當前,新能源車的巨大發展空間給動力電池行業帶來了很大的增長動力,也使得鋰電池產業鏈相關公司的股票持續上漲,如鋰電池龍頭寧德時代市值已經突破了 1 萬億人民幣,成為了名副其實的創業板老大,第二名邁瑞醫療市值還不到 6000 億人民幣。
不過,鋰電池龍頭也不是能夠高枕無憂的,除了競爭者之外,下一代技術路線——固態電池也將會對行業產生顛覆性的影響。年初蔚來公布的 150kWh 的固態電池嚇了市場一大跳,鋰電池產業鏈一片大跌,但是其固態電池實際上是半固態電池,仍然要使用到電解液,對行業影響有限,產業鏈公司股價在經歷短暫的波動后就又繼續 " 接著奏樂接著舞 " 了。
固態電池越來越近,也許某個時間點會對行業產生轉折性的影響。如寧德時代就有相關的研發,但是進度相對較慢,根據其公開的信息,寧德時代在 2016 年開始對固態電池的研發,同時走聚合物和硫化物路線,目前研發出的聚合物鋰金屬固態電池能量密度為 300Wh/kg,可實現 300 周循環,預計到 2030 年才能實現規模化。
不過,有些廠商的進度已經很快了,其中,輝能科技計劃今年實現量產,江蘇清陶 2020 年投產了一期 1GWh 的固態電池產線等等。目前主要的廠商情況和進度如下:
輝能科技
輝能科技使用抗壓的 LCB ( Lithium Ceramic Battery ) 固態陶瓷電解質生產固態電池,2018 年其電池內阻降至鋰離子電池的七成,固態陶瓷電解質還有高度耐熱性,具有良好的化學穩定性,不會熔化、溶解;到 350 ° C 高溫不會熱失控 ( 爆炸 ) ,低溫也不會鹽析出,在 3~10 秒 200~260 ° C 的高溫下還可以繼續做動 ( 而一般聚合物鋰電池到 120~150 ° C 時會熔化、溶解;不耐高溫;低溫時會鹽析出 ) 。因此,固態鋰陶瓷電池 LCB 極度安全,即使遭受到外力撞擊、死折、刺穿、或 5 小時 250 ° C 的烘烤,LCB 都不會起火或爆炸。
輝能科技創造了 MAB 多軸向雙極電池包技術,在這個電池包內看不到普遍定義的電池芯,而是透過雙極電池技術直接堆疊極片來進行串并聯,且在電芯階段就自帶散熱功能,省去大量無法提供電量的線材、封裝與散熱材,精簡 BMS ( 電池管理系統 ) 設計。在 Pack 階段,可以大幅提升總成組效率,同時拉升能量密度并降低成本,使 Pack 體積得以縮小至傳統 Pack 的五成、成本降至七成,電動車的行駛距離將有機會達到倍數增長。該電池 pack 方案獲得了美國 CES 創新獎與美國愛迪生獎金獎(科技界的奧斯卡)。
2019 年輝能科技與蔚來、愛馳等新能源汽車主機廠簽署戰略合作協議,2020 年完成 D 輪融資,一汽參投,2021 年公司與越南企業集團 Vingroup JSC 成立合資企業,計劃在越南生產固態電池。2021 年 4 月,輝能科技憑借 ASM 獨家電池安全技術 ASM ( Active Safety Mechanism ) 獲得愛迪生銅獎。輝能科技 2021 年計劃通過 SPAC 上市。
江蘇清陶
清陶能源是清華大學南策文院士團隊領銜創辦的高新技術企業,是國內固態鋰電池產業化的領跑者,其開發的固態電池能量密度可達 400Wh/kg 以上,已在特種電源、高端數碼等領域成功應用,在新能源汽車領域先行先試。
宜春清陶計劃總投資 55 億元,建設年產 10 GWh 固態鋰電池生產基地。其中,項目一期投資 5.5 億元人民幣,占地面積約 100 畝,建筑面積約 38000 平方米,建設年產 1GWh 固態鋰電池生產基地,2020 年已正式投產;二期將進一步增加投資,擴大產能。2020 年 7 月,一輛搭載清陶固態電池系統的純電動樣車在北汽新能源完成調試,成功下線。這臺樣車是國內首次公開的可行駛的固態電池樣車。此次搭載蘇州清陶生產的第 I 代固態電池系統,在系統能量密度、-5 ℃工況放電能量保持率、充放電能量效率、0%-80%SOC 快充時間等指標上已經優于常規設計的液態三元電池,已經初具量產可行性。
衛藍新能源
北京衛藍新能源公司成立于 2016 年,專注于混合固液電解質鋰離子電池與全固態鋰電池研發與生產,是中國科學院物理研究所清潔能源實驗室固態電池技術的唯一產業化平臺。公司總部位于北京,在北京房山、江蘇溧陽和浙江湖州擁有 3 大生產基地。2018 年公司固態電池能量密度到了 300Wh/kg,并且進行了樣車的試驗,2019 年在溧陽成立了生產基地,目前固態電池產品已經供給無人機使用,電池安全性已通過測試。它的原材料包括硅碳負極都在批量的生產,同時固態電池所需要的涂固態電解質材料的隔膜也可以批量生產。目前,衛藍新能源旗下全固態電池產品的產能達到了 0.2GWh,將在 2021 年建成 1Gwh 產線,預計 2026 年后,將形成 20GWh 的產量。衛藍新能源的固態電池采用氧化物固態電解質。
贛鋒鋰業
公司在 2016 年開始研發固態電池,目前,公司第一代混合固液電解質電池產品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試,能量密度達 235~280Wh/kg,目前第一代固態電池做了中試線,設計產能為 0.3GWH。第二代固態鋰電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極材料,基于自主研發固態隔膜材料構建 2Ah-10Ah 全固態電池樣品,能量密度可達 350Wh/kg(G2 代),并可穩定循環>300 次和能量密度可達 400Wh/kg(G2+ 代)。贛鋒使用的電解質是自主發明的 "polymer-in-ceramics" 類型彈性特質的無機 - 聚合物復合固態柔性電解質膜,并采用雙向差異化界面設計和疊層—輥壓—加熱一體化工藝制備柔性固態電池。
公司 2020 年 10 月公告,擬以自有資金不超過 30 億元建設高端聚合物鋰電池研發及生產基地建設項目。公司將積極推進固態電池量產裝車事項。
豐 田
豐田在 2008 年與初創公司 Ilika 合作研發固態電池,2017 年宣布與松下合作,2020 年宣布與松下成立固態電池合資公司,2021 年公司宣布將在今年推出一款顛覆性的固態電池,該電池可提供 500 公里續航,10 分鐘內就可以從空電充到滿電,并且具有極小的安全隱患。豐田走的是硫化物固態電解質技術路線,有望在 2022 年推出搭載固態電池的車型,并于 2025 年實現規模化量產。
三 星
2017 年三星展出固態電池。2018 年 11 月,韓國三大電池企業 LG 化學、三星 SDI 和 SKI 組成聯盟,共同開發包括固態電池的下一代電池核心技術。2019 年 4 月,三星、福特聯合投資了美國固態電池初創公司 Solid Power,并宣布與 Solid Power 正式達成合作,研發下一代電動汽車全固態電池。2020 年 3 月三星發布了其固態電池研發的最新成果,其固態電解質為硫化物,負極采用超薄銀碳負極,能量密度達 900Wh/L,循環壽命超過 1000 周,續航達 800 公里。
Solid Power
Solid Power 是一家固態電池初創公司,成立于 2012 年,最初得到美國科羅拉多大學博爾德分校及國防高級研究計劃局的資助,公司先后得到福特、三星、寶馬、沃爾沃等知名公司的投資。2020 年第三季度,公司中試線電池和固體電解質均已得到多家汽車 OEM 合作伙伴和一流電池供應商的成功驗證。根據計劃,寶馬和福特分別將在 2022 年向 Solid Power 采購試驗車的固態電池。
Solid Power 的 ASSB 固態電池采用硫化物電解質,具備不可燃的特性,相較于鋰離子電池能量密度提升 50%;其使用的金屬鋰陽極是石墨陽極的 10 倍。其固態電池能量密度達 320Wh/kg。
SES
SolidEnergy Solutions ( SES ) 成立于 2012 年波士頓,由麻省理工博士后胡啟朝創立,麻省固能(SES 上海)公司成立于 2018 年 8 月上海,目前正處于組建、結構布局以及建廠施工階段。SES 是世界第一個證明實用性鋰金屬可以達到 480Wh/kg 和 1000Wh/L 并得到第三方驗證,在波士頓建立世界第一個鋰金屬電池研發中式線。SES 使用的是聚合物電解質材料。
2021 年 3 月 SES 與通用汽車達成合作,雙方計劃在 SES 的工廠內建立一條生產線,并且在 2023 年之前推出原型電池。
QS
QS 已經通過 SPAC 在美股實現上市,目前在籌建 QS-0 工廠計劃生產用于裝車測試的固態電池原型電池,大規模商業化則要等到 2026 年。
圖:各大公司固態電池研發進展,來源:公司官網
從這些廠商的進度來看,2025 年之前大概率會有一批廠家嘗試商業化,同時也可能會嘗試上市,如輝能科技 2021 年計劃通過 SPAC 實現美股上市,這就給投資者提供了投資機會,同時,傳統鋰電池產業鏈可能要受到一定的沖擊,尤其是在當前估值過高的情況下。
不過,鋰電池龍頭也不是能夠高枕無憂的,除了競爭者之外,下一代技術路線——固態電池也將會對行業產生顛覆性的影響。年初蔚來公布的 150kWh 的固態電池嚇了市場一大跳,鋰電池產業鏈一片大跌,但是其固態電池實際上是半固態電池,仍然要使用到電解液,對行業影響有限,產業鏈公司股價在經歷短暫的波動后就又繼續 " 接著奏樂接著舞 " 了。
固態電池越來越近,也許某個時間點會對行業產生轉折性的影響。如寧德時代就有相關的研發,但是進度相對較慢,根據其公開的信息,寧德時代在 2016 年開始對固態電池的研發,同時走聚合物和硫化物路線,目前研發出的聚合物鋰金屬固態電池能量密度為 300Wh/kg,可實現 300 周循環,預計到 2030 年才能實現規模化。
不過,有些廠商的進度已經很快了,其中,輝能科技計劃今年實現量產,江蘇清陶 2020 年投產了一期 1GWh 的固態電池產線等等。目前主要的廠商情況和進度如下:
輝能科技
輝能科技使用抗壓的 LCB ( Lithium Ceramic Battery ) 固態陶瓷電解質生產固態電池,2018 年其電池內阻降至鋰離子電池的七成,固態陶瓷電解質還有高度耐熱性,具有良好的化學穩定性,不會熔化、溶解;到 350 ° C 高溫不會熱失控 ( 爆炸 ) ,低溫也不會鹽析出,在 3~10 秒 200~260 ° C 的高溫下還可以繼續做動 ( 而一般聚合物鋰電池到 120~150 ° C 時會熔化、溶解;不耐高溫;低溫時會鹽析出 ) 。因此,固態鋰陶瓷電池 LCB 極度安全,即使遭受到外力撞擊、死折、刺穿、或 5 小時 250 ° C 的烘烤,LCB 都不會起火或爆炸。
輝能科技創造了 MAB 多軸向雙極電池包技術,在這個電池包內看不到普遍定義的電池芯,而是透過雙極電池技術直接堆疊極片來進行串并聯,且在電芯階段就自帶散熱功能,省去大量無法提供電量的線材、封裝與散熱材,精簡 BMS ( 電池管理系統 ) 設計。在 Pack 階段,可以大幅提升總成組效率,同時拉升能量密度并降低成本,使 Pack 體積得以縮小至傳統 Pack 的五成、成本降至七成,電動車的行駛距離將有機會達到倍數增長。該電池 pack 方案獲得了美國 CES 創新獎與美國愛迪生獎金獎(科技界的奧斯卡)。
2019 年輝能科技與蔚來、愛馳等新能源汽車主機廠簽署戰略合作協議,2020 年完成 D 輪融資,一汽參投,2021 年公司與越南企業集團 Vingroup JSC 成立合資企業,計劃在越南生產固態電池。2021 年 4 月,輝能科技憑借 ASM 獨家電池安全技術 ASM ( Active Safety Mechanism ) 獲得愛迪生銅獎。輝能科技 2021 年計劃通過 SPAC 上市。
江蘇清陶
清陶能源是清華大學南策文院士團隊領銜創辦的高新技術企業,是國內固態鋰電池產業化的領跑者,其開發的固態電池能量密度可達 400Wh/kg 以上,已在特種電源、高端數碼等領域成功應用,在新能源汽車領域先行先試。
宜春清陶計劃總投資 55 億元,建設年產 10 GWh 固態鋰電池生產基地。其中,項目一期投資 5.5 億元人民幣,占地面積約 100 畝,建筑面積約 38000 平方米,建設年產 1GWh 固態鋰電池生產基地,2020 年已正式投產;二期將進一步增加投資,擴大產能。2020 年 7 月,一輛搭載清陶固態電池系統的純電動樣車在北汽新能源完成調試,成功下線。這臺樣車是國內首次公開的可行駛的固態電池樣車。此次搭載蘇州清陶生產的第 I 代固態電池系統,在系統能量密度、-5 ℃工況放電能量保持率、充放電能量效率、0%-80%SOC 快充時間等指標上已經優于常規設計的液態三元電池,已經初具量產可行性。
衛藍新能源
北京衛藍新能源公司成立于 2016 年,專注于混合固液電解質鋰離子電池與全固態鋰電池研發與生產,是中國科學院物理研究所清潔能源實驗室固態電池技術的唯一產業化平臺。公司總部位于北京,在北京房山、江蘇溧陽和浙江湖州擁有 3 大生產基地。2018 年公司固態電池能量密度到了 300Wh/kg,并且進行了樣車的試驗,2019 年在溧陽成立了生產基地,目前固態電池產品已經供給無人機使用,電池安全性已通過測試。它的原材料包括硅碳負極都在批量的生產,同時固態電池所需要的涂固態電解質材料的隔膜也可以批量生產。目前,衛藍新能源旗下全固態電池產品的產能達到了 0.2GWh,將在 2021 年建成 1Gwh 產線,預計 2026 年后,將形成 20GWh 的產量。衛藍新能源的固態電池采用氧化物固態電解質。
贛鋒鋰業
公司在 2016 年開始研發固態電池,目前,公司第一代混合固液電解質電池產品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試,能量密度達 235~280Wh/kg,目前第一代固態電池做了中試線,設計產能為 0.3GWH。第二代固態鋰電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極材料,基于自主研發固態隔膜材料構建 2Ah-10Ah 全固態電池樣品,能量密度可達 350Wh/kg(G2 代),并可穩定循環>300 次和能量密度可達 400Wh/kg(G2+ 代)。贛鋒使用的電解質是自主發明的 "polymer-in-ceramics" 類型彈性特質的無機 - 聚合物復合固態柔性電解質膜,并采用雙向差異化界面設計和疊層—輥壓—加熱一體化工藝制備柔性固態電池。
公司 2020 年 10 月公告,擬以自有資金不超過 30 億元建設高端聚合物鋰電池研發及生產基地建設項目。公司將積極推進固態電池量產裝車事項。
豐 田
豐田在 2008 年與初創公司 Ilika 合作研發固態電池,2017 年宣布與松下合作,2020 年宣布與松下成立固態電池合資公司,2021 年公司宣布將在今年推出一款顛覆性的固態電池,該電池可提供 500 公里續航,10 分鐘內就可以從空電充到滿電,并且具有極小的安全隱患。豐田走的是硫化物固態電解質技術路線,有望在 2022 年推出搭載固態電池的車型,并于 2025 年實現規模化量產。
三 星
2017 年三星展出固態電池。2018 年 11 月,韓國三大電池企業 LG 化學、三星 SDI 和 SKI 組成聯盟,共同開發包括固態電池的下一代電池核心技術。2019 年 4 月,三星、福特聯合投資了美國固態電池初創公司 Solid Power,并宣布與 Solid Power 正式達成合作,研發下一代電動汽車全固態電池。2020 年 3 月三星發布了其固態電池研發的最新成果,其固態電解質為硫化物,負極采用超薄銀碳負極,能量密度達 900Wh/L,循環壽命超過 1000 周,續航達 800 公里。
Solid Power
Solid Power 是一家固態電池初創公司,成立于 2012 年,最初得到美國科羅拉多大學博爾德分校及國防高級研究計劃局的資助,公司先后得到福特、三星、寶馬、沃爾沃等知名公司的投資。2020 年第三季度,公司中試線電池和固體電解質均已得到多家汽車 OEM 合作伙伴和一流電池供應商的成功驗證。根據計劃,寶馬和福特分別將在 2022 年向 Solid Power 采購試驗車的固態電池。
Solid Power 的 ASSB 固態電池采用硫化物電解質,具備不可燃的特性,相較于鋰離子電池能量密度提升 50%;其使用的金屬鋰陽極是石墨陽極的 10 倍。其固態電池能量密度達 320Wh/kg。
SES
SolidEnergy Solutions ( SES ) 成立于 2012 年波士頓,由麻省理工博士后胡啟朝創立,麻省固能(SES 上海)公司成立于 2018 年 8 月上海,目前正處于組建、結構布局以及建廠施工階段。SES 是世界第一個證明實用性鋰金屬可以達到 480Wh/kg 和 1000Wh/L 并得到第三方驗證,在波士頓建立世界第一個鋰金屬電池研發中式線。SES 使用的是聚合物電解質材料。
2021 年 3 月 SES 與通用汽車達成合作,雙方計劃在 SES 的工廠內建立一條生產線,并且在 2023 年之前推出原型電池。
QS
QS 已經通過 SPAC 在美股實現上市,目前在籌建 QS-0 工廠計劃生產用于裝車測試的固態電池原型電池,大規模商業化則要等到 2026 年。
圖:各大公司固態電池研發進展,來源:公司官網
從這些廠商的進度來看,2025 年之前大概率會有一批廠家嘗試商業化,同時也可能會嘗試上市,如輝能科技 2021 年計劃通過 SPAC 實現美股上市,這就給投資者提供了投資機會,同時,傳統鋰電池產業鏈可能要受到一定的沖擊,尤其是在當前估值過高的情況下。