赌注固态电池：让马斯克“颤抖”的新风口

2023-11-09 04:11

「用商业角度破解世界变化」

这是「商业侦探佳」的第 100篇视频

特斯拉，虽然霸占全球市值第一宝座的车企，但特斯拉和它的CEO马斯克也面临着最大威胁！

是中国电车大规模崛起？还是德国老牌车企转战电车赛道？

都不是，而是一项如果真正突破，可能会加持任何一家车企，撼动特斯拉的地位，更会颠覆不光是汽车，甚至整个电子行业的技术！今天的商业侦探佳是和Origin研究所共创的「可持续生意指南系列」的第二篇文章，来和大家剖析一下储能产业的大风口——固态电池。

固态电池解决一切问题？究竟好在哪儿？

说起电池，大家可以先想想它的全部“槽点”，我总结了五宗罪：

1. 电永远不够用，续航永远焦虑！2. 越用越热！手机变暖手宝 3. 续航越来越短，跑充电站越来越勤！4. 充电一整天，待机2小时。 5. 爆炸隐患，天天和死神擦身而过？

但是如果我来告诉你，所有电池的这些“槽点”基本都可以被固态电池来解决，你会不会“惊掉下巴”，再直呼一声“好家伙”？

我们先来简单解释一下固态电池的原理。它和我们现在普遍在手机，电车里使用的锂电池非常类似，主要就是两个电极通过交替氧化和还原来实现放电和储电，这个过程中，少不了的就是电流在两级之间的电解质中游来游去。

现在锂电池里的电解质是液态的，而固态电池顾名思义，它的电解质是固态的，就好比电流搭乘的是不同的交通工具，你可以想象锂电池里的电流坐的是船，固态电池里的电流坐的是高铁，这量级自然大不同！

另外这个构造区别会让固态电池和锂电池相比，有两个核心飞跃，第一个，相信也是很多和我一样最关心的，就是提高安全性。刚才我们也说到锂电池的电解质是液体的，非常易燃，燃爆点在18到145摄氏度，也就是说在室温下就很容易发生爆炸，更别说经常还出现有过热问题，所以锂电池设计都要在结构上去隔离阴阳两级，严控气化泄漏等，但还是不能杜绝这类意外的发生，所以我们经常看到各种电车自燃爆炸甚至手机自燃爆炸的消息。相比起来，固态电解质不但不易燃，而且还有抗热性。

第二个飞跃就是固态电池更强更快，这指的是啥？具体来说就是能量密度和功率密度的大幅提高。

也就是同样重量的电池，能够储备的电量，以及释放与倒入能量效率更高，你可以把电能想象成水，把电池想象成瓶子，同样重量的瓶子，装的水越多，就是能量密度越大，倒水的速度越快，就意味着功率密度越高！

为什么这两个指标非常重要？

🔵 先说能量密度，只有提高这个指标，才能有效增加电池储备的电能，解决大家抱怨的续航短的问题。目前，电车锂电池的能量密度平均在200-300Wh/kg（瓦时每千克），而固态电池可以把这个数字提高2-3倍，Nasa去年宣布，他们设计的固态电池的能量密度能达到500Wh/kg（瓦时每千克）。

🔵 再说能量效率，这个数字之所以重要，因为直接决定你的充电时间啊，有数据显示，固体电池的能量效率是锂电池的2-2.5倍，你家电车十几分钟快充到满的梦想指日可待，除此之外，因为功率更大，固态电池应用场景可以从电车延展到飞机火箭。而除了这两大性能提高，固态电池的好处还包括寿命长，形状多变，阻热等等，就不一一赘述了。

固态电池的面世

为何这么“磨蹭”?

说了那么多好处，但为什么我们还没用上固态电池？或者还没有那么大规模普及呢？

其实在1834年，第一个电池没发明多久，英国著名物理学家法拉第就发现了一代固态电解质，证明了其实现可能性，但这些固态电解质的实际性能很差，在之后漫长的将近200年时间中，大家在一点点地摸索更稳定传导性能更好并且更便宜的，适合大规模量产的固态电池技术。真正实现普及，更具体的就是找到好的电极和电解质物质，和制造方法，目前其实我们已经有在用固态电池，不过主要还是智能手表、传感器等小型电子产品上，只是使用上小容量的薄膜型固态电池。

要说这个研发的速度一直很慢，似乎大家也不是很着急，因为很长一段时间，大家对电池性能没有那么强的诉求，直到2010年前后，电车跟着特斯拉的起飞开始火起来，突然大家都开始关注固态电池的研发，因为电池的性能和高价成了电车发展的一个重要瓶颈。

而在电池技术的升级上，现在主要形成两大路线，一个就是以特斯拉为首的锂电池派。

他们下注在已经比较成熟的锂电池赛道，认为锂电池还能继续升级，2021年，特斯拉刚花了3美元，对，一本奶茶的钱，从加拿大创新企业的手里买了一批专利，升级了他们的电池到最新的4680型，整个能量密度提高到了375 Wh/kg（瓦时每千克），这个的好处是锂电池技术已经很成熟，基础设施也不需要重建，但是劣势在于锂电池有它的性能上限。

另一派就是力捧固态电池。

这一派的优势是如果一旦技术突破，就可能会对锂电池来个降维打击，但是劣势也很明显，就是技术开发周期有不确定性，而且相关生产线等一切都要新建，成本更高。

扎堆死磕的他们是谁？

下面我们再来看看都有谁在扎堆死磕固态电池，在日本车企中，以丰田为首，联合松下一起押注固态电池，到2021年为止，已经投入了136亿美元，拿到上千个专利。

而美国和欧洲车企们，都把希望放在一批创新企业，代表是斯坦福大学2010孵化出的，并在2020年纽交所上市的QuantumScape！

QuantumScape已经获得了像大众汽车这样的老牌德国车企，以及Bill Gates等投资者数亿美元投资。通用，福特，BM也都有投资相关的创新企业。另外就是以Nasa为首的航天机构，为了未来远程航空做准备。除此之外法国运输公司Bolloré，英国的Dyson等公司也在研发固态电池，想要抓住这波风口。在中国，宁德时代就是当中绝对的佼佼者。

目前，固态电池研发上最难攻克的问题是会引起界面表面电阻的电双层效应，你就想多了个给电流拖后腿的力，那性能肯定好不到哪里去。而今年2月份，日本东京理科大学宣布发现了测量电双层效应的新方法，有望在这个难题上突破。另外一个难点就是现在很多固态电池对生产有真空要求，那就意味这成本会很高，而今年8年日本工业大学宣布有重大技术突破，可以实现常温空气下低成本生产。

除此之外，虽然从QuatumSpace到NASA都是不断有重磅好消息出炉，但我们还是没能等到固态电池真正量产，丰田今年6月宣布倒是重磅宣布，已经实现固态电池，成本减半，续航能力能达到1000公里。

不过这还要等到2026年，总让人觉得还是有点遥远。

而固态电池背后的巨大利益也是它成为众神之战衷心的原因，有数据显示整个固态电池的市场预计会从2022年在2028年保持32.5%的复合年均增长率增长，会达到3.18亿美元。

但要知道2023的锂电池规模已经达到568亿美元，固态电池如果起飞想象空间会比这个还大，同时还会改变很多产业的进展速度。

另辟蹊径的黑马：“钠离子电池”

而包含巨大利益的这场电池技术竞赛中，也有像宁德时代、美国能源部西北太平洋国家实验室这样另辟蹊径的，他们都投入钠离子电池的开发，和锂电池原理结构类似，但不用锂等稀有金属，要知道钠在自然界可是大量存在，成本低廉容易量产。

宁德时代在2021年就号称已经做出了能量密度在160WH/KG（瓦时每千克）的钠离子电池，并计划推出配合锂电的混合型电池。它牛在哪？现在锂电池平均每一kWH千瓦⋅時的成本是150美元，这款电池号称能把这个数字降到77美元，未来甚至有希望降低到40美元。

今年4月，宁德时代宣布他们的钠离子电池将首发奇瑞的电车。

当然不做固态电池的厂商也在打钠的主意。要说宁德时代也是真的让人惊喜不断，今年还宣布开发出航空适合使用的能量密度能达到500WH/kg（瓦时每千克）的半固态、凝聚态电池，可能是过渡固态电池的一种好的量产产品。NASA之前宣布开发的固态电池也能达到类似的能量密度，不过有可能会赶不上宁德时代推上量产的速度。