文|讀懂財經(jīng)
進入到2024年，動力電池板塊在資本市場上仍然舉步維艱。1月份以來，電池ETF跌了3.8%。
雖然整個動力電池板塊仍然萎靡不振，但固態(tài)電池板塊卻火了。金龍羽、三祥新材、恩捷股份等固態(tài)電池概念股均迎來股價大漲。其中，金龍羽在5個交易日內(nèi)，收獲4個漲停板。美股固態(tài)電池公司更是暴漲，固態(tài)電池公司QuantumScape單日股價漲超43.09%。
固態(tài)電池板塊火熱，得益于1月份以來固態(tài)電池利好頻發(fā)。先是，日本電池企業(yè)麥克賽爾開發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池。再是，QS的固態(tài)電池產(chǎn)品在實驗室中通過了大眾的耐久性測試。1月11日，哈佛大學(xué)也宣布使用新方法提高了固態(tài)電池的壽命。
那么，應(yīng)該如何理解固態(tài)電池的技術(shù)進展呢？固態(tài)電池走到商業(yè)化拐點了嗎？
本文持有以下觀點：
1、固態(tài)電池補齊了性能短板。相較液態(tài)電池，固態(tài)電池的不足是使用壽命短。但QS以及哈佛大學(xué)的技術(shù)突破解決了這一難題。尤其是哈佛大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)，使將固態(tài)電池可充放電至少6000次，超過市面上所有的軟包電池。
2、固態(tài)電池遇到量產(chǎn)瓶頸。目前，固態(tài)電池只是在實驗室中得到了驗證，相當(dāng)于概念產(chǎn)品，距離量產(chǎn)落地還有很長時間。參考只是改變了部分工序的4680電池，量產(chǎn)探索經(jīng)歷了3年左右。材料、配方、工序都需要改動的固態(tài)電池量產(chǎn)時間會更漫長。
3、固態(tài)電池很難商業(yè)化。由于固態(tài)電池材料成本更高，固態(tài)電池成本數(shù)倍液態(tài)電池，僅一塊150kWh的半固態(tài)電池價格就相當(dāng)于一輛蔚來ET5。而商業(yè)世界的規(guī)律是，在性能夠用的情況下，成本才是戰(zhàn)爭的勝負手。
01 固態(tài)電池補齊了性能短板
固態(tài)電池是相對于現(xiàn)在的主流電池而言的。嚴(yán)格意義上講，現(xiàn)階段的鋰電池應(yīng)該稱作液態(tài)鋰電池，因為其核心電池材料之一是液態(tài)電解質(zhì)(也稱電解液)。而使用固態(tài)電解質(zhì)的鋰電池，就被稱之為固態(tài)鋰電池，簡稱固態(tài)電池。
進入2024年，固態(tài)電池已成為最受投資人喜愛的板塊之一。1月5日，美股固態(tài)電池QuantumScape爆漲43.09%，國內(nèi)固態(tài)電池概念股也迎來爆發(fā)。比如，金龍羽在在5個交易日內(nèi)收獲4個漲停板。
固態(tài)電池股股價爆發(fā)，得益于固態(tài)電池補齊了性能短板。開發(fā)固態(tài)電池的最大難點，固體與固體接觸時，緊密程度低于固體與液體，導(dǎo)致電池的導(dǎo)電能力差、使用壽命短。豐田花30年研發(fā)的固態(tài)電池，充放電800次就要報廢。而液態(tài)電池大多能達到數(shù)千次。
但進入1月份后，先是大眾宣布與美國公司QS的固態(tài)電池產(chǎn)品通過PowerCo（大眾的電池子公司）的耐久性測試，在實驗室中，QS研發(fā)出的固態(tài)電池經(jīng)歷了高達1000多次的充電循環(huán)測試，電池容量保持率仍高達95%以上。不久之后，美國哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究人員也稱開發(fā)了一種使用新型鋰金屬電池制造固態(tài)電池的新方法，使用此方法，固態(tài)電池可充放電至少6000次，超過市面上所有的軟包電池。
補上最后一款性能短板后，固態(tài)電池已經(jīng)在幾乎所有的主要性能上已經(jīng)吊打液態(tài)電池。
比如，在能量密度上，目前行業(yè)普遍預(yù)計現(xiàn)在的主流電池理論上的能量密度上限為300Wh/kg，而億緯鋰能的4695大圓柱電池的能量密度均已達300Wh/kg。換言之，現(xiàn)在的傳統(tǒng)電池已經(jīng)達到能力密度的天花板。
而與傳統(tǒng)電池相比，300Wh/kg只是固態(tài)電池的起步級別，固態(tài)電池在材料上會用鋰金屬陽極取代石墨陽極。而鋰金屬陽極有更高的能量密度。SEAS材料科學(xué)副教授Xin Li表示，鋰金屬陽極電池的容量密度，可以達到商用石墨陽極電池的十倍，大幅提升電動汽車的續(xù)航里程。
不僅能量密度更高，固態(tài)電池也更安全，常規(guī)的液態(tài)電解質(zhì)（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(tài)電解質(zhì)將電解液取代，徹底解決了易燃的問題，因此固態(tài)電池也被視為電池安全的最高水平。
按道理來說，性能全面領(lǐng)先的固態(tài)電池研發(fā)成功后很容易會取代現(xiàn)在的液態(tài)電池。但理想很美好，現(xiàn)實很骨感。
02 遇到量產(chǎn)瓶頸
1月11日，借著固態(tài)電池概念實現(xiàn)5天4板的金龍羽發(fā)布公告稱：“公司關(guān)注到近期固態(tài)電池概念受市場關(guān)注度較高，但公司項目的技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的成功與否存在諸多不確定性?！?/p>
金龍羽的公告意思很明確，固態(tài)電池距離產(chǎn)業(yè)化落地還有很長時間。從產(chǎn)品階段看，就算是已經(jīng)通過大眾耐久性測試的固態(tài)電池產(chǎn)品也僅為A樣。
一款全新電池產(chǎn)品想要量產(chǎn)，需要經(jīng)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，是還處于概念階段的實驗室產(chǎn)品，而B樣才會開始進行電芯設(shè)計，確定電芯的規(guī)格、容量、封裝形式等，并進入樣車進行測試，C樣為小批量生產(chǎn)，D樣為大批量生產(chǎn)。如果一款量產(chǎn)裝車的電池可以看做是成年人，那A樣僅是步入小學(xué)階段。
固態(tài)電池想要從實驗室走入生產(chǎn)線，還要有多重難關(guān)攻克。與傳統(tǒng)的液態(tài)電池相比，固態(tài)電池的需要在極片、電解質(zhì)、固固界面及封裝技術(shù)等多方面進行改動。換句話說，液態(tài)電池生產(chǎn)流程很難全部復(fù)用到固態(tài)電池上，固態(tài)電池在材料、配方、制造工序等部分核心環(huán)節(jié)上需要重新探索。
而每個環(huán)節(jié)都需要漫長的時間才能得以驗證。以工序為例，電池生產(chǎn)過程涉及 50多道工序，而前一個工序的成品就是后一個工序的原料，改進一個工序，意味著也要修改前后工序，往往牽一發(fā)而動全身。
舉個例子，特斯拉的4680電池只是將傳統(tǒng)的鋰電池濕法工藝改為了干法工藝就涉及到至少7個步驟的改造。繁瑣的工藝探索使4680電池的量產(chǎn)時間一拖再拖，特斯拉在2020年就已經(jīng)研發(fā)出4680 電池，原本計劃2021年大規(guī)模量產(chǎn)，但直到2023年底4680電池才實現(xiàn)了小規(guī)模交付，并且生產(chǎn)效率遠不及預(yù)期。2024年初，4680 電池的生產(chǎn)效率約為85 個/分鐘，遠低于350 個/ 分鐘的預(yù)期。
考慮到固態(tài)電池改動工序的范圍和難度比4680電池不只大上一層，固態(tài)電池在工序探索上花費的時間顯然要更多。
而從現(xiàn)在固態(tài)電池的量產(chǎn)階段看，行業(yè)還遠未走到生產(chǎn)工序階段。目前，在更前端的電池配方上，行業(yè)仍有分歧，固態(tài)電池配方主要分為三大技術(shù)路線：硫化物、聚合物和氧化物。日韓企業(yè)，如豐田、三星SDI等，主要押注硫化物體系，技術(shù)積累深厚。歐洲則偏向聚合物路線，而中國以氧化物體系為主。但不論是哪種路線，都存在基礎(chǔ)性的技術(shù)挑戰(zhàn)和成本問題，行業(yè)最終將應(yīng)用哪條路線也并不清晰。
種種跡象表現(xiàn)，固態(tài)電池距離量產(chǎn)還有相當(dāng)長的距離和時間。
03 商業(yè)化遙遙無期
一位固態(tài)電池公司高管曾提到：“如果不考慮成本，美國橡樹嶺實驗室早就做出了全固態(tài)電池，但只能在心臟起搏器這種完全可以承擔(dān)高溢價的器材上應(yīng)用?！边@說明，高成本已經(jīng)成為固態(tài)電池商業(yè)應(yīng)用的攔路虎。
固態(tài)電池比液態(tài)電池的成本要高出數(shù)倍，甚至一塊固態(tài)電池的價格就相當(dāng)于一輛車。比如，150kWh半固態(tài)電池，成本大約22萬元-25萬元，相當(dāng)于一輛蔚來ET5，而全固態(tài)電池成本會更高，能達到30萬左右。
固態(tài)電池成本高既有階段性的規(guī)模問題，也有剛性的材料成本問題。固態(tài)電池需要新建大量的廠房和產(chǎn)線，但固態(tài)電池早期產(chǎn)量比較低，無法形成規(guī)模效應(yīng)，需要更高的售價攤薄成本。同時，由于固態(tài)電池生產(chǎn)工藝的不成熟，良率較低，也會轉(zhuǎn)嫁到成本上。特斯拉的4680電池就遇到過良率問題，2022年末，4680電池生產(chǎn)良率只有92%。依照行業(yè)測算，4680電池的良率要超過 95%，才能壓低成本。
雖然，長期看固態(tài)電池可以通過批量生產(chǎn)平攤成本，以及生產(chǎn)工藝的成熟提高良率。但材料成本無法克服。固態(tài)電池需要用電解質(zhì)替換電解液，而國聯(lián)汽車動力電池研究院董事長熊柏青曾提到，固態(tài)電解質(zhì)要比電解液貴好幾倍。同時，由于電解質(zhì)的導(dǎo)電性不及電解液，固態(tài)電池需要更高比能的正負極，也會進一步增加材料成本。
從這個角度看，在更高的材料成本下，固態(tài)電池成本很難低于液態(tài)電池。而商業(yè)世界的規(guī)律是，在性能夠用的情況下，成本才是商業(yè)戰(zhàn)爭的勝負手，典型案例是日本家電的興衰。
日本家電曾靠工匠精神在產(chǎn)品性能上精益求精，占領(lǐng)全球。而中韓企業(yè)則是走上了另外一條道路，在家電性能達到消費者基本要求的情況下，注重降低產(chǎn)品成本。最終日本家電性能仍然全球領(lǐng)先，但在終端市場上，被成本更低、售價更便宜的中韓企業(yè)擊敗。
回到電池行業(yè)，雖然液態(tài)電池的能量密度即將到達天花板，但大部分新款純電動車?yán)m(xù)航也達到了500公里以上，基本能覆蓋用戶絕大多數(shù)的出行場景。倘若固態(tài)電池成本居高不下，即使量產(chǎn)成功后，固態(tài)電池也很難取代液態(tài)電池。
替換萬億級動力電池市場規(guī)模的故事固然宏大，但固態(tài)電池先要證明的是，自己能夠腳踏實地地降低成本。