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焦点分析 | 过了大众汽车测试,固态电池再喊“狼来了”

文 | 韩永昌

编辑 | 李勤

固态电池再起风波。1月5日,美股固态电池妖股QuantumScape(以下简称QS)疯涨43.09%。

原因是在此之前,大众宣布QS的固态电池产品通过PowerCo(大众的电池子公司)的耐久性测试,“实现了1000多次充电循环,容量仍超过95%。”

这个成绩的确惊人。就当下成熟的三元锂电池而言,通常也只能做到充放电循环800-1200次之后,衰减20%。这也是QuantumScape股价提振的原因。

就在QS股价暴涨两天前,日本电池企业麦克赛尔也宣称开发出了圆柱形全固态电池,容量可以达到200毫安时,样品最早于2024年1月出货。

固态电池又一次站上风口浪尖,即便是跌跌不休的A股市场,固态电池板块也在1月6日迎来了大涨潮,相关概念股纷纷飘红涨停。

固态电池作为下一代电池技术,其续航里程可以轻松超过千公里,并且充电倍率、循环寿命等都可以对现有产品形成全面碾压。

更重要的是,液态电池与固态电池最大的区别是使用液态电解质还是固态电解质。常规的液态电解质(电解液)可燃性极高,只要开始燃烧基本没有停止的可能。而固态电解质将电解液取代,彻底解决了易燃的问题,因此固态电池也被视为电池安全的最高水平。

当下,动力电池也已经随着锂价下跌、产能过剩与价格战等多重因素,回归到比拼制造业最根本的逻辑,成本与规模。电动化技术的突破已经出现明显的节奏放缓,电池技术的微调已经不能成为车企的主要卖点。

行业需要新的故事来提振士气,固态电池这样一种几乎毫无短板,且可以带来颠覆性变化的电池技术,自然义不容辞。

从蔚来发布150度半固态电池包,到丰田宣布2027年量产固态电池,再到今天QS的产品通过大众耐久性测试,固态电池的消息一番接着一番,但“狼来了”的故事,终究会引起市场与行业的疲惫。

QuantumScape“虚惊一场”

想理解故事始末,要先从QuantumScape这家公司说起。

只专注于固态电池技术研发的QS成立于2010年,比宁德时代还早上一年。经历了多轮融资后,大众成为该公司第一大股东。

2020年,QS通过SPAC在美股上市,市值最高峰超过477亿美元,比目前理想汽车的美股市值还要高出近百亿美元。

但36氪PowerOn梳理发现,成立十三年来,QS并没有任何一种可以在电动汽车上销售的产品问世。

本次引起QS股价暴涨43%的消息来自于大众官网,大众宣布,QS的固态电池第一次通过了PowerCo(大众的电池子公司)的耐久性测试。

原文写到:QS的固态电池在超过1000次充放电循环后,仍能保持95%以上的容量。根据不同的车型,这可以让一辆电动汽车行驶超过50万公里仍没有明显的电池电量衰减。

PowerCo首席执行官Frank Blome认为,“这是固态电池批量生产道路上的里程碑。”然而,原文也明确指出,该产品仅为A样。

大众官网披露的原文

一般来讲,一款全新电池产品想要量产上车,前期要经历A样、B样、C样、D样四个阶段。A样阶段主要用来验证电芯材料的体系,还处于概念阶段,而B样才会开始进行电芯设计,确定电芯的规格、容量、封装形式等,并进入样车进行测试,C样为小批量生产,D样为大批量生产。

举个例子,如果一款量产装车的动力电池产品可以看做是一个成年人,那A样仅仅是步入小学阶段。

一位固态电池工程师告诉PowerOn,从A样到最终装车,如果有成熟的平台体系会非常快,但如果是全新开发,要综合考虑技术的复杂程度,工程难度等等因素,“花上三到五年也很正常”。

以理想的5C电池作为类比,该电池的开发周期整整三年,这还是基于宁德时代完善的电池配方以及强大的制造体系,在已经十分成熟的液态电池上推陈出新的结果。而全固态电池,其材料、配方、制造等均是全新的环节,量产难度要远远超过5C电池,时间跨度也要更长。

如果A样的阶段就足以“振奋人心”,押注锂金属路线的美国电池公司SES AI Corporation(以下称SES)早在2021年就发布了全球第一个车规级锂金属电池A样品,该产品能量密度可以达到 417 Wh/kg,并陆续与现代、通用、本田签署了A样联合开发协议。

SES与QS的技术路线大概吻合,都是正极采用高镍三元材料,负极采用锂金属,但区别在于SES的目标直指量产,使用了固液混合电解质(半固态),而QS则坚持使用全固态电解质。

2023年12月13日,SES继续宣布已与三家车企中的一家达成锂金属电池B样品协议。SES的锂金属半固态产品从A样到B样就已经花费了两年的时间,而在量产上更为困难的全固态电池,显然要走上更长的路。

当然,不可否认QS的A样产品通过耐久性测试展示出了固态电池最真实的量产进度,这几乎也是行业中唯一一家宣布全固态电池量产具体进度的公司,但这样的进度距离商业化应用,还有太长的路要探索。

固态电池量产之难

动力电池的生产从来都不在朝夕之间。任何一种电池技术想要大规模量产都要迈过三道天堑:稳定的配方,低廉的成本和成熟的制造工艺。

电池的核心技术在于配方,配方决定了电池的能量密度,循环寿命,安全性能等。从电池配方出发,固态电池的技术路线分为三条,氧化物、聚合物、硫化物。三种路线各有优劣,但综合来看,氧化物做的公司最多,硫化物综合性能最好,技术上也最难。

QS是选择氧化物路线的代表,这一路线的主要问题是氧化物电导率低。大众给出的QS固态电池A样报告仅说明了循环寿命与容量保持率,对于更多的数据,如倍率性能、能量密度、低温性能、安全性等并未披露。

由于全固态电池的量产难度太大,离我们更近的是北京卫蓝的氧化物半固态电池,该电池已经装在一辆蔚来ET7上并且由李斌直播实测了14个小时,续航成功超过了1000公里。

但即便是半固态电池,成本也让人望而却步。蔚来曾透露,一个150度半固态电池包的成本就是一辆ET5。PowerOn也了解到,极氪009搭载的首款麒麟电池包同样是半固态电池,其电池包价格也“比一辆车还贵”。

由于材料的稀缺性,工艺难度更大,全固态电池的成本比半固态电池还要再上一个层级。一位固态电池公司高管对PowerOn说:“如果不考虑成本,美国橡树岭实验室早就做出了全固态电池,但只能在心脏起搏器这种完全可以承担高溢价的器材上应用。”

即便可以解决配方问题,并且降低了材料成本,制造工艺上的改变同样是量产难关。

与传统的液态电池相比,固态电池的生产工艺需要在极片、电解质、固固界面及封装技术等多方面进行技术突破,生产工艺的难度大大提升。

动力电池制造分为前中后三段工序,前段的涂布决定良率,中段的卷绕/叠片决定效率,固态电池的产线并不能完全沿用现有的成熟工艺。

据PowerOn了解,固态电池生产中,前段的匀浆、涂布、烘烤都要改动,中段工序的注液没有了(因为是固态电解质),而且只能用叠片,“基本贵的设备都要改动。”

用量产难度更低的4680电池对比来看,马斯克自2020年提出这一新的技术路线后,对于干法电极与全极耳技术的突破仍然迟迟未能达成,即便是以特斯拉在数个产能地狱中磨练出的工程化能力,仍然未能将理想中的4680电池如期量产。

而固态电池所面临的问题,锂金属负极制备、锂枝晶抑制、固固界面问题等等,显然比4680还要难上不止一层。4680所面临最难的干法电极问题,固态电池同样需要面对。

因此,想要大规模量产全固态电池,对于现阶段的电池工艺、材料成本、与制造水平来说,仍是一件难以企及的事情。

但在竞争局势愈发激烈的环境中,车企需要新的故事来支撑消费者对品牌的信心。丰田宣布2027年量产全固态电池,广汽埃安的目标更为激进,将量产节点定在了2026年。大众适时披露一下固态电池进展来支撑市场预期,也是一种常规手段。

但不披露产品开发节奏,只说量产时间,与只披露节奏,不提及量产时间,都是一样的“空谈”。

随着时间推移,市场对固态电池的技术难度认知度更加清晰,这样一则消息便带来股价疯涨的故事,或许要拿出更多的真材实料。用“狼来了”制造虚假预期,终究会被无情戳破。

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