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「互联网金融概念股」蔚来发布的“固态电池”到底是个啥?

「互联网金融概念股」蔚来发布的“固态电池”到底是个啥?

新能源汽车已经成为创造财富的机器。根据胡润最新发布的2020年全球500强企业名单,价值增长最快的前三家企业都来自中国,其中两家是蔚来和小鹏。具体来说,蔚来的价值增加了23倍,达到4039亿元;肖鹏汽车的价值增长了9倍,达到2488亿元。除了中国的蔚来和小鹏,新能源汽车巨头特斯拉的价值也增长了八倍,以3.6万亿元的总价值排名世界第九。

1月9日,中国新型汽车制造力量的龙头企业之一蔚来汽车在其“2020 NIODAYS”活动上发布了其首款纯电动汽车——蔚来ET7。除了发布新车,蔚来汽车还发布了单个能量密度为360瓦时/千克的150瓦时固态电池组,并宣布将于2022年第四季度在其生产车辆上组装这种固态电池。消息一出,引起了市场的热议。

什么是固态电池

《每日财报》注意到蔚来,新电池发布后,A股电解液和隔膜企业的股价在出现都大幅下跌为什么?这要从两节电池的本质入手。

传统锂电池由正极、负极、电解液和隔膜组成,其工作原理是锂离子在正极和负极之间来回运动,导致外部电路电子定向运动形成电流,电解液是锂离子电池的“血液”。电解液由溶剂、高纯溶质和高纯添加剂按一定比例制成,质量比为83%/12%/5%。目前电解质的基本组成体系已经比较成熟,以六氟磷酸锂为主要溶质,以碳酸盐产品为主要溶剂,而新的锂盐和添加剂仍有较大变化。虽然部分使用了新锂盐和新溶剂,但由于自身缺陷,不能完全替代六氟磷酸锂和碳酸锂溶剂,只能作为辅助产品使用,实际上仍可视为添加剂。

固态电池与传统锂电池最显著的区别在于电池内部电解质的物理形态。与现在常用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,固态电池是使用固体电极和固体电解质的电池,不需要锂隔膜和电解质。这就是为什么在蔚来发布新电池后,这些领域的公司股价大幅下跌。固态电池的核心是固体电解质,目前有三大技术路线:聚合物、硫化物和氧化物全固态电池。

但是,需要注意的是,固态电池并不是新出现的概念,早在1978年,米歇尔阿芒(Michel Armand)就首次报道了固态锂金属电池的研究,在随后的40年里,固态锂电池在世界各地得到了广泛的研究。固体电解质离子电导率低、界面相容性差的技术瓶颈制约了商业化进程。全固态锂电池的研究在20世纪末停滞不前,2007年又恢复了全固态锂电池的研发。

2019年底发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,首次将固态电池的上升推向全国水平,提出了加强R&D和固态电池产业化的要求。但是直到现在,固态电池还没有商业化。根本原因是固态电池的技术瓶颈还没有克服,只能先用半固态电池。也就是说,将固体电解质的成分添加到液体电解质中,而保留前一种电解质和隔膜。固态电池的商业化道路需要从半固态电池逐渐过渡到全固态电池,蔚来汽车这次发布的电池也是半固态电池。

最后,成本问题是固态电池技术商业化面临的最大挑战。本质上,续航里程和使用成本(整车和更换电池的成本)仍然是电动汽车的薄弱环节,任何新技术都必须同时解决这两个问题。据计算,

磷酸铁锂电池用于新能源汽车的初期开发。这种能量密度低但安全性好的技术路线已经成为“第一代”新能源汽车动力电池的首选。然而,随着新能源汽车市场竞争的加剧,能量密度更高、性价比更好的三元锂电池成为新宠,至今仍是市场的主流。但业内专业人士指出,目前磷酸铁锂和三元锂电池的能量密度接近理论极限,高镍材料的硅碳负极单体的能量密度极限在300Wh/Kg左右。目前宁德时代(报价300750,股票诊断)和郭萱高新(报价002074,股票诊断)都达到了这个水平。

富锂锰基硅碳负极单体的能量密度极限在400Wh/Kg左右,我国提出的目标是2025年达到这个水平。还有五年,能量密度要提高33%。但越接近理论极限,R&D投资的边际产出越低,进步越慢。在此背景下,固态锂离子电池被认为是最有可能的下一代锂电池技术。固态电池的能量密度有可能超过500wh/kg,能量密度越大,续航里程越长。

其次,液体电解质电池安全性不高。随着充放电次数的增加,锂枝晶一旦穿透隔膜,很容易燃烧或爆炸,而固体电解质不可燃、无腐蚀性、不挥发、漏液,即使在高温下也没有自燃爆炸的危险。所以固态电池在安全性上也有优势。

事实上,国内外的龙头公司已经开始了对固态电池的研究。领先的动力电池公司宁德时报早在2016年就正式公布了硫化物固态电池的研发路径。目前宁德时报固态电池可以达到300次循环,容量保持率82%,但全固态电池仍在研发中,预计2030年后商业化。慧能推出的MAB固态电池组采用双极型(电池内部串并联等)。),S-镶嵌(直线堆栈)和LOGI-PACK(内置检测系统)技术,是针对固态电池高安全性、高散热能力和机构特性而开发的新封装方式。计划在不牺牲安全性和经济可行性的前提下,在2022年创造巡航里程相当于燃油车的高能。

密度电池包。

  此外,赣锋锂业(行情002460,诊股)一期项目固液混合的半固态锂电池实现规模化生产能力,公司与中科院许晓雄课题组合作,设立全资子公司浙江锋锂新能源科技有限公司,开展固态锂电池方面的产业化工作。

  根据SNE Researchd的测算,2030年全球固态电池需求有望接近500GWh,2025年固态电池全球市场空间有望达到60亿元,而2025年我国固态电池市场空间有望达30亿元,2030年有望达到200亿元。综合看下来,从长期的视角来看,固态电池具备广阔的前景,而且很可能成为未来的主流电池,但从当下的情况来看,技术水平和成本问题都制约了其大规模商用化,液态电池依然是目前的必选项。

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