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当我们举国为NBA事件群情激昂时，2019年诺贝尔化学奖颁给了锂电池，美国、日本的三位科学家分别获此殊荣。 而中国，作为全球最大锂电池市场，拥有动力电池出货量前十企业的数量最多，却与这些荣誉丝毫没有关联。 这个事实再一次告诉我们，中国是锂电池大国，却不是锂电池强国。 更糟糕的是，靠着补贴政策和“白名单”迅速上位的三元锂电池，如今却面临着能量密度和安全性这两座无法逾越的大山，发展后劲不足，出师未捷身先衰。 三元锂电池时代似乎难逃走向终结的命运，能量密度更高、更安全的固态电池，正在加快步伐取代三元锂电池，隐有全面接管电动车之势。 而这，会成为中国动力电池产业真正实现弯道超车的契机吗？ 三元锂电池的起与落 从日本一家独大到日韩两国争霸，再到中日韩三国杀，中国锂电池产业的崛起是一个励志的故事。 锂电池的正极材料有很多种，包括磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂等等，磷酸铁锂电池曾是中国新能源汽车市场的主流。 为扶持新能源汽车而生的补贴政策，彻底改变了这一局面。 不断变化调整的补贴政策对电池能量密度提出的要求越来越高，能量密度最高能达到330Wh/kg的三元锂电池，成功将只有100Wh/kg左右的磷酸铁锂电池踩在脚下，从此奠定了三元锂称霸乘用车、磷酸铁锂蜗居客车的格局。 从市场规模和体量和产业链来看，以三元锂为主要技术路线的中国动力电池产业无疑是成功的。 从2015年起，中国连续四年成为全球最大新能源汽车市场，作为电动车“心脏”的动力电池，因此一荣俱荣。 坐拥政策、市场两大优势的中国锂电池产业，自2015年起超过日韩跃居全球首位，目前已经承包了全球70%以上的动力电池产能，形成了全球最为完善的锂电池产业链，催生了以宁德时代为首的一批龙头企业，2018年全球动力电池出货量前十的企业，中国就占了七席。 市场虽大，产业链虽完善，头部企业虽强，但中国却不是锂电池强国。 相比日韩，我们差在哪？ 首先是技术水平和制造工艺，中国并不占优，跟日韩电池产业相比还存在较大的差距，钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂的核心技术都掌握在日韩手里。尤其是日本，其主打高端市场的领先技术，是中国短期内难以超越的。 此外，我国动力电池市场两极分化明显，高端优质产品供不应求，低端产品销售困难，结构性产能过剩现象严重制约动力电池产业做大做强。 中国锂电池产业的突飞猛进，很大程度是受益于“白名单”的保护，随着“白名单”废除和补贴退坡，三星SDI、LG化学、松下、SK等外来巨头重新加入战局，给我国动力电池企业带来巨大的压力。 固态电池才是电动车救星？ 今年以来，特斯拉、蔚来、比亚迪、威马电动车的多起自燃事故，将三元锂动力电池推上了风口浪尖——这些起火车辆，装配三元锂电池的占了绝大多数。 “无论从化学结构还是电池结构来讲，三元材料都非常容易发热，如果不能把热量及时传导出去，电池就有爆炸的风险。”有专家一针见血指出，在现阶段，三元锂电池的安全可靠性还没有妥善的解决办法。 锂电池在充放电过程中极易发生事故，今年密集出现的电动车着火事故，大部分都发生在车辆充电过程中或者刚刚结束充电后，这导致消费者对三元锂电池安全性的担忧与日俱增。 另一方面，能量密度天花板也是三元锂电池的一个致命伤。 动力电池的能量密度决定了车辆的续航里程。目前，高镍的NCM811（NCM即镍钴锰）是三元锂电池的重点突破方向，但目前已现技术瓶颈，即使是量产电动车中能量密度最高的21700 NCA三元锂电池电芯（特斯拉使用），也只有260Wh/kg。业界认为，300Wh/kg将是三元锂电池难以跨越的鸿沟。 三元锂已黔驴技穷，动力电池的发展瓶颈要如何突破？ 号称能将续航里程提至800公里、几十秒就能充满电的固态电池，让人们看到了希望。 能量密度高是固态电池的最大特点。当前的全固态锂电池，能量密度约在400Wh/Kg左右，最大潜力值预计可达900 Wh/Kg，体积重量也比液态的三元锂电池更小更轻，这使得采用固态电池的车辆拥有更长的续航里程，并且可以轻松实现车身的轻量化。 重要的是，固态电池比液态电池安全多了。由于固态电池的电极和电解质都由固态物质制成，固态电解质不可燃、不漏液，即使在高温情况下也不会着火，搭载全固态锂电池的汽车自燃概率自然大大降低。 因着这两个优势，固态电池堪称电动车的救星。 2021年或在国内落地应用 既然这么神奇好用，市面上的电动车为何不使用固态电池？原因出在技术和成本太高。 技术方面，目前的固态电解质电阻太大，尚未找到既能兼顾高倍率又能快充的的物质做电解质。此外，固态电解质的导电率、内阻界面阻抗及相容性也存在问题，这导致固态电池短时间内无法应用于市场。 成本方面，性能良好的材料非常昂贵，这导致固态电池的成本远高于三元锂电池，阻挡了固态电池量产使用的脚步。家电巨头戴森及时止损不再造车，就与其所使用的固态电池成本太高不无关系。 即使有上述两大短板掣肘，也不妨碍固态电池被普遍认为是下一代动力电池研发方向的趋势。 目前，在固态电池研究领域最有话语权的是日本。 日本最大公立研究组织——新能源产业技术综合开发机构（NEDO），在2008年发布的电池研发路线图中明确指出，要将固态电池作为未来新一代电池的发展方向。同一年，日本车企协同38家单位机构成立研发同盟，多方合力，计划在2022年掌握核心技术。 日本车企对固态电池的技术规划及应用进度是最快的，其中丰田已经对外展示了处于试制阶段的固态电池样品，计划于2020年正式用固态电池取代液态电池。 除了日本日产，全球多个车企也在积极部署固态电池的相关研发工作。宝马、福特选择与美国电池技术公司SolidPower合作，其中福特更是对该公司进行投资，以强化研发协同效果；现代汽车则投资美国初创企业Ionic Materials，计划在2025年实现应用固态电池电动车的量产。 国内不少新旧造车势力，也在加强对固态电池的布局和研发。新势力中，蔚来、爱驰、天际表现得最为积极，先后与辉能科技达成固态电池业务方面的合作。旧势力的长安、广汽传祺、长城、北汽、吉利也有所动作，如长城汽车能量密度达350~500Wh/kg的固态电池，计划在2025年应用于量产车上；北汽集团2025年前上市的新车有望搭载400Wh/kg的固态电池。 从这些车企的布局来看，从2021年开始，固态电池将在国内落地应用，电池能量密度在300-500Wh/kg，主要搭载于少量高端电动车；2025年左右，固态电池将逐步实现商业化，真正在全球范围内普及。 对电动车生产企业和动力电池企业来说，这是最好的时期，也是最坏的时期。真正实现弯道超车，或将在此一举。 |
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