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蓋斯特研報:全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望
2024-11-06 關(guān)鍵詞:全固態(tài)電池 點擊量:792

近兩年全固態(tài)電池領(lǐng)域的熱度持續(xù)上升,整車企業(yè)、電池企業(yè)、初創(chuàng)公司等紛紛涌入,新的技術(shù)突破層出不窮,企業(yè)量產(chǎn)計劃相繼發(fā)布。但是全固態(tài)電池仍處在早期發(fā)展階段,圍繞技術(shù)路線選擇、規(guī)模量產(chǎn)、供應(yīng)鏈培育、成本控制、應(yīng)用場景探索等方面還需要做大量的工作。由此業(yè)內(nèi)對此領(lǐng)域的當(dāng)前問題及未來發(fā)展趨勢有著各種討論。

圍繞行業(yè)關(guān)注的問題,下面分享蓋斯特研究團(tuán)隊對于全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的最新進(jìn)展、發(fā)展前景及其對汽車行業(yè)影響的研究及預(yù)判,希望能夠助力全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


一、對全固態(tài)電池發(fā)展的認(rèn)知及判斷


1.全固態(tài)電池的基本認(rèn)知


目前行業(yè)對全固態(tài)電池的基本共識是:全固態(tài)電池將給電動汽車產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性的變化,電動汽車競爭的下半場看全固態(tài)電池。其實全固態(tài)電池不是簡單的動力電池的升級換代,而是一次顛覆性技術(shù)變革,將對整個電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)、新能源車發(fā)展帶來全方位影響,包括汽車設(shè)計的革新、車企產(chǎn)品技術(shù)路線的調(diào)整、充換電基礎(chǔ)設(shè)施重新標(biāo)定、電池產(chǎn)業(yè)鏈的重塑以及汽車市場格局變化等。

目前業(yè)內(nèi)對全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程存在不同的看法,對此既不能過于樂觀,也不宜過于悲觀。我們要認(rèn)識到,全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化是一次產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)變革,必然經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的長期過程。因此,企業(yè)內(nèi)應(yīng)形成清晰的認(rèn)知,主動思考全固態(tài)電池的發(fā)展戰(zhàn)略,做相應(yīng)的布局,并且保持戰(zhàn)略定力,堅持長期主義發(fā)展,這樣才能跟上產(chǎn)業(yè)變革步伐,避免處于被動的局面。


2.全固態(tài)電池市場熱點問題的判斷


蓋斯特認(rèn)為,業(yè)內(nèi)各種熱點討論可歸納為技術(shù)路線選擇、高成本制約、量產(chǎn)時間及應(yīng)用場景這四大問題,均需要理性地、辯證地看待。

第一,技術(shù)路線選擇。當(dāng)前中國市場熱點聚焦在半固態(tài)電池上,但是蓋斯特認(rèn)為:半固態(tài)電池本質(zhì)上是液態(tài)電池的技術(shù)升級,而且在良品率、倍率性能、壽命等方面的問題尚未解決,期望通過大力投入半固態(tài)電池來獲得顛覆性結(jié)果并不現(xiàn)實。而能夠取代當(dāng)前液態(tài)電池的技術(shù)路線,并使整車性能有大突破的一定是全固態(tài)電池,全固態(tài)電池與半固態(tài)電池存在本質(zhì)性差異。因此全固態(tài)電池是企業(yè)搶占戰(zhàn)略制高點的最佳選擇。

第二,高成本制約。成本是衡量一項技術(shù)的市場/企業(yè)接受度高低的重要因素,但并不是唯一的因素,還要考慮車企品牌訴求、產(chǎn)品定位、不同應(yīng)用場景對成本敏感度等因素。另外成本并不是一成不變的,全固態(tài)電池在解決了量產(chǎn)問題、規(guī)模化生產(chǎn)以后,其成本會大幅下降。長期來看,全固態(tài)電池的成本將在可控范圍之內(nèi)。

第三,量產(chǎn)時間爭議。目前全固態(tài)電池的量產(chǎn)面臨著一系列問題,包括科學(xué)難題、工藝設(shè)備探索及產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建等,實現(xiàn)批量生產(chǎn)挑戰(zhàn)很大。蓋斯特判斷全固態(tài)電池將在2030年左右市場規(guī)模量產(chǎn)。但是量產(chǎn)不等于商業(yè)化。

第四,應(yīng)用場景問題。蓋斯特認(rèn)為,因為全固態(tài)電池的各方面性能突出,有著“六邊形”屬性,其最終應(yīng)用場景將會非常廣泛。當(dāng)前在多重制約條件下,全固態(tài)電池應(yīng)用會先從對成本敏感度低的小場景開始滲透,逐步替代當(dāng)前液態(tài)電池材料體系。當(dāng)然,我們也要認(rèn)識到,液態(tài)電池仍具發(fā)展空間。全固態(tài)電池對液態(tài)電池的替代過程不可能一蹴而就,但是對其市場的沖擊力不可小覷。

綜上所述,雖然全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用仍需要較長的時間段,但其確定性高,發(fā)展?jié)摿Υ?,且影響深遠(yuǎn),值得企業(yè)在這個方向大力投入。


二、全固態(tài)電池的發(fā)展現(xiàn)狀


1.全固態(tài)電池發(fā)展概況


前面談到全固態(tài)電池仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期,當(dāng)前也是企業(yè)入局的熱點時期,技術(shù)路線多樣。

從布局主體來看,進(jìn)入固態(tài)電池領(lǐng)域企業(yè)/機(jī)構(gòu)數(shù)量已過百家,其中電池及相關(guān)企業(yè)是主體,還有部分車企通過投資初創(chuàng)企業(yè)來布局固態(tài)電池領(lǐng)域。可以看到,不同類型的企業(yè)布局全固態(tài)電池的出發(fā)點不同,車企認(rèn)識到全固態(tài)電池對自身競爭力的重要意義,電池企業(yè)是為了獲取長期競爭力,初創(chuàng)企業(yè)則是為了抓住機(jī)遇,搶占戰(zhàn)略制高點。從企業(yè)所屬國家/區(qū)域看,中國、日本、韓國、歐美都在做相應(yīng)布局,目前此領(lǐng)域中以中、日、韓為主要力量。

從技術(shù)路線來看,企業(yè)的探索各有側(cè)重,總體呈現(xiàn)技術(shù)路線多元并存的狀態(tài)。無論氧化物全固態(tài)電池,還是硫化物全固態(tài)電池,均處于探索/樣品階段,距離小批量生產(chǎn)階段仍需假以時日。

從產(chǎn)業(yè)鏈方面來看,已經(jīng)有些企業(yè)開始布局上游材料及設(shè)備,并取得初步進(jìn)展。


圖1全固態(tài)電池相關(guān)企業(yè)布局圖


2.全固態(tài)電池的技術(shù)情況


全固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)處于多方案并行探索階段,雖然持續(xù)有新的技術(shù)方案提出,但是有很多核心的問題沒有解決,研發(fā)難度仍然很大。具體來看,全固態(tài)電池要解決三大難題:關(guān)鍵材料問題、固固界面問題、復(fù)合電極電荷輸運(yùn)問題。圍繞這三大問題,企業(yè)也在開展相應(yīng)的探索工作:

其一,關(guān)鍵材料可細(xì)分為正極、負(fù)極、電解質(zhì)問題。在正極方面,當(dāng)前普遍選用的高鎳三元正極材料安全性差、高壓易產(chǎn)氣鼓包,應(yīng)對策略是做單晶化、氧化物包覆、金屬摻雜等,而面對單晶程度低時易結(jié)構(gòu)坍塌、顆粒粉化的問題,可通過功能材料包覆來解決;在負(fù)極方面,目前有硅碳負(fù)極和鋰負(fù)極兩種方案。對于硅碳負(fù)極膨脹問題,可做硅結(jié)構(gòu)設(shè)計,例如做核殼、多孔硅、活性納米硅的非晶化等。而對于鋰枝晶問題,當(dāng)前行業(yè)主要有三種方案,分別為構(gòu)建三維復(fù)合骨架、采用親鋰性界面層和采用中間過渡層;在電解質(zhì)方面,當(dāng)前以氧化物和硫化物為主,對于氧化物的剛性界面接觸問題,可通過制備氧化物基復(fù)合材料、引入緩沖層、特殊涂層、結(jié)構(gòu)設(shè)計、添加劑等解決,對于硫化物穩(wěn)定性差、量產(chǎn)難的問題,可采用表面疏水層可逆包覆、開發(fā)新型合成路線和低含鋰量材料等方案。

其二,固固界面問題主要包括空間電荷層增加阻抗、界面副反應(yīng)、界面接觸不充分等。對于空間電荷層增加阻抗問題,應(yīng)對策略是在電極和電解質(zhì)間引入緩沖層,或利用內(nèi)置電場和電化學(xué)勢耦合策略來抑制空間電荷層的形成;對于界面副反應(yīng),可做電解質(zhì)多層級全包覆(無機(jī)氧化物包覆層+固體電解質(zhì)包覆層)、正極側(cè)界面包覆等;對于界面接觸不充分,可通過多功能復(fù)合粘結(jié)劑來穩(wěn)定極片導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),選擇體積變化更小的Li金屬負(fù)極,以及增大制備過程中壓力消除孔隙以增強(qiáng)界面接觸等方案應(yīng)對。

其三,在復(fù)合電極電荷輸運(yùn)問題上,面對電荷輸運(yùn)限制,可構(gòu)建將制造參數(shù)、復(fù)合電極微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能關(guān)聯(lián)的計算模型,進(jìn)行模擬仿真;而面對機(jī)械失效導(dǎo)致電荷運(yùn)輸失效的問題,可采用無裂紋單晶正極、優(yōu)化電極材料比例和粒徑、篩選粘結(jié)劑和導(dǎo)電碳、改進(jìn)工藝等方案

眾多參與者在持續(xù)探索全固態(tài)電池技術(shù),但是最終能否真正應(yīng)用,以及如何與車輛搭配優(yōu)化性能,是多因素綜合作用的結(jié)果,效果有待進(jìn)一步驗證。


3.全固態(tài)電池的工藝及生產(chǎn)情況


全固態(tài)電池量產(chǎn)方面面臨的核心問題是制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備缺乏、工藝不成熟及環(huán)境控制難度大。雖然具體量產(chǎn)方案還有待探索,但是目前路線相對清晰,技術(shù)原理可行。核心思路還要做好工藝優(yōu)化、環(huán)境控制及設(shè)備開發(fā)。具體可從成膜工藝、電芯制造、封裝集成三個角度展開。

首先,在成膜工藝上,主要挑戰(zhàn)是提高電解質(zhì)與電極接觸能力、薄膜厚度控制。對于前者,可通過優(yōu)化固相法工藝、開發(fā)新型硫化物批量生產(chǎn)工藝等應(yīng)對;對于后者,可探索精密的涂布技術(shù)、做納米結(jié)構(gòu)設(shè)計等方式。

其次,在電芯制造上,四個待解問題及應(yīng)對方法如下:一是固固界面接觸及鋰枝晶問題,可發(fā)展等靜壓技術(shù);二是電解質(zhì)、鋰負(fù)極對有機(jī)溶劑的副反應(yīng),可探索干法工藝或干濕法結(jié)合;三是固態(tài)電解質(zhì)堅硬的問題,可采用疊片工藝;四是硫化物對水分和氧氣極其敏感的難題,可以實施嚴(yán)格的溫度和濕度控制措施,如使用干燥房、氮氣氣氛保護(hù)等,或者采用封閉式生產(chǎn)系統(tǒng),將關(guān)鍵的制造步驟置于隔離的環(huán)境中。同時還要利用先進(jìn)的檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析,確保每一步生產(chǎn)過程都符合標(biāo)準(zhǔn)。

以上應(yīng)對方案,無論成膜工藝還是電芯制造,都要求設(shè)備更加精確,同時需要新開發(fā)大量的專業(yè)設(shè)備,這也是現(xiàn)階段的一大難點。

最后,在封裝集成上,因為電芯整體硬脆且缺乏彈性,預(yù)計全固態(tài)電池將主要采用軟包封裝。同時全固態(tài)電池可做雙極板設(shè)計,以提高電池的能量密度。另外,全固態(tài)電池具有安全性高、溫度適應(yīng)性好的優(yōu)勢,因此可在熱管理上做減法。

在此需要注意的是,對于全固態(tài)電池的量產(chǎn),應(yīng)避免將實驗室配方創(chuàng)新與工程上的工藝、裝備創(chuàng)新混為一談,當(dāng)前的關(guān)鍵問題是工藝、裝備開發(fā)如何支撐全固態(tài)電池的快速落地。目前雖然已經(jīng)做了較多的探索,但任務(wù)仍舊艱巨,亟需大量技術(shù)積累。


4.全固態(tài)電池的供應(yīng)鏈情況


在全固態(tài)電池供應(yīng)鏈上面臨的核心問題是:現(xiàn)有液態(tài)電池的供應(yīng)鏈體系無法適配全固態(tài)電池的要求,需要建立與之匹配的新供應(yīng)鏈體系,這是全固態(tài)電池發(fā)展中的一大短板。因此需要產(chǎn)業(yè)重點培育新供應(yīng)鏈體系,具體可分為正極、負(fù)極和電解質(zhì)的供應(yīng)鏈培育。

對于正極供應(yīng)鏈,中短期需要用好現(xiàn)有的高鎳三元電池的供應(yīng)體系,但長期一定要開發(fā)新型正極材料并培養(yǎng)相應(yīng)的供應(yīng)鏈。

對于負(fù)極,要用好硅碳負(fù)極供應(yīng)體系,研發(fā)鋰合金負(fù)極及鋰負(fù)極。因為鋰負(fù)極是全固態(tài)電池長期的技術(shù)選擇,而且對應(yīng)的供應(yīng)體系已經(jīng)開始建設(shè),所以此時企業(yè)可考慮和相關(guān)機(jī)構(gòu)共創(chuàng)。

對于電解質(zhì),它是全固態(tài)電池的核心,而且其供應(yīng)鏈與當(dāng)前動力電池的液態(tài)電解液體系完全不同,所以企業(yè)在加大電解質(zhì)的研發(fā)力度、集中技術(shù)攻關(guān)的同時,還要培育新供應(yīng)鏈。建議通過頭部企業(yè)帶動實現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)的突破,同時在此過程中也要發(fā)揮行業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟的作用。

全固態(tài)電池材料體系的替代順序決定了供應(yīng)鏈的重構(gòu)一定是一個循序漸進(jìn)的過程,對于企業(yè)而言,一方面要用好已有的電池供應(yīng)鏈體系,同時還要面向未來做好前瞻開發(fā),培養(yǎng)新的供應(yīng)鏈。


三、全固態(tài)電池未來發(fā)展趨勢


全固態(tài)電池當(dāng)前處于創(chuàng)新突破期,如圖2所示,在技術(shù)、生產(chǎn)工藝、供應(yīng)鏈等方面距離成熟期尚遠(yuǎn)。若想打通前后一系列環(huán)節(jié)以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還需要在材料、界面、成膜工藝、電芯制造、設(shè)備等多方面取得重大突破。因此發(fā)展全固態(tài)電池絕對不是一家企業(yè)可以實現(xiàn)的,而是需要整個行業(yè)共同努力。企業(yè)之間應(yīng)有明確的分工和協(xié)作,尤其頭部企業(yè)應(yīng)發(fā)揮引領(lǐng)和引導(dǎo)的作用,推動各企業(yè)乃至整體產(chǎn)業(yè)共同應(yīng)對挑戰(zhàn),進(jìn)而帶動全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈的整體性發(fā)展。下面蓋斯特從技術(shù)路線、材料體系和市場化進(jìn)程三個方面預(yù)測全固態(tài)電池的發(fā)展趨勢。


圖2固態(tài)電池技術(shù)成熟度及開發(fā)方向


1.全固態(tài)電池技術(shù)路線


全固態(tài)電池目前主要有聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線,每種路線都有其優(yōu)缺點和發(fā)展空間,但是各自的性能潛力決定了后續(xù)發(fā)展空間不同。具體來看:

聚合物的PEO(聚氧化乙烯)材料氧化電壓為3.8V,難以適配除磷酸鐵鋰之外的高能量密度正極,因此聚合物全固態(tài)電池的能量密度性能有限,目前看這種電池并不適合于車用,有可能用于消費電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

氧化物分為薄膜型和非薄膜型。薄膜型的全固態(tài)電池容量小,為mAh(毫安時)級別,而且擴(kuò)容難,不適用于整車使用,但可用于消費電池;非薄膜型當(dāng)前被用于制作半固態(tài)電池,應(yīng)用在整車上,相關(guān)企業(yè)計劃通過逐步減少液體含量最終將其變成全固態(tài),但是氧化物存在界面問題,徹底擺脫電解液的難度高,因此該路徑能否實現(xiàn)全固態(tài)電池的目標(biāo),業(yè)界對此存疑。即使真的能夠?qū)崿F(xiàn),做出的全固態(tài)電池相較于硫化物全固態(tài)電池也未必具有競爭力。

硫化物全固態(tài)電池在能量密度、循環(huán)壽命、快速充電上具有優(yōu)勢,但是制造成本高、空氣穩(wěn)定性差,這類電池的開發(fā)難度最大,但發(fā)展?jié)摿σ沧畲?。另外,處在實驗驗證階段的鹵化物也極具潛力。

簡而言之,氧化物路線做車用全固態(tài)電池不具有綜合優(yōu)勢,更適合于當(dāng)前階段制作固液混合電池;硫化物、鹵化物路線盡管面臨諸多挑戰(zhàn),但仍是今后重點發(fā)展方向。未來車用全固態(tài)電池大概率是采用硫化物、鹵化物,或二者結(jié)合制作而成。


2.全固態(tài)電池材料體系及指標(biāo)預(yù)判


全固態(tài)電池的指標(biāo)預(yù)測需基于電池材料體系及技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展情況,其中材料體系基本遵循電解質(zhì)替代、新型負(fù)極替代、新型正極替代的次序;全固態(tài)電池性能開發(fā)以能量密度為標(biāo)志性指標(biāo),同時持續(xù)提升倍率性能、循環(huán)壽命等指標(biāo)。蓋斯特預(yù)判,全固態(tài)電池基本可劃分為三個發(fā)展階段,參見圖3。

在1.0階段(即當(dāng)前發(fā)展階段),企業(yè)研發(fā)全固態(tài)電池正極可選用高鎳三元,并探索富鋰錳基;負(fù)極材料選擇硅碳負(fù)極和鋰合金負(fù)極;開發(fā)氧化物或硫化物的電解質(zhì),爭取將能量密度400Wh/kg的全固態(tài)電池落地量產(chǎn)。

在2.0階段(即到2030年),正極材料以硫碳復(fù)合、富鋰錳基為主,負(fù)極材料為鋰合金或鋰負(fù)極,電解質(zhì)采用氧化物復(fù)合、硫化物或鹵化物,追求達(dá)到500Wh/kg的高能量密度指標(biāo)。

在3.0階段(即到2035年),構(gòu)建正極為硫碳復(fù)合正極或空氣、負(fù)極為金屬鋰、電解質(zhì)為硫化物/鹵化物的全固態(tài)電池體系,做出能量密度超過500Wh/kg、循環(huán)壽命大于10000次的鋰硫電池、鋰空電池產(chǎn)品,真正意義上建立全新的電池材料體系。

在三個階段中除了能量密度指標(biāo)之外,其他四個指標(biāo)的發(fā)展趨勢如下:電池耐高溫性能趨勢將是先逐漸提高至200℃左右,再逐漸降低至100~120℃(鋰金屬負(fù)極);耐低溫性能則持續(xù)向-30℃~-40℃發(fā)展;而循環(huán)壽命指標(biāo)從數(shù)百次向上萬次持續(xù)提升;同樣,倍率性能持續(xù)提高,第三階段可能達(dá)到10-20C的水平。


圖3全固態(tài)電池性能指標(biāo)發(fā)展趨勢預(yù)測


對于企業(yè)來說,相比于過度追求材料的性能指標(biāo),更應(yīng)該思考如何做出可靠性高、能夠快速量產(chǎn)的全固態(tài)電池產(chǎn)品,以電池產(chǎn)品推動底盤系統(tǒng)的重新設(shè)計、工藝優(yōu)化及供應(yīng)鏈的完善;同時,考慮到2030年后V2G(車輛與電網(wǎng)互動)的發(fā)展,企業(yè)不應(yīng)該追求超高的能量密度指標(biāo),更應(yīng)關(guān)注全固態(tài)電池的循環(huán)壽命指標(biāo)。如果這兩項指標(biāo)有沖突,應(yīng)優(yōu)先考慮長循環(huán)壽命指標(biāo),對能量密度的要求可適度降低。


3.全固態(tài)電池的市場化進(jìn)程


全固態(tài)電池的市場化需要技術(shù)、成本、應(yīng)用場景等多方面發(fā)展加以支撐?;诋?dāng)前的發(fā)展情況,蓋斯特初步判斷:到2030年,中國全固態(tài)電池的產(chǎn)能將達(dá)到50GWh,并開始走向規(guī)模化。之后市場規(guī)模將快速增長,2035年有望達(dá)到500GWh。

在應(yīng)用場景上,小動力領(lǐng)域有望率先應(yīng)用,例如工業(yè)無人機(jī)、高端3C產(chǎn)品、特種電源等重視能量密度、成本敏感度低、壽命要求低的場景。但是全固態(tài)電池最大的應(yīng)用空間還在交通領(lǐng)域,由于全固態(tài)電池具有大功率優(yōu)勢,我們判斷其會率先應(yīng)用到混動車型上,而純電車型上受成本制約,將在這個領(lǐng)域由高端車型逐漸向下滲透。此外,全固態(tài)電池因不存在液態(tài)電池的滲漏、干涸問題,以及失重環(huán)境下電解液重新分布導(dǎo)致電池時效問題,所以在軍工航天領(lǐng)域也有很大的應(yīng)用潛力。

需要注意的是,企業(yè)要把全固態(tài)電池研發(fā)和推廣并行推進(jìn),不斷發(fā)掘細(xì)分場景,通過細(xì)分場景驗證應(yīng)用來推動降本,而后再持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用場景數(shù)量和應(yīng)用規(guī)模,形成降本與規(guī)?;恼蜓h(huán)。


四、全固態(tài)電池對車企影響及應(yīng)對建議


1.全固態(tài)電池對汽車產(chǎn)業(yè)影響及啟示


應(yīng)用全固態(tài)電池對于汽車產(chǎn)業(yè)來說,不僅意味著動力部件的改變,還會對整車設(shè)計、產(chǎn)業(yè)布局、競爭格局、服務(wù)模式等產(chǎn)生全方位的影響。車企需要系統(tǒng)思考全固態(tài)電池可能造成的影響,避免只將其作為能量體??傮w而言,基于全固態(tài)電池主要性能指標(biāo)的全面技術(shù)突破,將直接影響整車產(chǎn)品設(shè)計、商業(yè)模式、新能源汽車市場結(jié)構(gòu)以及充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等四個方面。

具體來看,從產(chǎn)品設(shè)計上講,全固態(tài)電池應(yīng)用在汽車上,會使整車布置、結(jié)構(gòu)、安全性、設(shè)計復(fù)雜度等有很大的改變,因此車企應(yīng)該重新系統(tǒng)思考,如何改變以更好地進(jìn)行匹配性設(shè)計。

從商業(yè)模式上講,全固態(tài)電池的長循環(huán)壽命使V2G車網(wǎng)能量互動更易被社會廣泛接受,那么車企可以更多地從汽車全生命周期的視角思考電動車成本,以及如何提升潛在的效益。

從新能源汽車的市場結(jié)構(gòu)上講,如果全固態(tài)電池提升了動力電池環(huán)境適應(yīng)能力,解決了用戶一直以來的里程/補(bǔ)能焦慮問題,那么純電動汽車會進(jìn)一步替代插混或增程式汽車,純電動汽車很可能成為用戶的主流選擇,為此車企需要提前做好產(chǎn)品戰(zhàn)略的調(diào)整。

從基礎(chǔ)設(shè)施上講,快充性能優(yōu)異的全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化之后,換電模式的價值顯著降低,充電模式有望獲得更好的發(fā)展。由此車企應(yīng)思考充電路線和充電基礎(chǔ)設(shè)施的布局,以滿足當(dāng)前產(chǎn)品體驗和未來產(chǎn)品需求。


2.整車企業(yè)應(yīng)對全固態(tài)電池發(fā)展的策略


考慮全固態(tài)電池將給汽車產(chǎn)業(yè)帶來的全面性、深遠(yuǎn)性的影響,整車企業(yè)有必要系統(tǒng)思考如何推進(jìn)全固態(tài)電池領(lǐng)域的布局。

首先,從全固態(tài)電池的材料層研發(fā)層級上看,車企必須做前瞻研發(fā),尤其圍繞全固態(tài)電解質(zhì)、鋰負(fù)極及新型正極材料。企業(yè)可與高校、科研機(jī)構(gòu)等合作。

其次,對于電芯制造層級,車企沒必要全部掌控,即使全部自己解決也很難有真正競爭力,這部分應(yīng)由電池企業(yè)負(fù)責(zé)。但是車企可適當(dāng)研究工藝和裝備,并建設(shè)一定的產(chǎn)能。

再次,對于電池整車設(shè)計層級,這是車企的核心部分,車企必須掌握電池整車集成設(shè)計及BMS(電池管理系統(tǒng)),以充分發(fā)揮全固態(tài)電池的性能,保證自身汽車產(chǎn)品的市場差異化能力。

最后,從電池生態(tài)布局層級,根據(jù)企業(yè)自身實力做選擇性布局,實力強(qiáng)的企業(yè)可考慮布局鋰資源,這可能是企業(yè)獲得長期成本競爭力的關(guān)鍵。

整車企業(yè)布局全固態(tài)電池領(lǐng)域要有打長期戰(zhàn)的準(zhǔn)備,同時還應(yīng)把控節(jié)奏,制定系統(tǒng)性發(fā)展策略。短期重點在解決科學(xué)問題、制備工藝和設(shè)備探索上,中期重點在車規(guī)級使用(含集成設(shè)計)及新型材料的開發(fā),長期則在產(chǎn)業(yè)布局推動電池降本與規(guī)模推廣上。


五、總結(jié)


總而言之,我們應(yīng)認(rèn)識到全固態(tài)電池的發(fā)展?jié)摿薮?,其不僅是液態(tài)動力電池的升級換代產(chǎn)品,更會對整車產(chǎn)品設(shè)計、新能源汽車市場結(jié)構(gòu)、電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)等帶來顛覆性影響,將成為電動車下半場競爭的核心。同時也要看到全固態(tài)電池存在技術(shù)難、量產(chǎn)難等巨大挑戰(zhàn),需要一個長期的發(fā)展過程,全固態(tài)電池很難在5年內(nèi)形成全方位競爭優(yōu)勢。因此企業(yè)要保持戰(zhàn)略定力,應(yīng)圍繞全固態(tài)電池做好戰(zhàn)略規(guī)劃,并把控好發(fā)展節(jié)奏。

在技術(shù)路線方面,從顛覆性潛力看,企業(yè)還是要堅持硫化物、鹵化物的全固態(tài)電池技術(shù)路線;在發(fā)展側(cè)重點方面,企業(yè)針對全固態(tài)電池研-產(chǎn)-供等方面布局要有的放矢;全固態(tài)電池開發(fā)的總原則應(yīng)以滿足整車需求而定義電池性能開發(fā)方向、并以產(chǎn)品拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。具體根據(jù)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中定位,有選擇性地在材料、制備、設(shè)備開發(fā)及供應(yīng)鏈培育上下功夫。

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