深评：风口将至？固态电池量产进展解析

汽车电气化过程中最基本的方面在于动力电池领域。但由于2019年上半年特斯拉、蔚来、比亚迪等汽车的自燃事故，包括近期威马的“大火”，消费者对三元锂电池安全性的担忧与日俱增，可以说给电动汽车行业的发展泼了一盆冷水。另一方面，新兴造车势力恒大新能源汽车正在迅速扩张，到处招兵买马。仅在9月发布的招聘令中，就计划招聘8000人，其中包括与固态电池相关的职位。固态电池相关政策趋势：反作用力，不可避免的技术应用

日本最大的公共研究机构新能源产业技术综合开发机构在2008年发布的电池研发路线图中明确指出，固态电池应该是未来下一代电池的发展方向。中国也一直在努力实现这一领域的全球领先地位。因此，2017年2月，工信部等四部委联合发布的《促进汽车动力电池产业发展行动计划》首次提出，要重点推动固态电池等新型系统动力电池的应用，力争在2020年和2025年将单个电池的能量密度分别达到400Wh/kg和500Wh/kg以上。事实上，为了实施国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划》，该规划的目标是到2020年，新型锂离子动力电池的单机能达到300Wh/kg以上，系统能达到260Wh/kg以上，国家在政策上一直不遗余力地鼓励汽车公司携带的动力电池向高能量密度和低功耗技术发展。

过去三年新能源汽车补贴趋严的趋势就是最好的例子。自2017年以来，在纯电动汽车补贴标准中考虑了电池能量密度后，2018年和2019年继续对电池能量密度的准入门槛和要求水平进行严格限制，迫使车企升级电池。

正是通过这种变相的政策引导，中国在新能源汽车动力电池发展方面取得了显著成就。根据工信部新能源汽车推广目录统计，纯电动乘用车配套动力系统的能量密度已从2017年第一批的100.1Wh/kg提高到2019年第七批的150.7Wh/kg，同比增长51%。但与此同时，我们也不得不承认，根据目前国内市场上续航里程较高的主要车型来看，电池系统的能量密度不超过185Wh/kg。换言之，在目前大多数电动乘用车使用三元锂电池的体系中，300Wh/kg的电池密度目标已经成为难以逾越的“天花板”。与传统动力电池相比，固态锂电池的能量密度可以提高约1-2倍，不存在自燃等安全隐患。显然，为了完成未来动力电池行业的发展规划，在相关政策的变相推动下，各家车企肯定会顶风而上，固态电池的商业化趋势已成必然。海外车企的发展情况：已经走在了前列，但新一代固态电池的应用时间已经接近目前国内的规划目标。在世界汽车行业新能源综合化趋势不可逆转的背景下，固态电池作为下一代电池的重要选择，在全球范围内受到广泛关注。汽车企业固态电池海外市场应用趋势和法国博洛雷国家品牌应用趋势2011年底，博洛雷开始使用自主研发的电动汽车“Bluecar”和电动公交车“Bluebus”提供汽车共享……

法国巴黎及其郊区的“Autolib”服务。投资了约3000辆电动汽车，配备30kWh固态聚合物电池和双层电容器作为动力系统（电池能量密度为100Wh/kg，车辆续航里程为120km）；2018年8月，大众汽车首席执行官宣布计划从2024年到2025年在汽车上安装固态电池，并计划自己建造一家固态电池工厂；预计将投资500亿欧元，在中国、欧洲和北美开展动力电池长期战略合作项目（2018年6月，大众汽车与美国固态电池初创公司QuantumScape合作，到2025年专注于正在开发的固态电池的量产）；2017年12月，宝马与美国电池技术公司SolidPower technology合作，共同开发汽车用固态电池，计划到2026年实现量产；奥迪计划在2023年推出一款使用固态电池的新型高性能运动车型；2018年7月，韩国现代继三星和戴森之后，投资美国初创公司Ionic Materials开发固态电池，计划到2025年大规模生产该技术；2019年5月，丰田日本展出了处于试生产阶段的全固态电池样品，并计划在2020年东京奥运会期间向公众展示配备硫化物固态电池的电动汽车，启动固态电池的商业化；2019年1月，有消息称，将与松下成立一家新公司，到2020年开发和生产电动汽车等车载电池。该公司致力于开发和大规模生产本田和日产等固态电池。2018年6月，将与松下、丰田等23家汽车、电池和材料公司以及京都大学、日本科学技术研究院等15家学术机构合作，计划到2022年掌握全固态电池的核心技术。到2030年左右，每千瓦时的电池成本将降至锂电池的三分之一左右，快速充电时间也将缩短至三分之一；2019年8月，美国能源部将向通用汽车拨款910万美元，其中200万美元明确用于固态电池的研发；2019年4月，福特、三星等共同完成了美国固态电池初创公司solid Power的B轮融资；与此同时，福特和Solid Power达成合作伙伴关系，开发下一代电动汽车全固态电池；

制表：汽车家居行业频道数据来源：截至2019年9月，汽车公司和媒体数据组织。总体而言，真正高水平的固态电池将在2020年左右逐步开始商业化，首先生产少量试制产品，并将在2025年左右在全球范围内真正普及。首先，从各地区的发展情况来看，尽管法国是固态电池在汽车上应用最早、普及率较高的国家，但由于技术水平较低，其实际参考意义并不显著。公开资料显示，日本车企的整体技术规划和应用进度相对较快，其中丰田最为先进。丰田已经展示了处于试生产阶段的固态电池样品，并计划在明年奥运会期间率先小批量推出配备高水平固态电池技术的电动汽车。其次，包括奥迪、宝马、大众和现代在内的德国和韩国汽车公司已制定计划，在2025年左右大规模生产目前正在开发的固态电池。奥迪拥有相对先进的规划水平，计划在2023年推出使用该技术的高性能车型。根据各企业的技术发展模式，主要有两种形式，以日本和日本欧洲企业为代表。具体来看，日系车企通过与国内传统企事业单位强强联合，已于2018年与38家单位结成研发联盟，加快技术创新，计划到2022年掌握固态电池核心技术。

另一方面，韩国和欧洲的汽车公司大多通过与美国新兴初创公司的战略合作来推动固态电池的研发。例如，宝马、福特等与美国电池技术公司SolidPower合作，福特投资该公司，以加强双引擎研发全固态电池的协同效应；无独有偶，现代汽车还投资了继三星和戴森之后的美国初创公司Ionic Materials，用于电动汽车固态电池的研发，并计划在2025年大规模生产。此外，为了避免未来固态电池普及后电池供应端受到限制，以德国大众汽车为代表，计划建立自营固态电池生产工厂，以减少核心业务部门对外部电池制造商的依赖。可以看出，许多海外车企要么吸引本地区内的强大集团，要么与海外新兴科技企业合作，正在加快固态电池的研发。尽管目前正处于技术普及应用的前夜，但技术成熟度相对较高，这无疑在即将到来的固态电池应用浪潮中占据了先发优势。● 国内汽车制造商的应用趋势：蓄势待发，蓄势待发“前夜”。总体而言，在中国，只有一些中国品牌汽车制造商发布了固态电池应用的明确计划，但从数量上看，这一比例相对较小。分品牌类别来看，与长安、广汽传祺等在固态电池领域相对“低调”的传统汽车制造商相比，以天际、蔚来、爱驰为代表的新兴中国汽车品牌在固态电池布局上更为积极。2019年9月，爱知汇能与汇能科技达成合作协议，共同开发和应用固态电池作为车载动力电池相关技术，推动动力固态电池商业化。2019年8月，NIO惠能在桃园举行战略合作协议签署仪式，旨在共同打造使用惠能MAB固态电池组的原型车；天际汇能计划于2021大规模生产并推出配备固态电池的ME7，使其成为中国第一项商业化技术；2019年4月，ME-S概念车在上海车展上发布，搭载能量密度为750Wh/L的固态电池，支持800V高压，300kW超级充电，15分钟内实现80%的能量补充；

2019年1月，搭载固态电池的天机ME7展示车对外公布，成为国内首款搭载固态电池并公开展示的原型车；比亚迪-在2018年拆分电池业务后，加大了对固态电池的研究，并计划在2022-2027年左右推出目前正在开发的配备固态电池的车型；上汽集团于2018年11月开始竞标固态电池系统的开发，预计未来将公布技术实施计划；2016年1月，继通用汽车之后，投资了美国初创电池公司马萨诸塞州固体能源公司，帮助其开发新一代固体电池；长城蜂窝能源计划搭载了长城控股子公司蜂窝能源的固态电池技术。预计搭载该技术的车型将于2025年实现量产；2019年7月，北汽青涛能源投资青涛能源公司，预计2025年前将推出搭载该公司固态电池技术的车型，单体电池能量密度为400Wh/kg；吉利-2017年，吉利品牌研究院院长宣布了一项计划，预计到2028年，固态电池应用技术将成熟并实现大规模应用，紧凑型电动汽车续航里程可达800公里；制表：汽车家居行业频道数据来源：截至2019年9月，根据这两大力量的技术应用计划，固态电池在中国的应用可分为三个时期。从现在到2021，是固态电池市场的孵化期，各方没有推出产品，只有规划和研究相关产品。市场仍以三元电池为主；从2021到2025年，进入固态电池应用的初始阶段，电池的能量密度将达到300-500Wh/kg。届时，搭载固态电池的车型将成为电动汽车市场的“高端产品”；只有在2025-2030年左右，甚至在更长的未来，市场才能真正进入成熟期，届时固态电池的能量密度才能超过500Wh/kg的上限，并真正在市场上流行起来。从具体角度来看，在固态电池应用的早期阶段，新兴汽车品牌是主力军。依靠大树，与国内强大的固态电池供应商合作，他们抓住了市场机会。其中，规划过程最快的是天际汽车。2019年初，它发布了国内首款使用固态电池的试装车ME7，惠能电池能量密度为300Wh/kg，电池组能量密度为220Wh/kg。计划于2021进行大规模生产和市场投放。同年，蔚来和爱知紧随其后，宣布与惠能合作，开始应用车载固态电池技术。在固态电池应用的中后期，长城、比亚迪等传统汽车制造商逐渐走向前沿，依托母公司关联企业推动固态电池技术的发展和应用。以长城汽车（601633，股吧）为例，通过母公司子公司蜂巢能源，预计研发的固态电池电芯能量密度将达到350~500Wh/kg，计划在2025年左右上市；北汽集团通过投资青涛能源，预计2025年之前推出的新车将搭载合作公司的单体能量密度为400Wh/kg的固态电池。中国电池供应商固态电池趋势电池制造商应用趋势2019年，宁德时代宣布与戴姆勒-奔驰和宝马在动力电池领域开展合作；宁德时代多年来一直在进行固态电池的研发，主要专注于聚合物和硫化物固态电池；清涛能源于2018年11月在昆山建立了固态电池生产线。这条生产线的年产能为100兆瓦时，计划到2020年增加到700兆瓦时。

与容量为250-300Wh/kg的新一代锂电池相比，其固态电池的能量密度已超过400Wh/kg；

惠能在2019美国消费电子展上发布了一款“固态”新能源汽车电池组，并获得了2019年消费电子展创新奖。这种电池组颠覆了传统的电池单元和电池组设计。在相同的车辆容量下，其体积是传统电池的一半，重量是传统电池重量的70%；2018年1月，比亚迪表示正在积极推进固态电池项目，并将其作为下一步的研发重点，计划在5-10年内将固态电池商业化；2017年8月，一种全固态锂离子电池正极复合材料和一种全固体锂离子电池申请了发明专利；2019年6月，万向123宣布与先进材料公司Ionic materials联合开发高能量密度、更安全的全固态电池。预计将于2022年在市场上推出。2017年11月，其Fisker在美国申请了一项与固态电池相关的专利。赣锋锂业计划在2019年底前完成3亿元固态电池的销售，推广第二代固态锂电池技术；2019年4月，与德国大众汽车签署了一份战略合作备忘录，表示他们将在未来十年内向德国大众汽车及其供应商供应锂化工产品。除了锂材料供应协议外，双方将在电池回收和固态电池等未来问题上进行合作；2018年7月，第一代试制电池的能量密度超过240Wh/kg，单体电池容量约为13Ah，千次循环后最大充电量仍超过90%。充电只需12分钟即可充满电；2017年8月，通过引进宁波材料学院的固态电池博士团队，我们正式进入固态电池领域。同年12月，我们完成了第一代固态锂电池生产线；2018年5月，天齐锂业宣布开始固态电池布局，并与美国参与公司SolidEnergy合作，开发生产超高能量密度、超薄锂金属电池、电解质和负极材料；2017年12月，投资1250万美元参与SolidEnergy的C系列优先股融资，投资后持股比例为11.72%；2018年3月，国轩高科在投资者互动平台上表示，半固态电池技术目前正处于从实验室到中试的过渡阶段，计划在2019年建设中试线；2018年2月，有消息称，美国和日本正在分别开发下一代动力电池生产技术和设备，采用半固态电池技术。目前，国轩高科（002074，股吧）半固态电池技术正处于从实验室到中试的过渡阶段。2018年7月，佳威公司有限公司生产的36Ah级固态三元软电池通过了国家强制性检验，电池能量密度为230Wh/kg，循环次数为4000次，价格约为1.5元/Wh；制表：汽车之家行业渠道数据来源：2019年10月前，整理了供应商和媒体数据。随着国内电池供应商如宁德时代（300750，股吧）、赣锋锂业（002460，股吧。固态电池的应用之后，“新世界”将为下一代电动汽车打开。根据汽车之家已经推出和即将推出的车型数据，轿车与SUV在整个电动汽车市场中的比例为六十四，表明轿车的数量更高；

同时，按车型级别划分，在统计模型中，微型车占57%，紧凑型车占32%。换言之，中型及以上的高端汽车仅占近10%，与各级汽油车的销售比例有显著差异。

追根溯源，主要原因是目前的三元电池技术受到电池能量密度的限制，不适合制造中大型汽车。同时，在体积小的前提下，小型车没有足够的空间安装电池，难以逃脱“体积小、乘坐空间小、续航里程低”的魔咒，用户体验极不理想。另一方面，固态电池具有能量密度高、体积小的优势，这意味着应用该技术的新一代汽车将拥有更长的续航里程、更低的车辆能耗、更好的空间体验，并且还支持快速充电，同时更安全。这将极大地缓解消费者对电动汽车最担心的里程焦虑，消除他们对购买电动汽车的担忧。同时，对于车企来说，通过克服目前电池能量密度低导致的电池组质量高、空间消耗大的缺点，肯定会有更多的公司投资于中大型的高端电动汽车，其产品可行性更具使用价值。小型车和紧凑型车型在突破电池组重量和空间的界限后，也有望在新的车型架构下显著提高其商业价值，并实施一些创新的设计和使用解决方案。

例如，天际线ME-S和NIO EVE等概念车目前无法量产，但其内部空间布局理念已经大大超出了当前在售车辆的设计限制。例如，环绕式座椅布局、可旋转的前排座椅、可向多个方向移动的柔性座椅、可实现倾斜的后排座椅都值得学习。这些设计提供了类似的家居和客厅级别的空间体验，当固态电池时代到来时，这一切都可以实现，真正将消费者“将汽车变成移动生活空间”的愿景变成现实。总之，预计固态电池将仅在2021左右在中国真正应用，这一趋势现在非常明显。在固态电池普及应用之前，如果车企能够抓住这一机遇，无疑能够在消费者心中建立对产品技术的良好理解，并与现有的传统电动车型形成差异化的形象。他们将率先进行推广，最终实现抢占更多市场份额的战略目标。同时，在汽车行业，新技术的应用普遍从高端汽车向中低端汽车逐步普及，从高端品牌向中低端品牌逐步普及。但目前，豪华和合资品牌在国内市场的固态电池技术布局相对滞后，这无疑为许多寻求提升品牌的中国车企打开了一扇窗户。我们应该选择一种保守而稳健的方法，等到2025年技术成熟后再将其投入应用，还是应该选择快速前进，加快技术的实施？我相信消费者更喜欢汽车公司选择后者。

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