回奔跑。因此,需要在这个化学体系里,找到一个稳定的区间,让锂离子踏踏实实的工作,保证系统的安全。然后还需要压榨系统的极限,让不直接参与反应的辅助材料越少(越薄)越好。
现在的液态锂离子电池体系需要在成本、容量、性能、密度、安全、规模生产效率之间找到平衡点,这其中最大的冲突就是性能与安全的平衡。现有体系的锂电池为了提高能量密度,耗费大量的精力在材料选型、电解液调整、结构设计上,这种追求平衡也部分牺牲了电池的稳定性和寿命。
由于锂离子电池采用的是液态电解质,低温环境下电解质的流动性变差,放电和充电的过程都无法顺利进行。当锂离子电池内部的温度异常升高时,PE隔膜还会熔化形成隔膜阻断,锂离子集中穿过形成大电流,导致正负极短路并发生起火、爆炸等危险。
而固态电池体系里液体电解质的占比大幅度降低趋近于无,因此能达到更高的能量密度、更高的稳定性,更长的循环寿命,能从根本上解决锂离子电池无法解决的几大问题,被认为是最具前景的新一代动力锂电。
固态电池的优势主要为:

● 高能量密度:电化学窗口可达5V以上,高于液态锂电池(4.2V),可匹匹配高能正极和金属锂负极,大幅提升理论能量密度;高安全性:不可燃、 耐高温、无腐蚀、不挥发;

● 柔性优势:可制备成薄膜电池和柔性电池,更简易安全;

● 循环寿命长:固体电解质有望避免界面膜和锂枝晶刺穿隔膜的问题,循环性有望提升;

● 工作范围宽:无机固体电解质最高温度能到300℃,大大降低热失控风险;体积小,体积能量密度较液态锂电池(石墨负极)提升70%以上,达到500Wh/kg,缩短正负极间距,降低电池厚度。

但与此同时,固态电池存在快充难、技术落地慢和成本高等缺点。
(2)氧化物、硫化物、聚合物技术体系各有优劣
动力电池的核心技术指标包括能量、能量密度、充放电倍率、循环寿命、安全性、一致性、可靠性等多项指标。
金羽新能创始人黄杜斌提到,固态电池企业的核心考核指标是,产品是否符合车规电芯标准、对关键材料的把控以及批量生产的能力。
在生产工艺方面,全固态电池的正极和负极的制造步骤,与常规锂离子电池差异不大:
首先,将固态颗粒形式的活性材料、导电剂和结合剂与溶剂以预定比例混合,以制造具有低流动性的混合浆料。
随后,将浆料作为薄膜涂覆在金属集流器上,然后进行干燥和按压。
不同之处在于,在浆料制造步骤中,全固态电池需进一步混合固态电解材料。
由于是固-固物理接触,固态电解材料与活性材料之间的界面接触形成比液态电解液与活性材料之间的形成更困难。
而由于活性材料层的结合剂干扰了活性材料与固态电解材料之间的界面的形成,电阻大大增加,这会降低全固态电池的实际输出能力。
这导致使用固态电解材料的电池的锂离子导电率可低至10^-5S/cm,这甚至远低于使用液态电解液的电池的锂离子导电率(10^-2S/cm)。
因此导电率成为考核固态电解质的重要因素,在氧化物、硫化物、聚合物中,硫化物的导电率最高,氧化物次之,聚合物排最后。 
024fd1954fae782aea3fff97fce58179.png

- 电解质类型 -

acd8af08c6983ba0f5c878ec0fa38a90.png

- 国内外布局新电池技术体系的企业 -

固态电池的三个主要技术路线,相比较而言,氧化物材料的柔韧性比较差,界面接触较差,这会导致界面阻抗增加;聚合物则存在着导电率过低的问题,比现在液态电解质的导电率低4-5个数量级;硫化物固态电池则面临电解质对空气敏感、制造条件苛刻、原材料昂贵、规模化生产技术不成熟等问题。
a08918bbf7c45d31d4050658657d19e6.png

- 电解质三个技术路线对比 -

氧化物和硫化物电解质,属于多孔隙的陶瓷材料,材料比较脆,想要加工成很薄的电解质难度不小,稍有不慎就断了。即使能加工,现有的工艺水平和设备能力,提升成品的良率难度不小。
其中,日韩企业多采用硫化物固态电解质技术路线,中国企业多以氧化物路线为主,欧美企业发展则较为均衡,如宝马福特押注的Solid Power,主要研发基于硫化物的全固体电池,Quantum Scape固态电池走的是氧化物路线。不过,无论采用哪种电解质材料,想要实现量产,都存在巨大的挑战。
从全球来看,50多家制造企业、初创公司和高校科研院致力于固态电池技术,但均尚未实现大规模商业化。欧美主要是聚合物体系,美国侧重固液混合技术。在亚洲,中日韩主要是氧化物、硫化物体系。中国建立氧化物固态电池生产线的企业相对多些。从产业化速度来看,氧化物体系进展最快,硫化物体系紧随其后,高能聚合物体系仍处于实验室研究阶段。

(3)研发上:材料科学没有进步,电池就没有进步

在固态电池领域较为领先的日本丰田已经完成了固态电池制造,预计在2025年实现量产。根据三星SDI的数据,目前日本占据全固态电池技术相关国际专利的68%,位居全球第一,其次是占比16%的美国和占比12%韩国。
在国内固态电池专利数量方面,数据显示,比亚迪以76项专利居首位。排在第二至第六位的分别是清陶能源(63项)、蜂巢能源(55项)、卫蓝新能源(25项)、宁德时代(21项)、亿纬锂能(9项)。
丰田环保汽车整体共有115人,而固态电池相关有111人,在固体电解质方面,硫化物系固体电解质的专利数量最多。
除了丰田,比亚迪是第二个最早开始研发固态电池的车厂,专利数稳居国内第一名。2016年开始研发,于2019年7月申请了固态锂电池技术性专利。

据其专利摘要,比亚迪固态电池相关专利涉及提供一种正极材料,为核壳结构,所述核为正极活性物质,所述壳包括含锂过渡金属氧化物和Ti2O3,所述含锂过渡金属氧化物的离子电导率高于108S·cm1,高于3.0V电压下所述含锂过渡金属氧化物可脱锂生成氧化物,所述氧化物的电子电导率高于106S·cm1。

初创企业中,成立于2016年的卫蓝新能源,脱胎于中科院物理研究所,背后站着“中国锂电第一人”——82岁高龄的院士陈立泉,他也是宁德时代董事长曾毓群的导师。卫蓝选择氧化物固态电池路线,技术布局分布在无机固体电解质、硅基负极材料、电解质膜、锂铝合金等细分领域。目前,卫蓝计划2022年量产单次充电续航1000公里的混合固液电解质电池;

成立于2014年的清陶,由清华大学博士李峥与博士生导师南策文教授、同学冯玉川创办。2017年开发出固态电池样品,2018年建成全国首条可量产固态锂电池产线,0.1GWh固态电池产线投产,2019年在特种安全领域实现了批量供货,2020年,宜春一期1GWh固态电池产线投产,宜春二期9GWh预计在2022年投产。

SES(麻省固能)创始人胡启朝提到,宁德和LG新能源这样的行业巨头主业依旧是传统锂电,布局下一代电池是在未雨绸缪,只是投入的人力和资源可能有限。而专注于研发下一代电池的初创企业,在选定技术方向后,不论遇到多大难题,都只能背水一战,去解决问题,否则很难杀出重围。

对于巨头来说,投入几亿美金去做新技术研发不会引发内部阻力,如果真正砸下数十亿美金,肯定会遇到传统锂电和新电池部门竞争资源的情况。这种情况,给成长中的下一代电池企业留出了机会。

国轩高科董事长李缜提到,"没有材料科学进步,就没有电池科学进步。国轩高科2000多名研发人员中,有近1000名研究人员是做材料科学研究。材料科学将成为新能源汽车主体。”

牛津大学教授Peter Bruce认为:“目前固态电池的确进步很大,但还有很多问题要解决。只有当固态电池比锂电池明显强很多时,汽车企业才会全面接受它。”

(4)落地:多数企业2025年实现量产

需求增长、政策加持、热钱涌入的多重加持下,动力电池厂商纷纷都增资扩产:
● 2021年,我国新能源汽车销量达352.1万辆,同比增长1.6倍,占新车销售比例为13.4%。新能源车的销量快速增长,带动动力电池装车量攀升。
● 研报显示,我国动力电池装车量从2015年的15.7GWh增加至2021年的154.5GWh,年复合增长率达 46.4%。2022年1-2月,动力电池装车量达29.9GWh,同比增长109.7%。
● 2022年一季度,宁德时代、欣旺达、蜂巢能源等纷纷投资数十亿建设新项目,一季度国内动力电池新投建项目共计29个,总投资金额高达3391.1亿元,规划动力电池产能近877GWh。
在旺盛的市场需求下, 固态电池企业也在加速量产落地的进程。
在应用方面,小部分企业选择先切入对成本敏感度较小的微电池领域:
如金羽新能已推出用于消费电子和无人机动力电池领域的产品,首批交付客户电池产品 310Wh/Kg,10Ah容量,7C放电,一期设计年产能200MWh。企业计划未来推出动力型全固态电池。
高能时代则规划,2022年推出5Ah和20Ah电芯,面向3C及无人机用的全固态锂电池;2023年,发布60Ah的大电芯,建成小规模量产能力;2024年推出100Ah大电芯,用于量产的动力型全固态电芯。
多数企业选择一开始推出动力型大电芯。目前国内实现"供应"的固态电池企业有辉能科技、清陶能源等,多数企业计划在2025年实现全固态电池的量产,部分半固态电池企业于2023年前可完成量产落地。
全固态电池当前的成本被认为比锂电池高4倍以上。彭博新能源财经预计,固态电池将首先在高端电动汽车中采用,其成本将在2032年逐渐下降至与传统锂离子电池的同等水平。
无论是半固态、固态电池还是固态的电解质,都只是手段而不是目的,都是为了提高安全性,上更高能量密度的正负极,因此赛道企业的选择各有不同。
SES(麻省固能)创始人胡启朝介绍,早期SES选择了全固态锂金属电池路线,后来2015年拿到通用投资,通用告诉我们:“车企真正在乎的有两点,第一是安全成本,美国车企用磷酸铁锂做正极,核心考虑就是成本;第二是上车后的运行状况。”
虽然全固态电池的研发颇为热门,但多年来因为仍存在基础难题而距离商业化遥遥无期。于是在2015年,SES放弃了全固态锂金属电池路线,开始利用一种更加安全的高浓度锂盐电解液,开发区别于早期第一代锂金属电池的新型锂金属电池。2019年,SES在锂金属电池解决方案中增加了软件,来监测电池生产过程中以及上车后的运行数据。
SES(麻省固能)创始人胡启朝认为,消费级电池和动力电池的系统很不一样,一方面,初创企业要考虑自己的技术路线是否能兼顾消费级电池和固态电池,宁德和LG有做消费级产品,但他们和初创企业路线不同;另一方面,车规级固态电池的技术指标与测试严格,初创企业需要全力以赴,才有可能胜出,很少有初创企业还有剩余精力去消费级产品。
多位采访对象达成的共识是,瞄准一个场景,就要围绕这个场景的应用专注研发产品,优化设计。对于动力电池来说,固态电池或电解质只是一个手段,核心目的是为了解决客户的痛点。
全固态电池大致可划分为氧化物、硫化物和聚合物基电池,到2030年,预计这些电池将各自占该领域的18%、29%和37%,而混合全固态电池占13%的市场份额。
根据Grand View Research的报告,2030年全球固态电池市场空间有望达到1500亿元,中国固态电池市场空间约200亿元。

(5)产业化难题:成本、正负极材料、电解质导电性、工艺设备

在顺为资本副总裁齐天宇看来,不论是半固态还是准固态电池,作为未来全固态电池的过渡解决方案,都有产业价值。
无论企业一开始选择了哪种不同的技术体系,核心考量的因素都是安全、成本,以及性能,无论是氧化物、硫化物还是聚合物,在结合实际的产业化与工程迭代后,大家的技术在变得更为成熟的同时也在趋近。
金沙江联合资本副总裁冯语欣提到,电池产业链上的新技术非常多,投资的核心逻辑是看技术转为大规模应用产品的路径是否能走通。
往回倒看十年锂电池行业,磷酸铁锂的早期领先公司美国A123、三元材料的倡导者Boston-Power,当时技术非常领先,现在公司都没了。不是技术不行,是产业化的道路没有走出来。
举个例子,现在硅碳负极非常热门,材料公司都在做,因为硅的理论克容量比石墨高约10倍。但是硅本身有很多问题,比如分子排列结构导致的膨胀系数高,导致循环寿命低、首次库伦效率低等。那多数企业就去研究各种方法去解决硅的膨胀问题。我们一直关注的一个项目,他用的硅是无定型分子排列,没有膨胀的问题,首效也很高,把现有硅材料的问题全绕过去了。但是已经四年了,它依旧没能产业化。目前只能做到公斤级,还无法做到吨级的产出,没有实际应用的意义。
SES(麻省固能)创始人胡启朝认为:不同研发测试阶段,要过的坎不同,只有全部跨过,才能是真正将满足车企需求的产品量产落地。
在A样品阶段,主要难题是技术的指标是否达到要求。电池是一个系统性工程,性能的均衡很重要。能量密度高但循环差、循环好但密度低、或者是电池很小,这些类型都不能算达标。
到B样品阶段,核心考量就是技术成本。苹果也做过全固态锂电池,但这个电池的成本是手机的十倍。类推到车,如果成本过高,根本无法普及。供应链方面,也要把握核心设备、新材料(适配的负极)的成本。
到C样品,供应链全打通后,在上车后,主要看的是运营。车企不在乎你是新技术还是老技术路线,只看批量上车后的运行状态以及成本。
SES(麻省固能)创始人胡启朝认为,除了电池回收外,软件、AI、区块链等新技术会在电池的开发和制造中扮演越来越重要的角色。比如记录原材料产地、品质、追踪电池上车后的寿命、安全、判断电池是报废还是可以继续利用之类的软件。“AI在电池开发过程中的作用很重要,比如电解液配方可能有1000种配比,如何去测试找到更合适,是否有漏掉的,这些都可以用AI去设计、测算、调试,从而使研发过程更加高效。”
金羽新能创始人黄杜斌认为,产业链上黏液剂、工艺设备方面还需要提升。对于初创企业来说,初创企业前期开拓供应链、后期拓宽客户资源相对较难。行业的供应商对订单数额要求高,对指标的要求高精尖,企业前期很难快速地打通整个链路。

投资方向:电池产业链、钠电、燃料电池

多位采访对象提到,电池产业链、电池回收、电池管理软件等领域还存在许多投资机会。

金沙江联合资本副总裁冯语欣表示,投初创企业,想在八到十年内就能够开花结果是一个很难的事情,比如固态电池企业。颠覆性技术的产品化商业化是一个长周期的事情,很烧钱。有很多项目会找到能够持续盈利的市场方向,成为一个好的生意,但财务投资人的不会只是投一个好的生意,而是要投未来有高成长、引领行业发展的项目。

金沙江联合资本副总裁冯语欣提到,对锂电池来说,液态锂离子电芯的早期投资机会已经不多了,正负极材料、电解液、隔膜、电池热管理方案还有一些机会。

电池行业是一个资源消耗行业,随着产量增加,消耗的金属材料越多,成本增加是大趋势,规模摊薄成本效应并不明显。2021年,电池行业核心材料价格的非理性的上涨,警醒企业现在除了要关注如何去提升能量密度等技术性能指标外,更重要的是如何让电池材料真正的循环利用起来,把废旧电池还原成生产材料,这样才能大幅缓解资源紧张的问题。

● 据公开资料显示,2021年8家锂电上市企业净利润最率最高为21.8%,最低-21.38%,平均值为4.26%。6家原材料上市企业净利润最高36.03%,最低10.83%,平均值为20.25%。4家隔膜上市企业净利润率最高34.7%,最低16.49%,平均为21.61%。

● 从数据可以看出,2021年原材料和隔膜企业净利润增长幅度最大,电池企业利润或多或少被蚕食。

电池回收的核心技术不难,主要考验的是工程化能力。

SES(麻省固能)创始人胡启朝认为,除了电池回收外,软件方面也有机会。比如记录原材料产地、品质、追踪电池上车后的寿命、安全、判断电池是报废还是可以继续利用之类的软件。“AI在电池开发过程中的作用很重要,比如电解质配方可能有1000中配比,如何去测试找到更合适,是否有漏掉的,这些都可以用AI去设计、测算、调试。”

除了固态电池外,头部和初创企业也在积极布局其他体系的电池:

● 钠离子电池:宁德时代、欣旺达、中科海钠等。

● 其中,宁德时代已发布了第一代钠离子电池,电芯单体能量密度达160瓦时/千克,常温下15分钟可充满80%的电量,零下20摄氏度的低温环境,可实现90%以上的放电保持率。

● 成立于2017年的中科海钠已在建设全球首条钠离子电池规模化量产产线,产能规划为5GWh,一期项目计划于2022年投产。值得注意的是,无论是中科海钠还是卫蓝新能源,都与中科院物理研究所关系密切。

● 氢燃料电池:北京亿华通;北京氢璞创能;上汽;新源动力;明天氢能;国鸿氢能;电堆方面,出现了一些金属堆企业,比如氢晨,清能,骥翀氢能等。

(1)燃料电池:

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙提到,燃料电池现存两大难点,一是成本,生产方面从提取纯净的氢、运输体积大的氢气罐到注入这些环节成本都较高,二是基础设施加氢站不够,不如锂电池的充电桩普及,因此目前燃料电池多应用于重载卡车、客车等方面。

刘彦龙介绍,燃料电池不像锂电池产业链那么完整,中国企业在一些关键材料和设备方面,还有一定差距。比如膜电极,在性能稳定性和寿命方面比国外有差距。高压储氢罐,国外能做到70兆帕,国内目前只能做到35兆帕。高压的一些储氢链上,因氢气容易泄露,因此对设备要求很高,加注设备、密封设备很多都依赖进口。这些领域都有新的投资机会。

(2)钠离子电池:

刘彦龙提到,钠离子的正极材料使用碳酸钠,碳酸钠是成熟的大宗商品,不存在供应问题,旦负极材料目前相对较难。车企最看重的指标是性能、寿命、成本。钠离子电池在性能方面目前不太能满足上车的需求,多用于储能领域。

梧桐树资本投资总监刘宝曾做过4年电池研发,从产业转投资,19年开始关注储能领域的机会。他开始关注钠离子主要考量两个因素,一是锂是一种稀缺资源,价格会维持相对较高的位置,二是锂资源全球分布的不均匀,中国锂原材料对外依赖程度超70%,存在“卡脖子”风险。

刘宝提到,钠的原子半径、原子量、电极电势都比锂要大,导致钠离子电池的能量密度低于锂离子电池,但钠电池的高低温性、倍率性能、安全性比锂电池好,循环次数也在不断提升。可以预见,钠离子电池会是继锂电池之后第二个大规模产业化的一个电化学储能技术。因此梧桐树资本在2019年投了中科海钠。

工艺方面,虽然钠电的正、负极材料需要重新开发,但钠电池的正极材料也是层状氧化物,其合成工艺和锂电池正极材料没有本质区别;此外,钠电池生产制造工艺和锂电池生产制造相同,钠电池可以沿用整套锂电池的产线,无须重新开发设备。

技术路线方面,刘宝介绍,层状氧化物和普鲁士蓝/白各家企业都在研究,目前层状氧化物已实现批量产业化。

钠离子电池的能量密度低是最大短板,只有找到低成本技术路线,钠离子电池才能实现高性价比,才具备竞争优势。镍的活性很高,能量密度会更好,但是价格高,镍铁锰基正极材料价格较高,而中科海钠在国际上首次发现铜铁锰基层状氧化物正极材料,铜价格更低,材料成本更低。

据刘宝预测,储能市场10年后将有可能达到5000亿。

某一线机构投资人陈新却不那么看好钠离子电池,钠离子的循环寿命目前只有实验室的数据,目前几乎还没见到装机的产品。

另外就是钠离子电池负极,硬碳的工艺成本目前尚未降下来,加上硬碳循环寿命不好,所以导致钠虽然便宜,但把便宜的钱折算到电池的整个寿命里,不见得综合成本更低。

总结

综合来看,不论是选择钠离子、燃料电池、或是固态电池,对于初创企业来说,核心考核的能力有三点:研发实力、产品落地能力、客户资源。

就固态电池而言,具体可以分为:

● 团队配置:科研实力与团队能力是否均衡。

● 研发经验:过去的研发与现在的适配度。

● 产品能力:技术体系是否能满足车规电芯标准、产品上车后的性能、安全、稳定性与循环寿命。

● 规模化量产:对关键材料如电解质的研发落地、批量生产的一致性、成本,产能是否满足客户需求。

顺为资本副总裁齐天宇提到,目前的供需是结构性的不平衡,许多小电池厂拿不到订单,大家都去买宁德时代等头部企业的电池。小电池厂的产能是空置的,而这些产线投资和维护成本昂贵,造成了很大的资源浪费。

当前在供货的成熟锂电池企业,竞争点多是在拼谁的生产管理更精细化、谁的性能和一致性更高、谁的成本结构好,能快速释放电池产能。谁能交付品质更高、量更多的电池,谁就胜出。

齐天宇认为,固态电池目前还处于早期技术发展阶段,装车后的实际运行效果很关键,从这个角度看,拥有更深厚的技术积累、更强的工程经验的团队更有优势。

某一线机构投资人陈新认为,固态电池有两个差异化优势,一是安全,二是可以承载更高能量密度的正负极。把固态电池理解成为一种“平台”会更好,它的材料搭配可以有成百上千种,但核心都是为了满足车企的需求。

比起锂离子电池,锂金属电池在续航上的表现更加出色。目前,锂金属电池还在商业化应用的早期阶段,未来它的优点或将先在SUV车型上体现。胡启朝认为,动力电池从最初的铅酸电池到后来的镍电池,再到当前市场应用最广泛的锂离子电池,未来的方向会最终走向锂金属电池,长期来看锂金属电池可以完全替代锂离子电池。

某一线机构投资人陈新认为,固态电池企业的竞争力要看综合实力。目前国内充电基础设备尚不完善,如果固态电池没有解决充电慢的问题,没有实现规模量产,成本就很难降下来,也就很难拿到车企订单。“没有车企会用一块儿可以续航1000公里,但充电需要10小时的电池。”

北汽集团副总经理廖振波则站在车企的角度给出建议:在能量密度不降低的情况下,要增强安全性,别去走其他的路线,扎扎实实把半固态,也就是固混电池做上去。固混电池电解质5%-10%是液态的时候,它是比较安全的,同时能量密度也满足汽车企业的要求。“我强烈呼吁电池企业,不要犹豫了,赶快产业化,赶快给我们整车企业提供安全可靠的固混电池。”

多位采访对象提到,预计固态电池2023年会迎来快速增长,2025年前后达到百亿规模。

部分资料数据来源:

1. PlugandPlay出行洞察:电池行业重新洗牌,固态电池将迎来爆发吗?
2. 赛瑞研究

本文是小饭桌原创文章,作者:曹文密,如需转载请注明出处。
赞(0)
呵呵(0)

热门推荐

最新文章