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美國(guó)固態(tài)電池“換道超車(chē)”的希望,掌握在兩位年輕華人手中?
文/李沛 編輯/徐喆
進(jìn)入10月份,海外固態(tài)電池規(guī)模量產(chǎn)及商業(yè)應(yīng)用的步伐進(jìn)一步加速,兩家固態(tài)電池專(zhuān)利大戶(hù)—豐田和出光興產(chǎn)宣布將合作推進(jìn)全固態(tài)電池量產(chǎn),爭(zhēng)取2027年前后實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用,三星SDI則針?shù)h相對(duì)公布了其固態(tài)電池路線圖,同樣計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),目前正在水原研究所中試線上持續(xù)迭代工藝。
巨頭發(fā)力的同時(shí),一家美國(guó)初創(chuàng)公司Factorial Energy,日前也宣布其200MWh固態(tài)電池中試線在馬薩諸塞州正式投產(chǎn),成為目前美國(guó)產(chǎn)能最大的固態(tài)電池產(chǎn)線,該州州長(zhǎng)莫拉·希利 (Maura Healy) 在致辭中也對(duì)該項(xiàng)目寄予厚望,表示:“Factorial將帶來(lái)一項(xiàng)改變世界的技術(shù)”。
誠(chéng)然,隨著傳統(tǒng)鋰離子電池日益接近其理論性能上限,有望大幅提升能量密度并可從根本上解決液態(tài)電解質(zhì)安全問(wèn)題的固態(tài)電池,已被公認(rèn)為新一代電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的主要路線,一些國(guó)家產(chǎn)業(yè)界、政策界更是對(duì)之抱有一種隱隱的期待,即能夠通過(guò)固態(tài)電池研究與產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)“換道超車(chē)”,消解當(dāng)下鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上中國(guó)企業(yè)的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)。如有日媒提出,若日本企業(yè)能以低成本實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn),全球電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的勢(shì)力范圍將有可能被重新劃分。
固體電池,真的能夠成為化解“中國(guó)鋰電恐懼癥”的靈丹妙藥么?
滿(mǎn)滿(mǎn)“中國(guó)風(fēng)”的Factorial
在Factorial此次出牌前,Solid Power和QuantumScape無(wú)疑是美國(guó)國(guó)內(nèi)最受關(guān)注的兩家固態(tài)電池企業(yè),也均試圖實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝車(chē)應(yīng)用,其中,QuantumScape由印度裔商人賈格迪普·辛格(Jagdeep Singh)創(chuàng)辦,而Solid Power核心人物則是長(zhǎng)期從事高??蒲谐晒D(zhuǎn)化的經(jīng)理人道格拉斯·坎貝爾(Douglas Campbell)。
有趣的是,從產(chǎn)品研發(fā)、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)到資本運(yùn)作,兩家企業(yè)過(guò)往活動(dòng)所呈現(xiàn)的風(fēng)格,頗為符合公眾對(duì)其創(chuàng)始人族裔背景的“刻板印象”。
年逾五十的辛格有著多次連續(xù)創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷,憑借長(zhǎng)袖善舞的手腕在美國(guó)商界編織起廣闊人脈網(wǎng)絡(luò),其QuantumScape高管團(tuán)隊(duì)中也提攜了不少印度裔精英,在財(cái)技與品牌宣傳上表現(xiàn)出超強(qiáng)能力,完成了比爾蓋茨、大眾集團(tuán)等重磅投資人參與的多輪大額融資,并于2020年通過(guò)SPAC方式公開(kāi)上市。盡管營(yíng)收常年掛零,但憑借概念板塊龍頭地位吸引了眾多大型投行與對(duì)沖基金捧場(chǎng),市值曾高達(dá)400多億美元,甚至一度超越了福特集團(tuán),一眾高管通過(guò)逢高減持賺得盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)。
而由白人團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)的Solid Power,在融資與公關(guān)上較青出于藍(lán)的印度裔遜色不少,市值管理也頗為失敗,不過(guò)其在技術(shù)研發(fā)上則顯得扎實(shí)許多,不僅定位于硫化物這一更具長(zhǎng)期前景的技術(shù)方向,該公司還率先建成了一條1MWh量級(jí)中試線,并于去年12月宣布向?qū)汃R集團(tuán)授予其全固態(tài)電池設(shè)計(jì)和制造技術(shù)許可,寶馬擬在位于德國(guó)的工廠復(fù)制Solid Power中試線,基于其工藝包試產(chǎn)固態(tài)電池。
然而隨著Factorial的200MWh中試線亮相,Solid Power和QuantumScape此前多年煞是熱鬧的你追我趕,卻被襯托得仿佛“菜雞互啄”。
有趣的是,F(xiàn)actorial創(chuàng)始人是兩位來(lái)自中國(guó)大陸,畢業(yè)于廈門(mén)大學(xué)的80后年輕人于英超、黃思宇,而Factorial,已非兩人第一次創(chuàng)業(yè)。
2013年,于英超、黃思宇在美創(chuàng)立正極材料企業(yè)Lionano,不過(guò)其產(chǎn)業(yè)化則主要扎根于中國(guó)大陸,在次年注冊(cè)常熟子公司,獲得地方政府大力扶持,彼時(shí)的深交所上市公司猛獅科技亦投資參股。經(jīng)歷前期孵化和中試發(fā)展后,2018年常熟經(jīng)開(kāi)區(qū)正式舉辦了林奈(Lionano)新能源鋰離子電池正極材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目簽約儀式,項(xiàng)目注冊(cè)資本2億美元,總投資5億美元,預(yù)計(jì)全部達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年銷(xiāo)售收入人民幣86億元。
這一高光時(shí)刻后,Lionano經(jīng)營(yíng)形勢(shì)急轉(zhuǎn)直下,國(guó)內(nèi)子公司最終相繼注銷(xiāo),不過(guò)相較于這一項(xiàng)目本身的成敗,于英超等創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的親身經(jīng)歷和見(jiàn)聞,無(wú)疑是一筆更為寶貴的財(cái)富,使其二次創(chuàng)業(yè)得以在戰(zhàn)略定位和運(yùn)營(yíng)效率上,對(duì)美國(guó)商業(yè)生態(tài)中的”原生“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手形成降維打擊。
2020年,于英超、黃思宇從Lionano分拆成立Factorial Energy,繼承了Lionano所持有的多項(xiàng)電池材料核心專(zhuān)利,其后的技術(shù)迭代和融資節(jié)奏、公關(guān)風(fēng)格,可以說(shuō)處處透著“中國(guó)風(fēng)”。
在定位上,F(xiàn)actorial理智地選擇了凝膠電解質(zhì),即所謂的半固態(tài)電池這一過(guò)渡路線,與傳統(tǒng)鋰離子電池工藝有相當(dāng)繼承性,結(jié)合其團(tuán)隊(duì)在凝膠電解質(zhì)基體上的創(chuàng)新,成立第二年即推出40Ah電芯樣品,并拉來(lái)業(yè)界大佬、松下北美公司前董事長(zhǎng)喬·泰勒(Joe Taylor)擔(dān)任董事長(zhǎng),梅賽德斯-奔馳前總裁蔡澈 (Dieter Zetsche) 受聘顧問(wèn),效果則可謂立竿見(jiàn)影,當(dāng)年年底一舉收獲Stellantis和梅賽德斯-奔馳的2億美元投資。
2023年,該公司進(jìn)一步公開(kāi)了100Ah電芯,據(jù)稱(chēng)成功運(yùn)用鋰金屬陽(yáng)極,并已向Stellantis送樣測(cè)試,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度已明顯甩開(kāi)了前述兩家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
(行業(yè)會(huì)議上Factorial的方案介紹)
留給海外廠商的時(shí)間不多了
從在大陸新能源產(chǎn)業(yè)界鎩羽而歸,到在美國(guó)輕松碾壓本土競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,F(xiàn)actorial的中式產(chǎn)業(yè)落地思維,在汲汲于華爾街”高端局“的美國(guó)創(chuàng)業(yè)生態(tài)中顯得鶴立雞群。
不過(guò)與大陸鋰電“怪物房”跑出來(lái)的固態(tài)電池玩家相比,F(xiàn)actorial產(chǎn)業(yè)化上的功力也只能說(shuō)小巫見(jiàn)大巫。
在能量密度指標(biāo)上,F(xiàn)actorial宣稱(chēng)其電芯可達(dá)到350-400Wh/kg水平,不過(guò)根據(jù)其公開(kāi)的100Ah樣品體積大致推算,實(shí)際性能能否達(dá)到這一水平仍有很大疑問(wèn)。
更何況,無(wú)論是100Ah容量,還是350-400Wh/kg比能量,相較中國(guó)廠商都不具備任何優(yōu)勢(shì),早在2021年,國(guó)內(nèi)固態(tài)電池廠商清陶能源就已經(jīng)推出了其QT-360高能量密度產(chǎn)品,電池單體實(shí)測(cè)放電容量(1/3C)超過(guò)116Ah,能量密度為368Wh/kg,另一家同賽道獨(dú)角獸衛(wèi)藍(lán)新能源,則在今年6月正式向蔚來(lái)汽車(chē)交付規(guī)模量產(chǎn)的360Wh/kg半固態(tài)電芯,基于該電芯的150kWh超高鎳軟包電芯CTP電池包,據(jù)稱(chēng)即將在蔚來(lái)?yè)Q電站落地應(yīng)用。
除了技術(shù)研發(fā),在大規(guī)模量產(chǎn)上,中美廠商更是仿佛存在于時(shí)間流逝速度不同的時(shí)空,當(dāng)美國(guó)企業(yè)還在換著花樣宣傳其中試線甚至”預(yù)中試線“時(shí),量產(chǎn)360Wh/kg半固態(tài)電芯的衛(wèi)藍(lán)湖州汽車(chē)動(dòng)力基地一期產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到2GWh,項(xiàng)目二期產(chǎn)能更是將直接”加零“到20GWh,其淄博基地規(guī)劃產(chǎn)能高達(dá)100GWh,清陶能源位于昆山、宜春的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,產(chǎn)能規(guī)劃也均達(dá)到了10GWh。
以產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度如此之大的差距,指望通過(guò)固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)的“換道超車(chē)”,只能用癡人說(shuō)夢(mèng)來(lái)評(píng)價(jià)。
視線越過(guò)美國(guó)產(chǎn)業(yè)圈的“小打小鬧”,正如前文所述,日韓鋰電巨頭當(dāng)下也正在加快其固態(tài)電池規(guī)模量產(chǎn)與裝車(chē)應(yīng)用步伐,而在輿論場(chǎng)上,固態(tài)電池似乎與4680大圓柱電池一樣,承載了不少技術(shù)之外的意蘊(yùn)。
在某些人看來(lái),中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)的崛起,似乎不是因?yàn)樽陨淼膹?qiáng)大,而僅僅是由于美日產(chǎn)業(yè)界的一時(shí)懈怠,一旦歐美巨頭引領(lǐng)技術(shù)軌道切換,中國(guó)產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)就會(huì)被顛覆式創(chuàng)新輕易洗出牌桌,從而讓這一戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),重新回歸其心目中”應(yīng)有“的秩序格局。
然而事實(shí)上,盡管技術(shù)成熟度明顯提高,但固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研用生態(tài),與輿論場(chǎng)的想象仍有著巨大差別。
迄今為止,固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低、與電極材料界面相容性差、充放電過(guò)程體積變化大等問(wèn)題,依然沒(méi)有得到根本性解決,特別是離子電導(dǎo)率直接影響倍率性能,對(duì)動(dòng)力電池應(yīng)用更是硬傷,過(guò)往的聚合物固態(tài)電池演示應(yīng)用中,往往還需要搭配熱泵以解決室溫電導(dǎo)率過(guò)低的問(wèn)題,并需要配合超級(jí)電容以滿(mǎn)足放電功率需求。
從行業(yè)觀點(diǎn)和實(shí)踐看,折衷路線的半固態(tài)電池已明顯呈現(xiàn)出將率先規(guī)模量產(chǎn)的跡象,而其相對(duì)于傳統(tǒng)鋰離子電池,無(wú)論材料、工藝還是性能,都呈現(xiàn)出更大的繼承性而非顛覆性。
相比之下,硫化物固態(tài)電解質(zhì)在技術(shù)上擁有最為巨大的潛力,以豐田為代表的日韓廠商由于其先發(fā)優(yōu)勢(shì),也紛紛將之作為重點(diǎn)發(fā)力方向,然而在中國(guó)廠商的半固態(tài)電池產(chǎn)能洪流面前,留給海外廠商的時(shí)間不多了。
產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng),并不總是一個(gè)從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化順序展開(kāi)的進(jìn)程,強(qiáng)大的下游產(chǎn)業(yè)化能力,往往也會(huì)反向影響基礎(chǔ)技術(shù)路線的走向。
這方面最鮮活的案例,莫過(guò)于曾被海外市場(chǎng)棄若敝履的磷酸鐵鋰電池,在中國(guó)產(chǎn)業(yè)界堪稱(chēng)極致的材料與工藝迭代后,已然成為當(dāng)下全球車(chē)企唯恐錯(cuò)過(guò)的技術(shù)潮流,被公認(rèn)為加速純電動(dòng)汽車(chē)降價(jià)普及的必選項(xiàng)。
當(dāng)下的半固態(tài)電池雖然看似漸進(jìn)式創(chuàng)新,相對(duì)液體電解質(zhì)產(chǎn)品的能量密度無(wú)法實(shí)現(xiàn)倍增,然而其與中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)乃至更下游新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)效率相結(jié)合,卻可能對(duì)產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)帶來(lái)顛覆式影響。
就半固態(tài)電池而言,可以合理推演,在蔚來(lái)、上汽等車(chē)企率先試水后,千公里級(jí)真實(shí)續(xù)航將第一次在量產(chǎn)乘用車(chē)上實(shí)現(xiàn),有望繼今年的高壓、快充競(jìng)爭(zhēng)之后,激活新的產(chǎn)品價(jià)值熱點(diǎn),并吸引更多中國(guó)及海外整車(chē)企業(yè)在新項(xiàng)目中導(dǎo)入半固態(tài)電池。伴隨著這一正向循環(huán),中國(guó)廠商將迅速鞏固其在半固態(tài)電池供應(yīng)鏈上的優(yōu)勢(shì)地位,并獲得更多資源投入到全固態(tài)電池的攻堅(jiān)。
平行于這一進(jìn)程,即便日韓廠商能夠如期在2027年實(shí)現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池裝車(chē)應(yīng)用,由于硫化物對(duì)空氣、水分的高度敏感,其電解質(zhì)膜材與新型極片需要匹配極為嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境與工藝要求,恐怕生產(chǎn)成本升幅將高于能量密度的進(jìn)步,從而只能運(yùn)用于部分高端、超高端車(chē)型,與半固態(tài)、液體電解質(zhì)路線將呈現(xiàn)互補(bǔ)而非替代關(guān)系。而隨著豐田硫化物核心專(zhuān)利壁壘在2030年后陸續(xù)到期失效,彼時(shí)其能否應(yīng)對(duì)已在材料體系研究與工藝能力上做好充分準(zhǔn)備的中國(guó)廠商,需要打上一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。
總體而言,固態(tài)電池的實(shí)用化無(wú)疑正漸行漸近,不過(guò)“厲害了我的美國(guó)”、“厲害了我的豐田”之類(lèi)的炒作,往往與現(xiàn)實(shí)差之千里,對(duì)于這一新型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的觀察與探討,理應(yīng)少一些這樣的驚詫體,回歸技術(shù)與產(chǎn)業(yè)本質(zhì)。
- 責(zé)任編輯: 李沛 
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