日韓歐美固態(tài)電池進(jìn)展幾何

誰在固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＠斑b遙領(lǐng)先”？

2022年7月，《日本經(jīng)濟(jì)新聞》曾與專利調(diào)查公司Patent Result發(fā)起聯(lián)合調(diào)查，通過梳理向日美歐中等10個(gè)國家和地區(qū)以及世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）等2個(gè)機(jī)構(gòu)提出申請的全固態(tài)電池相關(guān)專利，結(jié)果顯示，在自2000年至2022年3月的專利申請總數(shù)中，日企前五占四，而豐田汽車更是憑借1331件的總數(shù)力壓第二名松下控股（445件），成為調(diào)查期內(nèi)固態(tài)電池研究領(lǐng)域的冠軍企業(yè)。

誠然，自1990年代起，豐田汽車就著手廣泛申請涉及固態(tài)電池的專利，涵蓋電池結(jié)構(gòu)、材料、制造工序等多個(gè)方面，從而取得了較大的先發(fā)研究優(yōu)勢。但如今，盡管豐田方面在2023年宣稱其固態(tài)電池技術(shù)取得重大突破，但隨著受其“震撼”的中韓歐美等眾多海外競爭者紛紛加速追趕，因此，以豐田為代表的日企能否在固態(tài)電池實(shí)用化競爭方面繼續(xù)保持優(yōu)勢，正在成為一個(gè)值得追蹤的有趣話題。

不過，無論豐田的進(jìn)展如何，由其帶動的固態(tài)電池發(fā)展之勢正在激起千層浪，而固態(tài)電池也憑借能量密度跨越式升級、安全性能可顯著提高等預(yù)期優(yōu)勢，吸引著全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的奮勇前行。同樣有趣的是，當(dāng)實(shí)力雄厚的中國對手們依托“半固態(tài)”產(chǎn)品正逐步接近全固態(tài)電池技術(shù)的最終實(shí)用化之外，日韓、歐美也逐步形成了各有差異的固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)方向和實(shí)用化進(jìn)展，雙方群體的背后考量也同樣值得深入探討。

技術(shù)側(cè)重各有偏好

在全球范圍內(nèi)，固態(tài)電池仍處于研發(fā)和小規(guī)模生產(chǎn)測試階段。而根據(jù)電解質(zhì)類型的不同，固態(tài)電池可分為聚合物、氧化物和硫化物三種，并隨之衍化出對應(yīng)的技術(shù)路線。其中，日韓企業(yè)致力于全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化落地，主攻硫化物技術(shù)路線。其看重的便是硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池較高的電導(dǎo)率和出色的性能預(yù)期表現(xiàn)，并認(rèn)為這是最適合用于電動汽車的固態(tài)電池技術(shù)路線，商業(yè)化前景足夠廣闊。盡管受制于全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的材料技術(shù)、制備技術(shù)不夠成熟、生產(chǎn)成本過高等主要局限，以及硫化物電解質(zhì)自身的界面穩(wěn)定性差等研究難題。但日本企業(yè)依托在固態(tài)電池的研發(fā)起步較早且在開發(fā)領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位的客觀優(yōu)勢，還是讓豐田、日產(chǎn)、本田等日企依然錨定著這一技術(shù)路線。

在車企端，豐田已提出在2030年前將硫化物固態(tài)電池裝車生產(chǎn)的目標(biāo)。日產(chǎn)汽車則預(yù)計(jì)2025年生產(chǎn)第一批低成本固態(tài)電池，并計(jì)劃在2028年推出一款由固態(tài)電池提供動力的全新電動汽車產(chǎn)品。至于電池端，韓國電池企業(yè)如LG、SK On、三星SDI等也均選擇在鋰硫固態(tài)電池領(lǐng)域布局，其中，三星SDI計(jì)劃在2027年開始量產(chǎn)全固態(tài)電池，SK On目標(biāo)則是在2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化，至于LG方面則預(yù)計(jì)2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。

相對而言，歐洲企業(yè)更傾向于聚合物電解質(zhì)固態(tài)電池技術(shù)路線，認(rèn)為這一路線技術(shù)相對成熟、發(fā)展速度較快，有利于率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。然而，由于聚合物電導(dǎo)率上限較低，歐洲車企的固態(tài)電池在實(shí)際續(xù)航能力上尚不及液態(tài)鋰電池，目前尚未形成明顯的趨勢。

因此，大部分歐洲車企目前也在與美國電池初創(chuàng)企業(yè)合作推動固態(tài)電池發(fā)展。大眾、寶馬、梅賽德斯-奔馳等通過投資Quantum Scape、Solid Power等美國初創(chuàng)企業(yè)，確保其在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)探索不落后。例如，大眾作為Quantum Scape的最大股東，計(jì)劃推動后者在2025年底建成一條固態(tài)電池生產(chǎn)線。Solid Power早在2023年就已向?qū)汃R交付第一批A樣，正式進(jìn)入固態(tài)電池裝車驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

日韓奮進(jìn)，歐美躊躇

除技術(shù)路線側(cè)重外，在企業(yè)參與方分工搭配上，似乎也正表現(xiàn)出日韓與歐美的參與度差異：一邊是日本車企和韓國動力電池企業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，另一邊是歐洲車企與美國電池初創(chuàng)公司組合，不論是從研發(fā)規(guī)模、材料來源還是商業(yè)化配套完善的潛在關(guān)聯(lián)相比較，日韓企業(yè)顯然占據(jù)更大優(yōu)勢。

當(dāng)然，日韓企業(yè)的奮進(jìn)自有“背書”。2021年，隸屬于日本政府經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）與豐田汽車、松下能源等企業(yè)啟動新一代高效電池“全固體電池”核心技術(shù)的開發(fā)，力爭通過全國力量推進(jìn)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)電池產(chǎn)業(yè)的趕超。該項(xiàng)目合作企業(yè)達(dá)到23家。與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省也提供了約1205億日元，支持日產(chǎn)汽車和本田汽車的高性能蓄電池及原材料的開發(fā)、再利用技術(shù)。

至2022年9月，日本電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究公私理事會又發(fā)布《電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》，提出到2030年建立150吉瓦時(shí)/年的國內(nèi)制造基地，全球生產(chǎn)能力達(dá)600吉瓦時(shí)/年，以提高日本電池產(chǎn)業(yè)競爭力，目標(biāo)是到2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的正式商業(yè)化應(yīng)用。此外，隨著日本三井金屬年產(chǎn)十噸級的硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)線宣布建成，也為意圖大展拳腳的日本相關(guān)企業(yè)提供了穩(wěn)定的配套硫化物材料來源。

在韓國，在今年4月，該國產(chǎn)業(yè)通商資源部稱，將與本土三大動力電池企業(yè)LG、SK On、三星SDI聯(lián)合投資，計(jì)劃到2030年投入20萬億韓元開發(fā)固態(tài)電池等先進(jìn)電池技術(shù)，以期率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化生產(chǎn)。

至于歐洲，盡管歐盟尚未出臺專門立法推動固態(tài)電池的發(fā)展規(guī)劃，但歐洲相關(guān)企業(yè)仍在積極進(jìn)行技術(shù)儲備的更新與產(chǎn)業(yè)化鋪墊。例如，今年1月，大眾汽車集團(tuán)旗下子公司Power Co完成了對Quantum Scape固態(tài)電池的耐力測試，結(jié)果表明其可實(shí)現(xiàn)50萬公里超長壽命，充放電1000次仍保持95%容量，證明了其超長壽命和幾乎不衰減的續(xù)航能力，也有力證明了固態(tài)電池的潛力。前景似乎一片大好，然而大眾的投入仍然有限，也未給出像日本企業(yè)那樣明確的上車應(yīng)用時(shí)間表，其主要考量還是鑒于無法具體確定固態(tài)電池何時(shí)才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，只能靜待潛在機(jī)會的到來。

同期，梅賽德斯-奔馳CTO馬庫斯·舍費(fèi)爾（Markus Sch?fer）也曾表示，目前鋰電池的能量密度提升速度超出預(yù)期，甚至可以與多家車企大力研發(fā)的固態(tài)電池預(yù)期性能相媲美。因此，固態(tài)電池技術(shù)對于未來電動汽車可能“并非必要”。然而，這并不意味著該集團(tuán)“無意”著手相關(guān)布局。事實(shí)上，在今年6月，梅賽德斯-奔馳投資的固態(tài)電池開發(fā)商Factorial Energy已向奔馳交付了充電容量超過106Ah的固態(tài)電池單元B樣品（即更成熟的產(chǎn)品原型）用于廣泛測試。

顯然，日韓自有節(jié)奏，而歐美在審慎評估固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展前景的同時(shí)，也在確保具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)研究。這同樣可以認(rèn)為，歐美各方也在觀望日韓與實(shí)力雄厚的中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)展，一旦證明某條技術(shù)或商業(yè)化落地路徑可行，便將加快儲備技術(shù)轉(zhuǎn)換發(fā)展的速度。