2月27日,中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教与三位行业大咖就固态电池领域热点话题展开讨论与分享,助力电池新能源产业创新升级。
图片来源:国联民生
2月27日,国联民生证券在江苏无锡举办以“融汇江湖,潮涌向新”为主题的项目合作大会,大会聚焦资本市场新技术、新业态、新趋势,汇聚各方智慧,探寻发展路径,充分展现金融机构助力资本市场健康发展的使命担当。
在新能源专场“固态-锂电池未来之光”圆桌论坛活动现场,由中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教主持,与重庆太蓝新能源有限公司联合创始人/副总裁李丹、溧阳中科固能新能源科技有限公司董事长吴凡、湖南恩捷前沿新材料科技有限公司副总经理刘洋就固态电池领域热点话题进行了深度交流与探讨。电池网(微号:mybattery)节选了部分互动嘉宾精彩观点,以飨读者。
中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教
主持人:非常高兴今天能够与来自电池新能源领域的三位企业家共同探讨资本市场关注的固态电池这一赛道。大家都知道,固态电池的技术路线主要以目前的半固态、准固态和最后的全固态为主,相关企业有清陶能源、赣锋锂电、卫蓝新能源等,这三家已经量产并装车。
此外,各大材料、装备制造等产业链企业也在加速完善和配套,头部上市公司宁德时代(300750)、比亚迪(002594)于近日宣布推出技术路线规划和量产时间表。比亚迪锂电池有限公司CTO孙华军在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上透露,比亚迪将在2027年左右启动全固态电池批量示范装车应用,2030年后实现大规模上车。
传统的正极材料主要包括聚阴离子型结构、层状氧化物结构和尖晶石结构,目前关注较多是新型正极材料,以高镍为主,氧化物、硫化物、富锂锰材料甚至是复合材料,在我看来,正极材料的变化是蛮多的,包括负极材料,到底是硅氧、硅碳还是合金材料。今天我们有幸邀请到三位企业家对这些热点问题进行探讨。首先,各位目前最看好的固态电池技术路线是哪种,简单分析下原因。
太蓝新能源联合创始人/副总裁李丹
李丹:从太蓝自身来说,我们认为氧化物聚合这条路线是最接近产业化的、能够有一个长期发展的路线。它对正极材料兼容性特别强,太蓝通过一系列系统性创新,把整个量产制造的良品率, 以及以前被认为是瓶颈的电导率等一系列性能提上来。同时,因为兼容了更好、更多样的材料,我们甚至可以在量产阶段把成本控制在液态电池相当的水准。还有一些体系能够低于磷酸铁锂成本,且性能表现还很突出。所以,我们认为这条路线是大规模量产、大规模产业化最好的方向。
中科固能董事长 吴凡
吴凡:从氧化物聚合物这条技术路线来看,它发展的时间比较长,而且接近产业化成本,性价比控制也很好。短期来看,氧化物聚合物这条路线在固态电池领域是比较适合量产的,并且像卫蓝新能源、清陶能源、包括太蓝新能源也都受到资本市场火热的追捧和关注。
长期看来,国家从政策层面,包括工信部、科技厅、发改委的项目,已明确支持硫化物这条技术路线。2023年12月,由国资委牵头成立了中央企业固态电池联合体,2024年1月成立中国全固态电池产学研协同创新平台,以及几个国家级平台都明确定调,硫化物是未来全固态电池终极方案和技术路线。像刚才于总提到的,2月在北京召开的第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上,包括宁德时代、比亚迪、一汽等已经展现在硫化物方面的进展。所以,长期来看,硫化物是主流发展方向,我们也在积极布局,希望能够在这个赛道上做好准备,避免日韩弯道超车,毕竟日韩在硫化物这个路线上已经布局了20多年。从目前的进展来看,很有可能在2026年到2027年推进产业化。国内除了政策之外,产业方向也正在跟进,像宁德时代、比亚迪、国轩、广汽等也都在走硫化物的技术路线,尤其从2023年下半年开始,已经进行强势布局,所以我认为是有这样一个发展趋势的。
湖南恩捷副总经理 刘洋
刘洋:恩捷主要做半固态和固态相关材料,服务于下游电池厂客户。我们认为氧化物路线和硫化物路线都非常具有前景,恩捷已经布局氧化物和硫化物两条技术路线,分别有2家控股子公司:江苏三合电池材料科技有限公司是半固态氧化物路线,这条路线发展到极致也可以是全固态,氧化物路线当前处在快速发展状态,未来在能量密度以及安全性都会有很大提升;湖南恩捷前沿新材料科技有限公司布局了全固态相关产品:硫化锂、硫化物电解质、硫化物电解质膜,在不断扩充产能。
至于哪一个技术路线会先爆发,短期来看,氧化物已经在量产初期,而且技术路线比较成熟,需要解决的主要是降本、客户意愿和导入问题;硫化物路线不仅存在技术性问题、成本高,还有一些科学的问题没有解决,所以硫化物路线会稍微慢一点,但从长远来看,这条技术路线还是比较好的。
于清教:固态电池拥有高安全、高能量密度、循环寿命长等优点,但从目前来看,固态电池的成本是锂电池的两到三倍,所以大家普遍把量产时间放在2027年-2030年,成本高是主要问题,那么固态电池未来降本空间在哪里?
李丹:太蓝是以做电芯为主的企业,我们从系统角度去分析。未来,锂电池的终局,成本一定是优于现在的液态电池。从历史角度去看,太蓝去年11月跟头部一家车企共同发布了“减材制造”的理念,现在的液态电池四大主材:正负极材料、隔膜、电解液,初步做半固态电池,我们就把电解液用量降到原来的一半多,甚至在一些性能要求下,我们把它降到一个准固态的水平,电解液就会降低一部分成本。下一步,我们发布无隔膜半固态电池,这样我们可以从电芯层面把一些主材彻底取消,再往下,我们希望把电解液去掉,这样就能够完成全固态电池的阶段。负极材料方面,我们也会想办法取消掉,完成无负极电池阶段。这时的电池,四大主材只剩下正极材料,当然也要配合上我们固态电解质层这样一个应用配置。这就是我们去年发布的“4321减材制造”理念,从BOM层面就把它整体的成本结构优化起来。
第二是制造层面,这是电池生产中关键的成本结构,其中包括能耗、良品率、生产效率等,都是影响成本的重要因素。目前来看,半固态电池阶段,一直取消到无隔膜电池的这个阶段,我们都能够去兼容目前的液态电池产线,这时,我们良品率的角度也能够达到跟液态电池持平的水准。所以目前在半固态电池阶段,成本能够达到液态电池水平,在全固态电池成本上,我们希望全产业链,包括材料厂商,设备厂商一起努力,能够实现甚至远低于当前液态电池水平的成本结构。
于清教:太蓝李总谈到两点,一个是材料,一个是设备。这两点在电池体系里成本占比非常高。这跟锂电池一样,材料和设备两部分,特别是材料,占比百分之七八十。所以材料这方面还是很重要的。吴总,谈下您的看法。
吴凡:中科固能聚焦硫化物赛道,所以我主要讲一下对硫化物全固态电池降本的理解。目前来看,当前全固态电池主要成本来自硫化物固态电解质材料。但硫化物材料的价格非常高,所以未来降本最大的来源是硫化物固态电解质材料,这也是为什么中科固能在去年年底就已经建了百吨级连续自动化的硫化物电解质材料生产线。我们希望能够通过产能的扩大、工艺的改进和优化、环境的控制、良品率的提升以及减少人工干预,实现全过程自动化来降低硫化物材料的成本。
另外一个核心要点是当下硫化锂价格非常高,作为硫化物的核心原材料之一,硫化锂当前市场价格甚至达到500万/吨,硫化锂的价格无法下降,那么硫化物材料也不可能降价。未来硫化锂的原材料一定是要回归到它的元素成本。实际上,我们国内包括日韩对于硫化物这条线路很有信心,就是因为硫化物原材料的元素价格非常低,所以未来大规模量产时,我们有信心完成材料端的降本。
此外,还有一些科学问题,全固态电池和固液混合以及液态电池不一样,生产过程引入全新设备和工艺,这种情况下科学问题没解决,再加上李总提到的良品率问题,对于固液混合电池是如此,对于全固态电池来说更加严重。所以这也是未来全固态电池降价的方向,提高竞争力的空间。刚才于总提到量产时间普遍为2027年-2030年,在我们看来,从2024年到2027年主要是政策驱动,2027年以后会是市场驱动,所以真正降价和大规模应用,极有可能在2027年以后。
于清教:吴总实际谈的是电池原材料的问题,市面上原材料价格过高。第二是良品率问题,湖南恩捷刘总也是深有感触。国内的10多家头部隔膜工厂我大都参观过,他们降成本最有效的一点是客户采购量大,工厂24小时运转不停,此外,良品率还取决于设备工艺。刘总谈谈你的看法。
刘洋:我主要讲下硫化物的情况,目前来说硫化物最大的问题是成本高,和传统的液态锂离子电池类似,硫化物的降本过程也要通过规模化生产、供应链完善以及技术迭代来逐渐实现。硫化物未来降本最需要解决的问题是硫化物电解质降本,成本要从每吨几千万元降到每公斤千元级别,才可能和现在液态锂电池进行竞争。除了BOM成本要降低之外,还有从设备、工艺等上去降本。
于清教:刚才降本主要说了材料、设备是很大的一个部分。所以下一步无论是半固态电池,还是全固态电池,关于电池材料的资源问题,大家还需要多警惕。锂钴镍三大材料,国内都不占优势,锂资源主要集中在西澳、智利、阿根廷;钴呢,80%都在刚果(金);镍主要在印尼、东南亚一带,所以我们还要在关键材料上下功夫。
除了材料和设备,现阶段固态电池的技术难题大家都知道,第一固-固界面稳定性问题,第二离子电导率的问题,第三锂枝晶生长问题,这三个技术问题解决不了,或者我们的正负极电解质体系解决不了,降本怎么降?
李丹:从我们角度来看,氧化物聚合这条路线上现在的电导率已经能够做到接近液态电池的水平,同一个量级。我们采用工业制膜技术,把固态电解质层做薄,这样确保整个内部可控,它的整体体现在电芯层面的充电速度,也能够做到全程4C以上。同时,我们结合工业化量产、制膜技术,把它的整体性能提上来,这是我们追求的目标。
选择氧化物聚合这条路线,因为它跟正负极之间的反应少得多,同时它的稳定性比较好。还能兼容足够宽泛的正负极材料。去年我们发布的全固态锂电池,能量密度达到720Wh/kg,单体的容量也达到了120Ah,所以这也是一个非常核心的方向。
至于锂枝晶问题,在我们体系里,自制膜技术已经能够一定程度上抵制锂枝晶本身的生长。
于清教:当三个问题交织在一起时就会比较难解决,吴总,你在做实验室小批试验到小试验量产中遇到最大的挑战是什么?
吴凡:硫化物是一个非常好的全固态电池材料体系,目前,像中科固能去做连续自动化的百吨级硫化物材料生产线,还有百兆瓦时电芯线的这种建设,最大的难度来自硫化物全固态是一个全新的领域,它的市场是没有培育的。所以,我们的供应商不像氧化物固液混合电池来得多,我们的供应商几乎是零。我们建一条硫化物材料的生产线,没有设备生产商能够提供已有的成熟方案,每一个环节都需要我们自己去拼出来。
此外,相比于太蓝新能源,包括卫蓝、清陶这些固液混合电池的市场,我们是新兴的小众市场,但是,这个市场的发展趋势非常快,去年我们是在公斤级的一个订单量,今年最大的客户有吨级的硫化物材料需求,第二大客户也到了百公斤级需求。至于全固态电池的产业链配套设备我们计算过,在80-100台设备左右。在这些设备当中,积极一些是50%,保守一些,60%-70%的设备都要优化改动,甚至完全替代。
所以目前来说,主要的卡点在原材料的降价和电芯制备工艺的改进与成熟化,未来两三年应该都是这样的趋势,但到2026年底,无论是材料的价格,还是全固态电池产业化的设备都会达到一个相对比较成熟的水平,应对2027年的市场,预估硫化物全固态电池会达到GWh级别左右的规模。
于清教:我们做固态电池产品的研发,不能靠一个企业单打独斗,而要依靠整个电池产业链的共同努力,联合研发,才能走上一条可持续的生态链。刘总,谈谈您的看法?
刘洋:湖南恩捷前沿新材料科技有限公司主要做固态电解质,我针对电导率和界面这两点谈谈,硫化物的电导率比较好,但把它做成更小颗粒时,要保证电导率不损失也是技术难点之一,目前公司经过工艺优化已经解决了这个难点;另外界面的问题,除了添加聚合物,我们也了解到其他一些化合物也可做成有导离子性,或者代替粘结剂作用的一些物质,可以从优化材料去探索解决方案,此外,还可以通过电池结构或者优化工艺去解决界面问题。 刚才吴总讲的内容我们也深有体会,从硫化锂到电解质的设备,确实很难找,就是从零开始,摸石头过河的状态,我们也在努力解决设备配套问题,这也是做硫化物的一个难点。
于清教:不管半固态也好,固态也好,都是未来应用场景的重要一环,也都是我们市场的需求,面对未来广阔的各种市场应用场景空间,如3C、无人机、eVtol、人形机器人、乘用车等,大家最看好的是哪个市场?
吴凡:当前应用场景对于硫化物全固态电池来说,还是比较艰巨的,因为硫化物太贵,应用场景在eVtol或人形机器人这两个方向可以尝试;动力电池方面,尽管GWh级别在2027年之前属于覆盖范围内,但我认为短期内还无法让市场接受;3C方面,硫化物全固态电池还存在外加压力的问题,这个问题需要等改进后从本身性能上去适应;另外,军工航空这些应用领域会比较合适。
李丹:对于太蓝来说,半固态电池已经跟进头部整车厂商,明年大家就会买到,我们半固态电池不仅能量密度高,支持超快充,10分钟左右能充电到80%,而且成本具有优势。全固态电池的规划跟吴总这边比较类似,也是跟合作伙伴一起去做,2025年会有原型发布,2026年是集中验证测试阶段,2027年希望能够做到量产。现在看到像刚才讲的eVtol、机器人,尤其是服务型的机器人,电池方面还存在一定瓶颈,所以客户也推动我们去做相关尝试,预期在今年有一些原型产品,2026年就会有一些突破,2027年可能会进入用户手里。
于清教:感谢三位嘉宾带来的精彩分享。固态电池赛道这条路很难,还有许多待解的问题,当然也就意味着有更多机会。公安部数据截止到2024年12月31日,我们新能源汽车保有量3180万辆,今年我们预计是1500万辆,所以赛道对了,越努力越幸运。
其次,我们还要学会与时俱进。如今,DeepSeek、大数据等人工智能大模型的出现,为我们带来了许多新机遇。从事锂电池和固态、半固态电池研发的人员,也可以利用DeepSeek和先进的算法来解决锂电池在生产制造过程中,以及在整车应用中遇到的问题,随着人工智能、大数据等技术的不断成熟,这些先进技术也将逐渐渗透到电池新能源行业中,为行业的转型升级提供新的动力。
由于时间关系,我们的分享就到这里,感谢大家的聆听。
(以上观点根据论坛现场整理,未经发言者本人审阅。)
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