固态电池是解决「里程焦虑」的未来答案？

固态电池的商业化一定比想象得要快很多。

本文为元气资本第31篇原创文章

分析师)宁泊为(登山客)微信公众号)

如果我们将新能源汽车看作是一场动力变革,那么固态电池的出现,在其中至少是里程碑级的事件。

无论资本市场如何理解、看待当下的新能源汽车,回归本质,它仍旧是一种交通工具。作为工具,在当下的新能源汽车产品之间,消费者最关注的无疑是续航里程之间的比较,即动力电池之间的比较。

从锂电池技术的发展路径来看,液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限,而固态电池将把锂电池发展带进新的时代。

从工作原理的角度,固态锂电池与传统锂电池之间并无区别。

两者之间的差异在于,随着正极材料的持续升级,固态电解质能够做出较好的适配,整个电池系统的能量密度与安全性就会更高;在理论上,两者的成本处在同一水平,意味着一旦商业化应用落地,固态电池将完全取代液态电池现有的市场。

动力电池的现存问题

2019年,国家市场监督管理总局总共召回了33281辆新能源汽车,其中因为动力电池问题而召回的新能源汽车数量有6217辆,占今年新能源汽车总召回量的18．68%。

在电池失控的主要触发条件当中,短路占绝大多数 (>90%)。短路可以由多种可能的情况造成,是电池热失控过程中普遍的共性特征。随着电池能量密度的提升,短路问题越发明显。

目前关于电池安全性主要有两种可选模式:第一种,虽然电池可能出现安全问题,但是通过增加安全性设计,降低出问题的概率,达到安全性标准。第二种,选用不会起火燃烧的电池。

第一种方案本质上都是在通过降低风险达到“安全考虑”,如今新能源汽车保有量已经突破400万辆,未来几年突破千万辆是大概率事件,迫切需要的是从本质上解决安全问题的电池。电池出现问题的小概率事件,也可能在大基数下变得常态化。

在这种背景下,整车厂对于安全性的要求会越来越高,选择不会起火燃烧电池可能成为车厂的一致选择。

为什么会产生里程焦虑?

里程焦虑,含义有两层:既是对电池续航能力的焦虑,也是对找不到充电桩的焦虑。

特斯拉曾经做过这样一段实验:从盐湖城到丹佛的距离是525英里(845公里),传统燃油车续航275英里(442．5公里)加一次油再行驶250英里(402公里)历程8小时23分钟可以到丹佛。如果新能源汽车的续航里程可以达到300英里(482．8公里),同时支持3C以上快充,那么从盐湖城到丹佛的时间可以控制在8小时31分钟,也就是说,便利性和燃油车几乎一样。高续航里程和快充是解决新能源汽车便利性的最重要方式。

电池续航,其实就是从电池能量密度的角度来看问题。在我们的调研中,赣锋锂业表示第三代固态电池可以将电芯能量密度提升到400WH/KG。

来源:GGIB,元气资本

固态电解质同样支持快充。

锂离子电池充电分三部分,电量最低时的涓流充电 (0．1C最慢),电量中等时的恒流充电(可以快充),和电量快满时的恒压充电 (较慢)。恒流充电阶段实现快充相对简单,固态电池在恒流充电中做到快充并不困难。根据辉能此前提供的数据来看,2019年已经实现了5C倍率12分钟充电91．70%的表现。

也就是说关于“里程焦虑”的第一层(电池+快充),理论上已经有了不错的解决方案,固态电池可以匹配消费者对于续航里程的需求。

那么,在下游车企逐渐放量的同时,作为基建工程的充电桩有没有跟上?这个问题对于不同地域不同城市的用户来讲,答案可能差异很大。但就综合全球的公共充电桩建设数量来看,我国实际已经站在了全球队伍的首位。

来源:IEA,元气资本

截至6月底,全国已累计建设充电站3．8万座、换电站449座,建成各类充电桩132．2万个,其中公共桩55．8万个、私人桩76．4万个。同时,还建成“十纵十横两环”4．9万公里高速公路快充网络。

因此可以判断,“里程焦虑”的问题随着时间的推移能够逐步得到解决,问题就是固态电池的商用化。