鉅大LARGE | 點擊量：603次 | 2022年12月19日
固態(tài)電池的起點，從軟包開始
固態(tài)電池是鋰電池未來的發(fā)展方向，而軟包是固態(tài)電池確定性的包裝技術。
Throughchancesvarious,throughallvicissitudes,wemakeourway.
這是格雷厄姆《聰明的投資者》一書扉頁上的話，來源于維吉爾(Virgil)未完成的古羅馬史詩《埃涅伊德(Aeneid)》。
"千載難逢，歷經(jīng)滄桑，一路前行"。
特洛伊陷落后，流亡的埃涅伊德王子帶領族眾四處遷徙流浪，試圖尋找一塊福地。經(jīng)歷無數(shù)跋涉、快抵達時，他們又遭遇風暴和誘惑考驗，甚至走過地獄，信念仍然如"蒲葦紉如絲，磐石無轉(zhuǎn)移"。最后如愿以償，開啟羅馬帝國的建國偉業(yè)。
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聰明的投資者，理應像埃涅伊德，在邁向信念目標的路途中，守得住繁華，也耐得住寂寞。
價值投資奉行長期主義，公司經(jīng)營更加有甚于此。
保持初心、堅守不移從不是一件簡單的事。外界質(zhì)疑、發(fā)展變化，以及自我懷疑，都是考驗，且最后不一定行滿功圓。
但在這個過程中，有一個先決條件——是否探究到事物的本質(zhì)。假如做到了，便有望守得云開見月明。
鋰電池的技術發(fā)展，是一項看誰跑得久、跑得遠的比賽。掌握了關鍵技術，方能御風而起，乘浪而行。
如今，這場賽事正進入下半場。固態(tài)電池備受矚目，有望引領下一次鋰電池浪潮。而軟包鋰電池無疑是最為匹配的包裝技術。
傳說中的"軟包之王"孚能科技（688567.SH），將迎來高上升時刻。
下一站，固態(tài)電池
說起固態(tài)電池，各位讀者可能略感陌生。嚴格意義上講，現(xiàn)階段的鋰電池應該稱作液態(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)。
那么使用固態(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。很明顯，二者構造不同。
傳統(tǒng)鋰電池構成包括正極、負極、電解液、隔膜四大材料。而固態(tài)電池則將電解液和隔膜換成了固態(tài)電解質(zhì)，其余類似。
有關鋰電池而言，安全是排在第一位的。可是，傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的安全性卻長期被市場質(zhì)疑。
近日，市場監(jiān)管總局公布《有關2021年全國汽車和消費品召回情況的通告》，報告顯示，2021年實行新能源汽車召回59次，涉及車輛83萬輛，占全年召回總數(shù)量的9.5%；新能源汽車召回次數(shù)和召回數(shù)量，同比上年，分別上升31.1%和75.9%。
其中，新能源汽車缺陷線索報告3033例，反映動力鋰電池、電機、電控系統(tǒng)問題的，占新能源汽車缺陷線索的52.5%。"動力鋰電池過熱起火"和"電控系統(tǒng)故障"依舊占比較大，是新能源車的首要安全隱患。
鋰電池導致起火的重要原因便是電解液。在現(xiàn)有技術條件下，電解液供應了鋰離子在電池內(nèi)"暢游"的場所。
不過，電解液對溫度十分敏感。它在高溫下極易分解，腐蝕性強、易燃易泄漏。尤其是析鋰反應，極易造成短路。
短路一旦發(fā)生，局部溫度大幅上升，達到鋰電池內(nèi)部的液態(tài)電解液燃點，進而起火甚至發(fā)生爆炸。
雖然各廠商也曾嘗試添加阻燃劑、或使用耐高溫薄膜的方法，解決安全性問題，但仍舊沒有成功。可以說，從根本上，液態(tài)電池技術難以杜絕安全隱患。
相較而言，固態(tài)電池最突出的優(yōu)點便是安全性。它使用幾乎不可燃的固態(tài)電解質(zhì)作為傳導介質(zhì)，降低了電池組對溫度的敏感性，杜絕了析鋰枝晶新增的短路概率，亦能憑借良好的絕緣性，有效阻隔正負極。
除了安全性的天然優(yōu)勢，固態(tài)電池另一大看點便是性能。
長期以來，續(xù)航和快充是新能源車的阿克琉斯之踵，里程焦慮是令人尷尬的"常態(tài)"。因此，新能源車一直朝著高續(xù)航的路徑發(fā)展：從200公里到500公里，即將進入1000公里的目標范圍。
達成這一目標，要更高能量密度的鋰電池。在業(yè)界，通常用Wh/kg標定能量密度。
根據(jù)國家2020年十月公布的《節(jié)能和新能源汽車技術路線圖2.0》，我國純電動汽車動力鋰電池的能量密度，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。
這有關現(xiàn)在的液態(tài)鋰電池技術來講是困難重重。
在液態(tài)電池領域，三元軟包是能量密度最高的技術。根據(jù)2021年四月的《自愿性披露新技術研發(fā)進展通告》，孚能科技研發(fā)成功的新一代動力鋰電池，能量密度可達330Wh/kg，而其余廠商正在努力突破300Wh/kg。
鋰電池的能量密度重要取決于工作電壓和正負極材料比（克）容量。也就是說，電壓越大，能量密度越大；比容量越高，能量密度越高。
簡單來講，鋰電池在工作的時候，電池電壓會隨著電量的降低而下降。假設其他條件不變，同等電流下，高電壓的工作時間就比低電壓長。
打個比方，高一點的蓄水池可以裝更多的水，所以使用相同的水龍頭排水，時間肯定更長。
然而，4.3V以上電壓會加劇電解液分解。因此，受目前液態(tài)鋰電池的材料和使用安全性所限，鋰電池的工作電壓一般在4.2V以內(nèi)，很難有所提升。
比（克）容量的意義是每克鋰電池材料含多少mAh（毫安時）電量。從液態(tài)鋰電的正負極材料來看，負極石墨365mA·h/g，8系三元高鎳正極220mA·h/g。現(xiàn)有正負極材料的比容量難以大幅提升。
液態(tài)鋰電技術和生俱來的瓶頸制約下，實現(xiàn)未來的能量密度目標困難重重。而固態(tài)電池假如只是替換了電解液進而提升安全性，那也不可能被視為一項顛覆性技術。
最為關鍵的是，固態(tài)電解質(zhì)的使用，可以改變現(xiàn)有正負極體系，采用更高比容量材料作為正負極。
通過采用負極金屬鋰，正極高電勢材料，電化學窗口可以達到5V以上。而鋰的比容量高達3860mA·h/g，是石墨的10倍以上，三元高鎳正極的17.5倍。
從鋰電池未來高能量密度的技術發(fā)展路徑來看，固態(tài)電池無疑更加適合大規(guī)模應用。
技術大規(guī)模推廣最重要的前提之一是成本。雖然目前固態(tài)電池的成本遠高于液態(tài)鋰電池，但降本路徑已經(jīng)逐步清晰。
首先，固態(tài)電池使用電解質(zhì)，替換出的電解液和隔膜，合計占鋰電池成本30-45%。
目前在使用中、或接近商用的固態(tài)電池電解質(zhì)，有聚合物、硫化物和氧化物三種。近期，中科大合成了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——氯化鋯鋰，使成本降低94%。
液態(tài)鋰電池除了鋰外，還大量用到鈷、鎳等稀缺金屬，價格高昂。而固態(tài)電池正極可以使用錳、硫等常見的材料，客觀上保證了未來固態(tài)電池的成本競爭空間。
現(xiàn)階段的三元電池，其每千瓦時成本已經(jīng)超過1000元。
而據(jù)日產(chǎn)汽車(7201.T)的規(guī)劃，到2028財年，全固態(tài)電池能夠?qū)㈦姵亟M的成本降至每千瓦時75美元（折合人民幣約477元），未來會將成本進一步降低至每千瓦時65美元（折合人民幣約414元）。
安全、性能、成本是鋰電池推廣的核心三要素，在這三方面，固態(tài)電池已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。毫無疑問，未來鋰電池的主流技術路徑屬于固態(tài)電池。
目前固態(tài)電池技術尚處于一片藍海。電解質(zhì)、正極等材料均沒有出現(xiàn)顛覆性替代的產(chǎn)品，沒有形成產(chǎn)業(yè)基礎。此時，是先行者獲取優(yōu)勢的最好時機。
但，如何辨識出具有發(fā)展前景和潛力的公司，對投資者是一道難題。
確定的未來，屬于軟包鋰電池
在現(xiàn)階段固態(tài)電池的技術認知里，有一個方向是確定性較高的，那便是包裝方式。
傳統(tǒng)的鋰電池和固態(tài)電池包裝，有軟包、方形和圓柱三種工藝。
制造過程按順序可分為前段、中段、后段三個環(huán)節(jié)。簡單來講，前段就是正負極生產(chǎn)的過程，后段則是檢測組裝的環(huán)節(jié)。
中段就是電池制作的過程，包含疊片/卷繞、入殼、焊接、干燥、注液等五道工序，最核心的環(huán)節(jié)便是疊片/卷繞工序，在整個中段工藝中價值量最高，占比約為70%。
不同包裝方式制作工序也不同。圓柱電池重要采用卷繞工藝（可以想象成制作多種食材的卷餅），方形電池多數(shù)也以卷繞為主，而軟包鋰電池采用的是疊片工藝（可以想象成制作三明治）。
由于氧化物及硫化物電解質(zhì)柔韌性較弱，采用疊片工藝的軟包鋰電池是最適合的。不僅于此，相較于圓柱電池和方形電池，軟包鋰電池在能量密度上也有顯著優(yōu)勢。
疊片工藝生產(chǎn)的軟包鋰電池，內(nèi)部變形、彎曲或斷裂的概率低。另外，軟包鋰電池的鋁塑膜外殼并不堅硬。電池一旦發(fā)生熱失控，一般會先脹氣沖破鋁塑膜封裝，帶走大量的熱量，防止電池發(fā)生爆炸。
而質(zhì)量較輕的鋁塑膜外殼，在同等容量下，使得整個電池重量較鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%。因而，軟包鋰電池的能量密度會比鋼殼三元鋰電池高出40%。
軟包鋰電池獲得了下游汽車廠商的青睞，大眾、奔馳、通用、現(xiàn)代、福特等車企，紛紛使用其配置多款主流車型。
2020年歐洲最暢銷Top20新能源乘用車中有15款搭載軟包鋰電池。而高端配置型新能源車更多采用的也是軟包鋰電池技術。
相比于海外，國內(nèi)軟包鋰電池卻顯得較為落寞。國內(nèi)車廠更傾向于產(chǎn)業(yè)鏈條完備、供給保障充足的方形電池。目前而言，軟包鋰電池相關產(chǎn)業(yè)基礎薄弱，在推進新能源汽車的歷史進程中，暫時落后于方形和圓柱電池。
國產(chǎn)化替代一直是國內(nèi)軟包鋰電池要攻克的難題。以孚能科技為代表的軟包鋰電池公司多年深耕，已打破各項技術瓶頸，產(chǎn)品品質(zhì)達到國際先進水準，成功進入了戴姆勒A供體系。
2021年國內(nèi)動力鋰電池裝機電量排名中，孚能科技排名第七。在國內(nèi)軟包鋰電池以及三元軟包鋰電池裝機量上，孚能持續(xù)保持頭名。
生產(chǎn)方面，鎮(zhèn)江廠一期完成產(chǎn)量爬坡，二期已陸續(xù)投產(chǎn)，三期建設再提速，蕪湖項目蓄勢待發(fā)。屆時到2023年底，公司將實現(xiàn)26Gwh軟包鋰電池的產(chǎn)量規(guī)模。
在固態(tài)電池技術逐步落地過程中，孚能科技有望獲取先發(fā)優(yōu)勢，迎來高上升時刻。
結語
在國內(nèi)外固態(tài)電池技術推進上，上至政府、下至公司皆不遺余力。
海外公司紛紛拋出大手筆投資，大眾集團董事會成員ThomasSchmall表示，公司計劃花費高達300億歐元（約合人民幣2162億），用于歐洲電芯廠，并確保重要原材料供應。
包括寶馬、奔馳、大眾、現(xiàn)代、豐田、本田、日產(chǎn)等在內(nèi)的汽車集團，均將固態(tài)鋰電池作為其下一代電動汽車電池的技術方向。
政府層面，歐盟多國共同出資32億歐元，同時從私人投資方募集50億歐元，用于發(fā)展固態(tài)電池。美國、日本、韓國也都宣布了發(fā)展固態(tài)鋰電池相關支持政策和補貼。
我國《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出了加強固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的要求。東風汽車和贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的首批50輛東風－贛鋒高比能固態(tài)電池車，在江西省新余市完成交付。
在此背景下，固態(tài)電池未來的確定性毋庸置疑，甚至已開始提速。
我國鋰電技術從模仿者、追趕者的角色，逐步成長為引導者和創(chuàng)新者。滄海橫流，方顯英雄本色。
在固態(tài)電池的競爭上，以CATL（300750.SZ）、比亞迪(002594.SZ)、孚能科技為代表的我國鋰電軍團，將在這個舞臺上大展宏圖，大顯身手，爭奪鋰電池下半場的話語權。
