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压垮燃油车最后稻草?三星曾宣告:27年量产固态电池,十分钟充满

2024年3月,三星SDI公开展示了2027年实现全固态电池量产的路线图。

该公司同时展示了全固态电池样品及其他电池技术,其中“从8%充至80%约9分钟”和“寿命超过20年”分属其展示的快充与长寿命电池方案。

九分钟从8%充至80%,已经和燃油车进加油站的时间相差无几。

于是“压垮燃油车的最后一根稻草”这类说法很快流传开来。

液态短板难掩,固态锋芒初现

手机、笔记本电脑和电动汽车上用的,绝大多数是锂离子电池。

这类电池内部依靠液态电解质传导离子,用了这么多年,短板已经很清楚:充电偏慢,容量提升越来越难,对环境温度也很敏感。

冬天续航明显缩水,是许多电动车车主都有过的体验。更严重的是热失控引发的电池起火,电动汽车自燃事故时有发生,这些新闻也一直影响着消费者对电动车的信任。

固态电池把液态电解质换成了固态材料,正好针对上面这些问题。

最直接的变化是能量密度。能量密度越高,同样体积和重量的电池就能装下越多电量。

国内企业太蓝新能源在2024年4月宣布研制出的车规级全固态锂电池样品,能量密度达到720瓦时每千克。作为对比,目前市面上主流三元锂电池的能量密度大约在200瓦时每千克上下,两者差了三倍多。

正因为这个差距,业内外才会出现“充电几分钟,续航上千公里”的说法。这个说法有些夸张,方向上却没有错。

而安全性和低温表现同样是固态电池的优势。

电池里没有可以流动、可燃的液态电解质,因热失控而起火的风险就大大降低。

部分固态电池体系在低温下仍面临离子传导等挑战,具体表现取决于材料和电池设计。

所以,一旦固态电池能够大规模量产,在性能上对现有液态锂电池会形成相当明显的优势,新能源汽车产业格局被重新改写也完全有可能。

燃油车剩下的几个优势是补能快、不怕冷、续航焦虑小,固态电池恰恰在这几项上发力,这也是“最后一根稻草”说法的由来。

这场技术变革对中国的意义尤其重大。

过去几年,中国汽车工业借着新能源赛道实现了被很多人称为“弯道超车”的跨越。

中国汽车工业协会的数据显示,2023年下半年新能源汽车月度产销量首次双双突破100万辆,全年汽车出口量也首次跃居全球第一,新能源汽车成了“中国制造”一张新的名片。

现有的领先优势主要建立在液态锂电池的产业链上。

日韩抢跑布局,中国加速追赶

而日本是固态电池领域起步最早的国家之一。丰田、日产、松下等企业组成研发阵营,长期联合攻关。

截至2024年初,日本的固态电池专利申请量占全球将近40%,积累相当深厚。

丰田在固态电池上布局最久,也是全球申请相关专利最多的企业,拥有1331项专利。仅2016年到2020年这几年里,丰田的相关专利数量就增长了约40%。

丰田公开提出争取在2027年至2028年实现全固态电池商业化,目标是约10分钟或更短时间从10%充至80%。“领先3到5年”的说法,很大程度上就来自丰田这种长期的专利优势。

不过,专利多和产品能卖出去是两回事。

在搭载全固态电池的车型真正交付之前,这些指标更多还停留在规划和宣传层面,能否兑现,要看实际产品。

韩国走的是另一条路,节奏更快,也更愿意拿出实物。三星SDI公开的全固态电池目标主要包括2027年量产和900瓦时每升的体积能量密度;9分钟快充、20年寿命则是另外展示的电池技术,并非同一款全固态样品的参数。

同时,三星SDI的全固态电池试点产线已经投入运营,开始为2027年量产做准备。

和丰田相比,三星公开的时间表更早,量产前需要验证的环节也已经推进到产线层面,这也是外界愿意认真对待“27年量产”这一说法的原因。

中国的情况可以从专利和产品两方面来看。

专利方面,国家知识产权局此前披露,2023年5月全球固态电池关键技术专利申请约20798项,其中中国7640项;近5年我国固态电池全球专利申请量年均增长20.8%。

这个数字说明,中国或许起步晚于日本,追赶的速度却很快。

产品方面也有成果拿得出手。

除了太蓝新能源2024年4月宣布研发出车规级超高能量密度全固态锂电池,奇瑞也在公开活动上展示了自家固态电池的安全性:电池被切掉一角后仍能正常工作。

按照奇瑞公布的计划,其固液混合电池计划于2026年第四季度装车,全固态电池则计划2027年开始上车验证。

量产门槛犹在,降本才是关键

把三国的进展摆在一起,很难简单得出谁领先的结论。日本专利积累最厚,韩国样品和产线亮相较早,中国专利增速最快,产品落地也很积极。

原因在于,固态电池真正难的地方不在实验室,而在量产和大规模装车。

实验室里能做出一块指标亮眼的电池,不代表工厂能以稳定的良品率每天生产成千上万块,更不代表这些电池装上车以后,能在多年的颠簸、高温、严寒和反复充放电中保持当初的性能。

成本是绕不开的难题。

为了提高能量密度,固态电池的正负极材料往往要用到镍、钴等价格较高的金属,固态电解质本身的原料和制备工艺也不便宜。

综合下来,现阶段全固态电池的制造成本普遍高于成熟锂离子电池。电动汽车之所以能在中国快速普及,靠的正是电池成本持续下降带来的价格优势。

如果固态电池的价格降不下来,就只能先用在少数高端车型上,谈不上替代燃油车。

对于中国企业来说,这道门槛同样存在,甚至需要更加警惕。

2024年1月22日,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在中国全固态电池创新发展高峰论坛上就提醒,中国车企还远没到可以高枕无忧的时候。

当下的领先建立在液态锂电池的成熟产业链之上,而全固态电池是一条几乎要重新搭建的赛道,材料体系、生产设备、工艺路线都需要从头验证。

专利数量增长得快固然是好事,能把专利变成稳定可靠、价格合理的产品,才算真正站稳脚跟。

固态电池会不会成为压垮燃油车的最后一根稻草,现在下结论还为时过早。

从技术方向看,它补的正是电动车相对燃油车最明显的几块短板,这一点没有疑问。

从产业节奏看,三星规划的2027年量产和奇瑞规划的2027年上车验证都尚未到来,丰田的时间表更靠后,所有关于“几分钟充满”的承诺,都要等到车辆交付之后,在真实的道路和气候条件下检验。

日韩两国起步更早,也一直想凭借固态电池在新能源赛道上实现反超。中国凭借庞大的新能源汽车市场、完整的电池产业链和快速增长的专利储备,同样有后来居上的底气。

最终谁能率先突破,就看谁能先把量产和降本这两件事做成。