2027年量产装车倒计时背后的路线押注全球动力电池行业,目前正在出现一个非常奇特的现象。
一方面,传统的液态锂电池产能严重过剩,企业之间价格战打得不可开交;
但另一方面,中国、日本和韩国的电池巨头们,却把数以百亿计的资金投进了一个叫“硫化物全固态电池”的技术方向,并且一致把量产装车的时间定在了2027年。
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既然眼下的电池都卖不掉了,为什么大家还要拼了命去赌一个还没落地的技术?
一、
要做明白这件事,我们得先看看现在的液态电池行业遇到了什么难题。过去这些年,无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,在工业化生产上都获得了巨大的成功。
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电动汽车能够快速普及,很大程度上就是依靠液态锂电池成本的下降。但是到了今天,这种模式正在碰到非常硬的墙。
首先是产能过剩与利润压缩。
全球液态电池的产能规模已经非常庞大,电芯价格大幅下跌,很多企业陷入了不赚钱甚至亏损的状态。
其次是技术本身碰到了物理极限,传统液态电池内部使用的是液体电解液和隔离膜,它的能量密度上限大约就在每公斤350瓦时左右。
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无论工程师怎么优化内部结构,再想大幅提升能量密度都已经极其困难。
更重要的是,液体电解液本身具有易燃性,在温度达到150摄氏度左右时,就有可能发生热失控并引燃电池。
为了解决安全和能量密度的双重瓶颈,行业把目光转向了全固态电池,也就是完全取消液体电解液,改用固体材料来传输锂离子。
但在聚合物、氧化物和硫化物这三种主要固体材料路线中,选择硫化物路线其实是一场巨大的冒险。为什么这么说?
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因为硫化物材料虽然在室温下的锂离子电导率最高,可以达到每厘米10的负3次方到负2次方西门子,最接近液体电解液的表现,质地也相对较软,容易压实形成良好的接触,但它的缺点同样极其致命。
第一,硫化物极其敏感,一旦接触到空气中的水分,就会迅速反应产生剧毒气体硫化氢,这要求整个生产车间必须做到极度的无水无氧,制造环境的建设和维护成本高得吓人。
第二,核心原料硫化锂的价格一度居高不下,使得硫化物固态电解质的成本远高于传统液体电解质。
一方面是眼下液态电池行业利润被严重挤压,资金链非常紧张;另一方面是硫化物全固态电池巨大的研发投入和极高的制造门槛。
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这构成了当前电池企业面临的第一个巨大矛盾。
二、
既然硫化物路线难度这么大,为什么中日韩三国还要在这个方向上展开竞争?因为谁能够在全固态电池上取得突破,谁就可能掌控未来数十年动力电池产业的主导权。在这场技术较量中,中日韩三个国家的技术路径和战略考量各有侧重。
日本企业在硫化物路线上的研究起步最早,专利积累最深。以丰田汽车为例,它拥有全球近七成的硫化物全固态电池核心专利。
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丰田联合住友金属矿山以及出光兴产等材料巨头,搭建了完整的产业链条,并且明确计划在2027年到2028年之间推出首款搭载全固态电池的电动汽车。
根据丰田给出的数据,这种电池可以让车辆的续航里程突破1200公里,并且在10分钟内完成快速充电。
除了丰田之外,日产和本田也在建设自己的固态电池试点工厂,计划在2028年前后实现小批量生产。
韩国企业则选择从高规格制造工艺切入。
韩国的三星SDI建立了专用的固态电池试验生产线,研发出了厚度仅为5微米超薄硫化物电解质膜,体积能量密度达到了每升900瓦时。
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三星SDI已经明确,将在2027年下半年在韩国蔚山工厂启动正式的量产线。
LG新能源和SKOn也在同步跟进,希望借此拉开与追赶者的差距。
中国企业则采取了技术研发与大规模工业化协同推进的策略。
中国相关部委牵头设立了约60亿元人民币的重大研发专项,专门支持全固态电池的基础研究与技术攻关,参与企业涵盖了宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源等头部单位。
其中,宁德时代的硫化物全固态研发团队规模已经超过千人,建立了专有的硫化物测试产线,实验室样品的能量密度突破了每公斤500瓦时,并且承诺在2027年实现全固态电池的小批量生产。
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比亚迪的硫化物全固态电池打样已经达到了60安时级别,同样规划在2027年启动示范装车,优先搭载于仰望等高端品牌。不过,这里需要厘清一个非常关键的概念,那就是大家口中经常提到的“2027年量产”到底意味着什么。
很多人以为2027年就能买到便宜的全固态电池电动车,这其实是一种误解。在2024年到2026年之间装车的电池,绝大多数依然是含有百分之五到百分之十五液体电解质的“半固态电池”。
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而中日韩巨头们所承诺的2027年节点,指的是完全不含液体的“真全固态电池”开始进入千辆级别的极小批量示范装车阶段,用来在真实道路上验证电池的耐用性和安全性。
三、
那么,这项看起来极其昂贵的技术,究竟能不能真正走进大众市场?答案是肯定的,因为工业界正在逐步攻克最核心的成本与工艺瓶颈。
过去制约硫化物路线最大的难题就是原料价格。
作为核心原料的硫化锂,早期的市场采购价格极其昂贵。但随着合成工艺的改进以及供应链规模的扩大,硫化锂的大批量采购价格已经大幅下降到了每千克1000元人民币左右。
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行业内的目标是在未来几年内,将硫化物固态电解质的成本从每千克23.5美元进一步降低到10美元左右。
只要电解质成本能够降低,全固态电池的综合优势就会极其明显。
在安全性方面,由于彻底取消了易燃的有机液体电解质,全固态电池的热失控温度从传统液态电池的150摄氏度大幅提升到了200摄氏度甚至600摄氏度以上,几乎从根本上解决了电池起火的安全隐患。
在能量密度方面,因为固态电解质能够承受更高的电压,并且可以搭配金属锂负极使用,电池的重量能量密度可以轻松突破每公斤500瓦时。
这意味着相同重量的电池包,可以提供比现在多出近一倍的行驶里程。
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从行业发展的节奏来看,全固态电池的商业化落地大致会经过三个阶段。
第一个阶段是2025年到2026年的中试与工艺验证期。
在这个阶段,企业会陆续完成产线设备的定制与安装,硫化物电解质也会建立千吨级的生产能力。
第二个阶段是2027年到2028年的示范装车期。
在这个阶段,全固态电池电芯的初始生产成本依然偏高,可能达到每瓦时3元到5元人民币。
因此,它会被优先搭载在售价百万元以上的高端性能车、无人机或者高端航天设备上。
第三个阶段则是2030年左右的规模化普及期。
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随着产业链的全面成熟以及规模效应的显现,全固态电池的生产成本将出现大幅度下降,最终实现与液态电池接近的性价比,开始进入普通家用电动汽车市场。
回顾整个动力电池的发展历程,从最初的铅酸电池、镍氢电池,到后来的液态锂电池,每一次技术的跨越都伴随着巨大的争议与资金砸入。
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面对当前液态电池产能过剩的现状,中日韩企业之所以没有放慢脚步,是因为大家都清楚:在旧产能过剩的表象之下,下一代技术的决战早已经悄然开始。2027年的小批量量产装车,不是终点,而是全固态电池开启工业化新纪元的第一道曙光。
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