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1月11日,蔚來市值曾一度突破1000億,目前雖然有所回落,但依舊無法掩飾其整體強勁的勢頭。其實,蔚來只是如今新能源汽車行業的一個縮影。近年來大量的國產新能源電動車憑藉著電動車這個風口以及國家的優惠政策迅速崛起。

國產汽車有望彎道超車

蔚來、小鵬、理想都是國產電動車的佼佼者。除了這些造車新勢力之外也不乏像比亞迪這樣的傳統車企。老實說,新能源電動車確實給了國產汽車彎道超車的契機。大家都知道,在傳統汽車領域,我們和歐洲老牌工業強國乃至日本的技術差距都非常明顯。

尤其是傳統汽車的三大件:發動機、變速箱和底盤方面的差距更大,而這些都是一臺汽車最核心的部件。這也是國產汽車一直相對落後的原因。但是電動車的興起,讓這一切都有了改觀。

由於電動車不再需要發動機和變速箱,僅僅依靠一臺電動機就能讓汽車跑起來,而電動機的技術門檻比起傳統的汽車發動機低得多。這也幾乎抹平了我們最大的劣勢。

電池成核心技術 現有動力電池不完美

那麼在電動車時代,什麼才是核心技術?科技君認為是電池。為啥這麼說?

你看現在的電動車廠家都拼了命的宣傳自家車子的NEDC續航里程、電池如何安全或是快充如何給力。而蔚來更是因為在1月9日的nio day上釋出了使用固態電池的ET7之後,其市值就突破1000億元,在全球車企市值排行中已升至第三名,僅次於特斯拉和豐田。電池的重要性由此可見。

那麼,固態電池為何牛逼?它和傳統的鋰電池有何不同?到底什麼是固態電池?

至少 從中國市場來看,磷酸鐵鋰和三元電池當前依然是車用動力電池的主流,2016年和2017年裝機佔市場總量的94.5%和93.3%。

無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池都屬於傳統的液態鋰電池,它們的基本結構都差不多,主要由正極、隔膜、負極,再灌上電解液製造而成。至於絕大多數電動車廠商採用液態鋰電池的原因也很簡單:技術成熟且成本較低。

磷酸鐵鋰電池組價格從2017年年初的1.8-1.9元/Wh下降到年底的1.45-1.55元/Wh。三元動力電池包價格從2017年初的1.7-1.8元/Wh下降到年底的1.4-1.5元/Wh,截止2020年底磷酸鐵鋰和三元鋰電池的成本已經跌至0.58元/Wh。

力鋰電池電芯成本(單位:元/Wh)

液態鋰電池雖然成熟且成本低,但是缺點也十分明顯。三元鋰電池安全性差,經不起劇烈衝擊和針刺,目前多起新能源汽車起火爆燃事故,大多都是搭載三元鋰電池的車型。

而磷酸鐵鋰電池缺點則是能量密度低,續航能力較差,而且耐低溫性差,冬季虧電明顯。大家比較熟悉的比亞迪的刀片電池本質上就是磷酸鐵鋰電池的一種。最近也有不少北方地區車主反映漢EV的續航僅250多公里。

一句話總結:液態鋰電池無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池都各有缺點,離理想中的動力電池尚有差距。

固態電池直擊痛點

而固態電池就是為了解決液態鋰電池的各種問題而生的。固態電池,顧名思義,就是電池裡面沒有氣體、液體,所有材料都以固態的形式存在。與液態電池的電解質呈液態形態不同的是,固態電池的電解質是固態的。而電解質不同,也就意味著導電率、儲能性、安全性以及穩定性等各個方面有著巨大的區別。

具體來說,固態電池主要有這麼幾個優點。首先,因為其電解質為固態,不存在漏液問題,可以避免鋰結晶的產生,大幅度降低電池燃燒、爆炸的風險。

另一方面,固態電池迴圈壽命長,不存在液態電解質在充放電迴圈過程中產生固體電解質介面膜的問題,目前研發的預期壽命是15000-20000次。這個迴圈次數要遠大於三元鋰電池的800次和磷酸鐵鋰電池的1000次。

當然,對於作為動力電池而言,固態電池最大的優點在於能量密度高,說的直白一點就是電池容量更大,電池容量大了,車子的續航也就更長了。從技術潛力角度來看,磷酸鐵鋰體系理論能量密度約為170Wh/kg,三元鋰電池理論能量密度是300Wh/kg,而全固態電池的能量密度預估最大潛力值達900Wh/kg。

產業化和商用受阻

既然固態電池有如此明顯的優點,那麼為何沒能在動力電池市場大規模商用呢?其主要原因在於成本過高,生產工藝複雜,且上下游還沒有形成一條完整的產業鏈,因此固態電池的大規模商用還存在障礙。

雖然目前、大眾、日產等傳統車企,以及寧德時代等上游電池企業,都對固態電池有研發規劃,但也僅僅處在規劃階段,還沒有在任何領域商用,就更別提用在新能源汽車上了。

即使是在固態電池領域手握1000多項專利的豐田也只是對外表示,將於2021年正式亮相固態電池及相關技術,至於何時搭載到量產車,豐田也沒敢打包票。

大家不難發現,在固態電池的專利申請這方面,日韓和美國廠商佔據了絕對優勢。

總體上,歐美國家主要是立足於固態電池技術的創業型公司,日本主要以傳統車企、機械企業為主的電池技術創新。而我國的企業進軍固態電池領域則比較晚,據科技君瞭解,目前只有寧德時代、比亞迪等做了固態電池的研發。更多的則是科研院所在研究。這使得固態電池的產業化之路並不順利。

在我國現有體制下,研發能力最強的往往是擁有國家背景的各大科研院所,而非企業。中科院旗下的各家科研機構在固態電池領域都有一定的積累。但其試驗品的能量密度距離理論值仍有較大的提高空間,離子導電率、迴圈壽命都有進一步提升的空間。

以蔚來此次釋出的ET7為例,其官方引以為傲的固態電池容量為150kWh,實現了1000km的續航里程。雖然已經是現有電動車中容量最大的了,但其能量密度也僅僅為360Wh/kg。這距離純固態電池900Wh/kg的理論極限值還相差甚遠。

事實上,這是因為蔚來在ET7上採用的並非真正的純固態電池,從官方的描述來看,蔚來採用的是“原位固化固液電解質”,即本質上是同時含有固態電解質和液態電解質的鋰電池。

說白了,這是一種過渡產品,是混合電解質的,其能量密度自然是不如純固態電解質的鋰電池。

但即便是這種過渡產品,其具體交付日期仍是未知數。根據蔚來在nio day上公佈的交付日期來看,搭載70kWh和100kWh的蔚來ET7預計是在2022年第一季度交付,而150kWh的固態電池版本,則計劃在2022年第四季度才能實現交付。

對於150kWh的固態電池版本的ET7售價也是個未知數。科技君認為這款固態電池版本的ET7現階段僅僅只是PPT釋出,距離真正交付給使用者還有很長一段路要走。

至於真正的全固態電池商用化的時間,從目前寧德時代給出的時間線來看,最早也要到2030年。

科研院所+企業或能夠破局

科技君倒是覺得,在此背景之下,科研院所和企業聯合研發,聯合攻關也許是一個不錯的模式。科研院所擁有一般車企和電池廠家不具備的頂級人才資源和強大的研發能力,但它們的劣勢在於不瞭解市場,對市場反饋迴應不夠及時。

而國內車企以及電池廠家卻對市場非常敏感,它們總能在第一時間把握住市場動向,這又恰恰是大部分科研院所不具備的。目前,國內的新能源汽車市場前景非常好,市場潛力巨大,且有待挖掘。

如蔚來、小鵬和理想等新能源車都有著不錯的銷售情況和市場反饋。上游電池廠商方面,寧德時代和比亞迪也有著較大的市場份額和話語權,寧德時代甚至可以和業界老大松下掰掰手腕。

倘若二者能夠聯手,實現優勢互補,那麼固態電池的研發和商用都將步入快車道。這對企業和科研院所來說也是雙贏的局面,對我國新能源汽車的發展也有積極的促進作用。

而對於固態電池本身,科技君也是十分看好的,雖然就現階段而言,固態電池還處於試驗性階段,存在著各種大大小小的問題。但是從長遠來看,固態電池安全性有保障,能量密度上限極高,這些都是現有新能源汽車動力電池的痛點。

能把現有動力電池的這些痛點解決掉,固態電池的未來就值得我們期待。事實上,任何技術從試驗到產業化再到最終大規模商用都需要經歷一個漫長的過程,我們現在需要的,或許就是給固態電池足夠的耐心和時間。

期待將來它能給新能源汽車市場帶來全新的變革。

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