(一)全球EV電池市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，中國(guó)主導(dǎo)地位不斷增強(qiáng)

近年來(lái)全球電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等應(yīng)用市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)了鋰離子電池蓬勃的市場(chǎng)需求。

數(shù)據(jù)顯示，2023年鋰電池總出貨量首次突破1太瓦時(shí)（TWh），市場(chǎng)規(guī)模較2015年增長(zhǎng)了十倍以上，其中電動(dòng)汽車(chē)電池占據(jù)了70%以上的出貨份額。未來(lái)隨著電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)的進(jìn)一步成長(zhǎng)，鋰電池需求將繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)至2027年全球鋰電池出貨量將攀升超3200GWh。

然而，20世紀(jì)90年代最早在日本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，并長(zhǎng)期被日韓廠商占據(jù)領(lǐng)先地位的鋰電池，二十多年后被中國(guó)超越。直到現(xiàn)在，在全球鋰電池供應(yīng)鏈體系中，無(wú)論是電池金屬提煉、電池材料加工，還是電池的制造，中國(guó)都是全球的霸主。目前全球75%以上的鋰電池產(chǎn)自中國(guó)，中國(guó)鋰電池的制造能力全球領(lǐng)先。

同樣的，在占鋰電池市場(chǎng)需求最大的EV電池領(lǐng)域，目前全球前十大制造商中有六家總部位于中國(guó)，包括寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國(guó)軒高科、億緯鋰能、欣旺達(dá)，且中國(guó)企業(yè)市場(chǎng)份額不斷提升，而日韓企業(yè)的市場(chǎng)份額正逐年下滑，其中日本松下EV電池市場(chǎng)份額已下滑至6%左右，韓系廠商合計(jì)市場(chǎng)份額下滑至約23%。

如今中國(guó)在鋰電池領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，日韓企業(yè)已難以超越，美國(guó)、歐洲由于本土鋰電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，更是難以追趕中國(guó)。但是，隨著下一代汽車(chē)電池技術(shù)——全固態(tài)電池技術(shù)的進(jìn)步和突破，傳統(tǒng)液態(tài)電池的地位正在受到挑戰(zhàn)。

(二)下一代電池技術(shù)興起

24年1月3日，大眾旗下電池子公司PowerCo發(fā)布公告，確認(rèn)其合作伙伴QuantumScape的固態(tài)電池通過(guò)首次耐久性測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了1,000多次充放電循環(huán)，容量仍超過(guò)95%。此外，去年9月，美國(guó)另一家固態(tài)電池上市企業(yè)Solid Power表示，其生產(chǎn)的首批固態(tài)電池A-1樣品已正式交付寶馬進(jìn)行汽車(chē)驗(yàn)證測(cè)試，寶馬希望在2025年之前推出第一輛基于Solid Power固態(tài)電池技術(shù)的原型車(chē)。同時(shí)，豐田汽車(chē)去年也曾多次表示，其將在2027-2028年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化。

全固態(tài)電池技術(shù)，真有顛覆液態(tài)電池的潛力嗎？

傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，其中正極和負(fù)極材料扮演存儲(chǔ)鋰的角色，影響電池能量密度，電解液則主要影響充放電過(guò)程中鋰離子的移動(dòng)速率，一般使用液體(有機(jī)溶劑)作為電解質(zhì)。然而，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池充放電過(guò)程中電極表面容易發(fā)生副反應(yīng)，如負(fù)極表面形成的鋰枝晶易刺穿隔膜，造成正負(fù)極短路從而導(dǎo)致電池起火，同時(shí)液態(tài)電解質(zhì)為易燃物質(zhì)，高溫下或者電池遭受外部撞擊發(fā)生短路時(shí)易燃易爆，因此液態(tài)電池的安全性面臨較大的挑戰(zhàn)。

相比液態(tài)鋰離子電池，全固態(tài)電池中的電解質(zhì)為固體，不易揮發(fā)或燃燒，且對(duì)溫度穩(wěn)定，不易分解，被認(rèn)為是高度安全的。其次，固態(tài)電解質(zhì)具有更好的穩(wěn)定性和機(jī)械性能，其對(duì)鋰枝晶具有更好的抑制作用，從而提高電池的安全性。

另一方面，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池由于自身電化學(xué)窗口窄，以及液態(tài)電解質(zhì)與正極和負(fù)極材料的副反應(yīng)，使可選擇的材料受到限制，而固態(tài)電解質(zhì)具有更寬的電化學(xué)窗口，以及更少的副反應(yīng)，使得固態(tài)電池可選擇的電極材料范圍更廣，可適配更高能量密度的活性材料，如基于鋰金屬負(fù)極制作的全固態(tài)電池能量密度可超過(guò)500 Wh/kg，而液態(tài)鋰離子電池難以達(dá)到該水平，其能量密度理論極限為350 Wh/kg。目前傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度已接近其理論極限，進(jìn)一步提升的難度非常大。

此外，全固態(tài)電池還具有更好的溫度適應(yīng)性（-30-100℃）和高功率特性，有助于提升電動(dòng)汽車(chē)電池的操作溫度范圍和快充性能。同時(shí)，由于無(wú)需液態(tài)電解質(zhì)和隔膜，可降低全固態(tài)電池電芯重量，且電芯組裝過(guò)程可以移除注液、脫氣、成型和老化等工藝過(guò)程，使電芯的成組工藝簡(jiǎn)化。因此，綜合來(lái)看，全固態(tài)電池所展現(xiàn)出的出色表現(xiàn)，確有顛覆液態(tài)鋰離子電池的潛力。

目前，全固態(tài)電池尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，還面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，如電解質(zhì)材料的批量制備、固態(tài)材料之間的界面穩(wěn)定性/副反應(yīng)等問(wèn)題，以及電芯制備工藝、生產(chǎn)設(shè)備等環(huán)節(jié)還需攻克部分技術(shù)難題。盡管如此，在日韓、歐美等全球各國(guó)的高度重視下，全固態(tài)電池已取得了重要進(jìn)展，有望在3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

(三)全固態(tài)電池的競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)將被超越？

目前，全固態(tài)電池已成為下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，被日本、韓國(guó)、美國(guó)、歐盟等主要國(guó)家和地區(qū)列為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，全球企業(yè)都在積極布局全固態(tài)電池。

全固態(tài)電池根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線的不同，主要分為聚合物、氧化物、鹵化物以及硫化物固態(tài)電池，不同技術(shù)路線各有利弊，目前日韓多以硫化物全固態(tài)電池為主要技術(shù)路線。

從全球主要地區(qū)固態(tài)電池進(jìn)展來(lái)看，日本研發(fā)起步早，在專(zhuān)利方面全球領(lǐng)先，積累了全球最多的固態(tài)電池專(zhuān)利技術(shù)，以豐田、日產(chǎn)等為代表的日企已表態(tài)將在2028年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。

韓國(guó)方面，三星SDI、SK on、LG新能源三大電池廠持續(xù)投入研發(fā)，其中三星SDI于2023年完成了固態(tài)電池試點(diǎn)生產(chǎn)線（S-line）的建設(shè)，計(jì)劃2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。

美國(guó)方面，全固態(tài)電池以初創(chuàng)企業(yè)為主，創(chuàng)新活力較高，其中QuantumScape、Solid Power等企業(yè)固態(tài)電池產(chǎn)品已進(jìn)入A樣，SES鋰金屬固態(tài)電池已進(jìn)入B樣，除此之外，Ampcera、Factorial Energy、24M Technologies、Ionic materials等美國(guó)企業(yè)都在加大固態(tài)電池技術(shù)創(chuàng)新。綜合來(lái)看，2028年前后將成為全固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

中國(guó)雖然是目前全球最大的鋰離子電池制造國(guó)，但在全固態(tài)電池專(zhuān)利布局方面中國(guó)廠商仍與國(guó)際企業(yè)存在較大差距。其次，中國(guó)固態(tài)電池技術(shù)路線多元，重點(diǎn)以半固態(tài)/固液混合為主，且半固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)并裝車(chē)，但在全固態(tài)電池方面的投入仍顯不足，且力量分散，與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)相比存在較大差距。

因此，未來(lái)全固態(tài)電池的競(jìng)爭(zhēng)，日韓、歐美等企業(yè)有機(jī)會(huì)超越中國(guó)，重塑未來(lái)EV電池的競(jìng)爭(zhēng)格局。

但是，中國(guó)作為目前EV電池的霸主，也意識(shí)到了全固態(tài)電池的技術(shù)潛力，以及在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中被其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手超越的風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)始重視和加強(qiáng)全固態(tài)電池的研發(fā)力度，并組建產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，迎接國(guó)際新一輪電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。

文章來(lái)源：TrendForce集邦咨詢