焦點分析 | 過了大眾汽車測試,固態電池再喊「狼來了」

2024-01-10   36氪

原標題:焦點分析 | 過了大眾汽車測試,固態電池再喊「狼來了」

文 | 韓永昌

編輯 | 李勤

固態電池再起風波。1月5日,美股固態電池妖股QuantumScape(以下簡稱QS)瘋漲43.09%。

原因是在此之前,大眾宣布QS的固態電池產品通過PowerCo(大眾的電池子公司)的耐久性測試,「實現了1000多次充電循環,容量仍超過95%。」

這個成績的確驚人。就當下成熟的三元鋰電池而言,通常也只能做到充放電循環800-1200次之後,衰減20%。這也是QuantumScape股價提振的原因。

就在QS股價暴漲兩天前,日本電池企業麥克賽爾也宣稱開發出了圓柱形全固態電池,容量可以達到200毫安時,樣品最早於2024年1月出貨。

固態電池又一次站上風口浪尖,即便是跌跌不休的A股市場,固態電池板塊也在1月6日迎來了大漲潮,相關概念股紛紛飄紅漲停。

固態電池作為下一代電池技術,其續航里程可以輕鬆超過千公里,並且充電倍率、循環壽命等都可以對現有產品形成全面碾壓。

更重要的是,液態電池與固態電池最大的區別是使用液態電解質還是固態電解質。常規的液態電解質(電解液)可燃性極高,只要開始燃燒基本沒有停止的可能。而固態電解質將電解液取代,徹底解決了易燃的問題,因此固態電池也被視為電池安全的最高水平。

當下,動力電池也已經隨著鋰價下跌、產能過剩與價格戰等多重因素,回歸到比拼製造業最根本的邏輯,成本與規模。電動化技術的突破已經出現明顯的節奏放緩,電池技術的微調已經不能成為車企的主要賣點。

行業需要新的故事來提振士氣,固態電池這樣一種幾乎毫無短板,且可以帶來顛覆性變化的電池技術,自然義不容辭。

從蔚來發布150度半固態電池包,到豐田宣布2027年量產固態電池,再到今天QS的產品通過大眾耐久性測試,固態電池的消息一番接著一番,但「狼來了」的故事,終究會引起市場與行業的疲憊。

QuantumScape「虛驚一場」

想理解故事始末,要先從QuantumScape這家公司說起。

只專注於固態電池技術研發的QS成立於2010年,比寧德時代還早上一年。經歷了多輪融資後,大眾成為該公司第一大股東。

2020年,QS通過SPAC在美股上市,市值最高峰超過477億美元,比目前理想汽車的美股市值還要高出近百億美元。

但36氪PowerOn梳理髮現,成立十三年來,QS並沒有任何一種可以在電動汽車上銷售的產品問世。

本次引起QS股價暴漲43%的消息來自於大眾官網,大眾宣布,QS的固態電池第一次通過了PowerCo(大眾的電池子公司)的耐久性測試。

原文寫到:QS的固態電池在超過1000次充放電循環後,仍能保持95%以上的容量。根據不同的車型,這可以讓一輛電動汽車行駛超過50萬公里仍沒有明顯的電池電量衰減。

PowerCo執行長Frank Blome認為,「這是固態電池批量生產道路上的里程碑。」然而,原文也明確指出,該產品僅為A樣。

大眾官網披露的原文

一般來講,一款全新電池產品想要量產上車,前期要經歷A樣、B樣、C樣、D樣四個階段。A樣階段主要用來驗證電芯材料的體系,還處於概念階段,而B樣才會開始進行電芯設計,確定電芯的規格、容量、封裝形式等,並進入樣車進行測試,C樣為小批量生產,D樣為大批量生產。

舉個例子,如果一款量產裝車的動力電池產品可以看做是一個成年人,那A樣僅僅是步入小學階段。

一位固態電池工程師告訴PowerOn,從A樣到最終裝車,如果有成熟的平台體系會非常快,但如果是全新開發,要綜合考慮技術的複雜程度,工程難度等等因素,「花上三到五年也很正常」。

以理想的5C電池作為類比,該電池的開發周期整整三年,這還是基於寧德時代完善的電池配方以及強大的製造體系,在已經十分成熟的液態電池上推陳出新的結果。而全固態電池,其材料、配方、製造等均是全新的環節,量產難度要遠遠超過5C電池,時間跨度也要更長。

如果A樣的階段就足以「振奮人心」,押注鋰金屬路線的美國電池公司SES AI Corporation(以下稱SES)早在2021年就發布了全球第一個車規級鋰金屬電池A樣品,該產品能量密度可以達到 417 Wh/kg,並陸續與現代、通用、本田簽署了A樣聯合開發協議。

SES與QS的技術路線大概吻合,都是正極採用高鎳三元材料,負極採用鋰金屬,但區別在於SES的目標直指量產,使用了固液混合電解質(半固態),而QS則堅持使用全固態電解質。

2023年12月13日,SES繼續宣布已與三家車企中的一家達成鋰金屬電池B樣品協議。SES的鋰金屬半固態產品從A樣到B樣就已經花費了兩年的時間,而在量產上更為困難的全固態電池,顯然要走上更長的路。

當然,不可否認QS的A樣產品通過耐久性測試展示出了固態電池最真實的量產進度,這幾乎也是行業中唯一一家宣布全固態電池量產具體進度的公司,但這樣的進度距離商業化應用,還有太長的路要探索。

固態電池量產之難

動力電池的生產從來都不在朝夕之間。任何一種電池技術想要大規模量產都要邁過三道天塹:穩定的配方,低廉的成本和成熟的製造工藝。

電池的核心技術在於配方,配方決定了電池的能量密度,循環壽命,安全性能等。從電池配方出發,固態電池的技術路線分為三條,氧化物、聚合物、硫化物。三種路線各有優劣,但綜合來看,氧化物做的公司最多,硫化物綜合性能最好,技術上也最難。

QS是選擇氧化物路線的代表,這一路線的主要問題是氧化物電導率低。大眾給出的QS固態電池A樣報告僅說明了循環壽命與容量保持率,對於更多的數據,如倍率性能、能量密度、低溫性能、安全性等並未披露。

由於全固態電池的量產難度太大,離我們更近的是北京衛藍的氧化物半固態電池,該電池已經裝在一輛蔚來ET7上並且由李斌直播實測了14個小時,續航成功超過了1000公里。

但即便是半固態電池,成本也讓人望而卻步。蔚來曾透露,一個150度半固態電池包的成本就是一輛ET5。PowerOn也了解到,極氪009搭載的首款麒麟電池包同樣是半固態電池,其電池包價格也「比一輛車還貴」。

由於材料的稀缺性,工藝難度更大,全固態電池的成本比半固態電池還要再上一個層級。一位固態電池公司高管對PowerOn說:「如果不考慮成本,美國橡樹嶺實驗室早就做出了全固態電池,但只能在心臟起搏器這種完全可以承擔高溢價的器材上應用。」

即便可以解決配方問題,並且降低了材料成本,製造工藝上的改變同樣是量產難關。

與傳統的液態電池相比,固態電池的生產工藝需要在極片、電解質、固固介面及封裝技術等多方面進行技術突破,生產工藝的難度大大提升。

動力電池製造分為前中後三段工序,前段的塗布決定良率,中段的卷繞/疊片決定效率,固態電池的產線並不能完全沿用現有的成熟工藝。

據PowerOn了解,固態電池生產中,前段的勻漿、塗布、烘烤都要改動,中段工序的注液沒有了(因為是固態電解質),而且只能用疊片,「基本貴的設備都要改動。」

用量產難度更低的4680電池對比來看,馬斯克自2020年提出這一新的技術路線後,對於干法電極與全極耳技術的突破仍然遲遲未能達成,即便是以特斯拉在數個產能地獄中磨練出的工程化能力,仍然未能將理想中的4680電池如期量產。

而固態電池所面臨的問題,鋰金屬負極製備、鋰枝晶抑制、固固介面問題等等,顯然比4680還要難上不止一層。4680所面臨最難的干法電極問題,固態電池同樣需要面對。

因此,想要大規模量產全固態電池,對於現階段的電池工藝、材料成本、與製造水平來說,仍是一件難以企及的事情。

但在競爭局勢愈發激烈的環境中,車企需要新的故事來支撐消費者對品牌的信心。豐田宣布2027年量產全固態電池,廣汽埃安的目標更為激進,將量產節點定在了2026年。大眾適時披露一下固態電池進展來支撐市場預期,也是一種常規手段。

但不披露產品開發節奏,只說量產時間,與只披露節奏,不提及量產時間,都是一樣的「空談」。

隨著時間推移,市場對固態電池的技術難度認知度更加清晰,這樣一則消息便帶來股價瘋漲的故事,或許要拿出更多的真材實料。用「狼來了」製造虛假預期,終究會被無情戳破。