固态电池的起点，从软包开始

导语：固态电池是锂电池未来的发展方向，而软包是固态电池确定性的包装技术。

Through chances various, through all vicissitudes,  we make our way. 

这是格雷厄姆《聪明的投资者》一书扉页上的话，来源于维吉尔(Virgil)未完成的古罗马史诗《埃涅伊德(Aeneid)》。

“千载难逢，历经沧桑，一路前行”。

特洛伊陷落后，流亡的埃涅伊德王子带领族众四处迁徙流浪，试图寻找一块福地。经历无数跋涉、快抵达时，他们又遭遇风暴和诱惑考验，甚至走过地狱，信念仍然如“蒲苇纫如丝，磐石无转移”。最后如愿以偿，开启罗马帝国的建国伟业。

聪明的投资者，理应像埃涅伊德，在迈向信念目标的路途中，守得住繁华，也耐得住寂寞。

价值投资奉行长期主义，企业经营更有甚于此。

保持初心、坚守不移从不是一件简单的事。外界质疑、发展变化，以及自我怀疑，都是考验，且最后不一定行满功圆。

但在这个过程中，有一个先决条件——是否探究到事物的本质。如果做到了，便有望守得云开见月明。

锂电池的技术发展，是一项看谁跑得久、跑得远的比赛。掌握了关键技术，方能御风而起，乘浪而行。

如今，这场赛事正进入下半场。固态电池备受瞩目，有望引领下一次锂电池浪潮。而软包电池无疑是最为匹配的包装技术。

传说中的“软包之王”孚能科技（688567.SH），将迎来高增长时刻。

下一站，固态电池

说起固态电池，各位读者可能略感陌生。严格意义上讲，现阶段的锂电池应该称作液态锂电池，因为其核心电池材料之一是液态电解质(也称电解液)。

那么使用固态电解质的锂电池，就被称之为固态锂电池，简称固态电池。很明显，二者构造不同。

传统锂电池构成包括正极、负极、电解液、隔膜四大材料。而固态电池则将电解液和隔膜换成了固态电解质，其余类似。

 

对于锂电池而言，安全是排在第一位的。可是，传统液态锂电池的安全性却长期被市场质疑。

近日，市场监管总局公布《关于2021年全国汽车和消费品召回情况的通告》，报告显示，2021年实施新能源汽车召回59次，涉及车辆83万辆，占全年召回总数量的9.5%；新能源汽车召回次数和召回数量，同比上年，分别增长31.1%和75.9%。

其中，新能源汽车缺陷线索报告3033例，反映动力电池、电机、电控系统问题的，占新能源汽车缺陷线索的52.5%。“动力电池过热起火”和“电控系统故障”依旧占比较大，是新能源车的首要安全隐患。

锂电池导致起火的主要原因便是电解液。在现有技术条件下，电解液提供了锂离子在电池内“畅游”的场所。

不过，电解液对温度十分敏感。它在高温下极易分解，腐蚀性强、易燃易泄漏。尤其是析锂反应，极易造成短路。

短路一旦发生，局部温度大幅上升，达到锂电池内部的液态电解液燃点，进而起火甚至发生爆炸。

 

虽然各厂商也曾尝试添加阻燃剂、或使用耐高温薄膜的方法，解决安全性问题，但仍旧没有成功。可以说，从根本上，液态电池技术难以杜绝安全隐患。

相较而言，固态电池最突出的优点便是安全性。它使用几乎不可燃的固态电解质作为传导介质，降低了电池组对温度的敏感性，杜绝了析锂枝晶增加的短路概率，亦能凭借良好的绝缘性，有效阻隔正负极。

除了安全性的天然优势，固态电池另一大看点便是性能。

长期以来，续航和快充是新能源车的阿克琉斯之踵，里程焦虑是令人尴尬的“常态”。因此，新能源车一直朝着高续航的路径发展：从200公里到500公里，即将进入1000公里的目标范围。

达成这一目标，需要更高能量密度的锂电池。在业界，通常用Wh/kg标定能量密度。

根据国家2020年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，我国纯电动汽车动力电池的能量密度，2025年目标为400Wh/kg，2030年目标为500Wh/kg。

这对于现在的液态锂电池技术来讲是困难重重。

在液态电池领域，三元软包是能量密度最高的技术。根据2021年4月的《自愿性披露新技术研发进展公告》，孚能科技研发成功的新一代动力电池，能量密度可达330Wh/kg，而其余厂家正在努力突破300Wh/kg。

 

 

锂电池的能量密度主要取决于工作电压和正负极材料比（克）容量。也就是说，电压越大，能量密度越大；比容量越高，能量密度越高。

简单来讲，锂电池在工作的时候，电池电压会随着电量的降低而下降。假设其他条件不变，同等电流下，高电压的工作时间就比低电压长。

打个比方，高一点的蓄水池可以装更多的水，所以使用相同的水龙头排水，时间肯定更长。

然而，4.3V以上电压会加剧电解液分解。因此，受目前液态锂电池的材料和使用安全性所限，锂电池的工作电压一般在4.2V以内，很难有所提升。

比（克）容量的意义是每克锂电池材料含多少mAh（毫安时）电量。从液态锂电的正负极材料来看，负极石墨365m A·h/g，8系三元高镍正极220mA·h/g。现有正负极材料的比容量难以大幅提升。

液态锂电技术与生俱来的瓶颈制约下，实现未来的能量密度目标困难重重。而固态电池如果只是替换了电解液进而提升安全性，那也不可能被视为一项颠覆性技术。

最为关键的是，固态电解质的使用，可以改变现有正负极体系，采用更高比容量材料作为正负极。

通过采用负极金属锂，正极高电势材料，电化学窗口可以达到5V以上。而锂的比容量高达3860mA·h/g，是石墨的10倍以上，三元高镍正极的17.5倍。

 

从锂电池未来高能量密度的技术发展路径来看，固态电池无疑更加适合大规模应用。

技术大规模推广最重要的前提之一是成本。虽然目前固态电池的成本远高于液态锂电池，但降本路径已经逐步清晰。

首先，固态电池使用电解质，替换出的电解液和隔膜，合计占锂电池成本30-45%。

目前在使用中、或接近商用的固态电池电解质，有聚合物、硫化物和氧化物三种。近期，中科大合成了一种新型固态电解质——氯化锆锂，使成本降低94%。

 

液态锂电池除了锂外，还大量用到钴、镍等稀缺金属，价格高昂。而固态电池正极可以使用锰、硫等常见的材料，客观上保证了未来固态电池的成本竞争空间。

现阶段的三元电池，其每千瓦时成本已经超过1000元。

而据日产汽车(7201.T)的规划，到2028财年，全固态电池能够将电池组的成本降至每千瓦时75美元（折合人民币约477元），未来会将成本进一步降低至每千瓦时65美元（折合人民币约414元）。

安全、性能、成本是锂电池推广的核心三要素，在这三方面，固态电池已经展现出巨大的优势。毫无疑问，未来锂电池的主流技术路径属于固态电池。

目前固态电池技术尚处于一片蓝海。电解质、正极等材料均没有出现颠覆性替代的产品，没有形成产业基础。此时，是先行者获取优势的最好时机。

但，如何辨识出具有发展前景与潜力的企业，对投资者是一道难题。

确定的未来，属于软包电池

在现阶段固态电池的技术认知里，有一个方向是确定性较高的，那便是包装方式。

传统的锂电池和固态电池包装，有软包、方形和圆柱三种工艺。

 

制造过程按顺序可分为前段、中段、后段三个环节。简单来讲，前段就是正负极生产的过程，后段则是检测组装的环节。

中段就是电池制作的过程，包含叠片/卷绕、入壳、焊接、干燥、注液等五道工序，最核心的环节便是叠片/卷绕工序，在整个中段工艺中价值量最高，占比约为70%。

不同包装方式制作工序也不同。圆柱电池主要采用卷绕工艺（可以想象成制作多种食材的卷饼），方形电池多数也以卷绕为主，而软包电池采用的是叠片工艺（可以想象成制作三明治）。

由于氧化物及硫化物电解质柔韧性较弱，采用叠片工艺的软包电池是最适合的。不仅于此，相较于圆柱电池和方形电池，软包电池在能量密度上也有显著优势。

叠片工艺生产的软包电池，内部变形、弯曲或断裂的概率低。另外，软包电池的铝塑膜外壳并不坚硬。电池一旦发生热失控，一般会先胀气冲破铝塑膜封装，带走大量的热量，避免电池发生爆炸。

而质量较轻的铝塑膜外壳，在同等容量下，使得整个电池重量较钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%。因而，软包电池的能量密度会比钢壳三元锂电池高出40%。

软包电池获得了下游汽车厂商的青睐，大众、奔驰、通用、现代、福特等车企，纷纷使用其配置多款主流车型。

2020年欧洲最畅销Top20新能源乘用车中有15款搭载软包电池。而高端配置型新能源车更多采用的也是软包电池技术。

相比于海外，国内软包电池却显得较为落寞。国内车厂更倾向于产业链条完备、供给保障充足的方形电池。目前而言，软包电池相关产业基础薄弱，在推进新能源汽车的历史进程中，暂时落后于方形和圆柱电池。

国产化替代一直是国内软包电池需要攻克的难题。以孚能科技为代表的软包电池企业多年深耕，已打破各项技术瓶颈，产品品质达到国际先进水准，成功进入了戴姆勒A供体系。

2021年国内动力电池装机电量排名中，孚能科技排名第七。在国内软包电池以及三元软包电池装机量上，孚能连续保持第一名。

生产方面，镇江工厂一期完成产能爬坡，二期已陆续投产，三期建设再提速，芜湖项目蓄势待发。届时到2023年底，公司将实现26Gwh软包电池的产能规模。

在固态电池技术逐步落地过程中，孚能科技有望获取先发优势，迎来高增长时刻。

结语

在国内外固态电池技术推进上，上至政府、下至企业皆不遗余力。

海外企业纷纷抛出大手笔投资，大众集团董事会成员Thomas Schmall表示，公司计划花费高达300亿欧元（约合人民币2162亿），用于欧洲电芯工厂，并确保重要原材料供应。

包括宝马、奔驰、大众、现代、丰田、本田、日产等在内的汽车集团，均将固态锂电池作为其下一代电动车电池的技术方向。

政府层面，欧盟多国共同出资32亿欧元，同时从私人投资方募集50亿欧元，用于发展固态电池。美国、日本、韩国也都宣布了发展固态锂电池相关支持政策和补贴。

我国《新能源汽车产业发展规划》中提出了加强固态电池研发和产业化的要求。东风汽车与赣锋锂业合作开发的首批50辆东风－赣锋高比能固态电池车，在江西省新余市完成交付。

在此背景下，固态电池未来的确定性毋庸置疑，甚至已开始提速。

中国锂电技术从模仿者、追赶者的角色，逐步成长为引导者和创新者。沧海横流，方显英雄本色。

在固态电池的竞争上，以宁德时代（300750.SZ）、比亚迪(002594.SZ)、孚能科技为代表的中国锂电军团，将在这个舞台上大展宏图，大显身手，争夺锂电池下半场的话语权。

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来源: qq

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