從曾毓群點(diǎn)評(píng),看下一代電池技術(shù)路線競(jìng)逐

發(fā)布日期:2024-03-21  來(lái)源:觀察者網(wǎng)

核心提示:3月15日晚間,寧德時(shí)代2023年年報(bào)正式發(fā)布,相比起波瀾不驚的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù),董事長(zhǎng)曾毓群在隨后業(yè)績(jī)解讀會(huì)上的發(fā)言無(wú)疑更為吸引外界
3月15日晚間,寧德時(shí)代2023年年報(bào)正式發(fā)布,相比起波瀾不驚的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù),董事長(zhǎng)曾毓群在隨后業(yè)績(jī)解讀會(huì)上的發(fā)言無(wú)疑更為吸引外界關(guān)注。

溝通中,曾毓群對(duì)固體電池技術(shù)專門進(jìn)行了評(píng)價(jià):“前沿技術(shù)的落地要經(jīng)歷3個(gè)路線,即技術(shù)路線、產(chǎn)品路線、商品路線。首先看在技術(shù)上是否成立、能否打通;其次,變成產(chǎn)品之后,在生產(chǎn)制造過(guò)程中安全性、可靠性、一致性、質(zhì)量是否能保證;第三,是否能賣出去,因?yàn)樘F了可能會(huì)賣不動(dòng)。固態(tài)電池有3條技術(shù)路線,即氧化物路線、硫化物路線、及聚合物路線。目前還有很多基本的科學(xué)問(wèn)題待解決,如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級(jí)差異、固固界面難以始終保持良好接觸等,在突破這些科技問(wèn)題后,還會(huì)遇到產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題。公司非常重視固態(tài)電池,已經(jīng)進(jìn)行了多年的布局,最近加大了很多投入 ”。

這樣的表態(tài),顯然與當(dāng)下部分行業(yè)內(nèi)外人士對(duì)全固態(tài)電池的熱情存在不小反差,亦折射出圍繞高性能電池技術(shù)的路線抉擇和演進(jìn)節(jié)奏,產(chǎn)業(yè)界仍遠(yuǎn)未達(dá)成共識(shí)。

早已布下先手棋?

誠(chéng)然,當(dāng)前盡管相關(guān)科研、送樣與小試、中試新聞不斷,豐田、三星SDI等國(guó)際巨頭也紛紛宣布全固態(tài)電池較為激進(jìn)的量產(chǎn)時(shí)間表,但從曾毓群所提示的產(chǎn)品化和商品化這兩大維度上觀察,當(dāng)前行業(yè)內(nèi)實(shí)際進(jìn)展仍然微乎其微,也就難怪QuantumScap、Solid Power等固態(tài)電池概念“龍頭股”,當(dāng)下仍普遍徘徊在年內(nèi)低點(diǎn)附近。

相比之下,寧德時(shí)代在前沿技術(shù)創(chuàng)新上,其實(shí)已悄然布下了先手棋,那就是目前公眾關(guān)注度遠(yuǎn)不及固態(tài)電池的凝聚態(tài)電池。



這一自2022年由曾毓群首次對(duì)外提及、2023年正式發(fā)布的前沿產(chǎn)品,盡管流出的技術(shù)細(xì)節(jié)依然較為概略,不過(guò)從官方表述足以看出其明顯區(qū)別于全固態(tài)電池,而500Wh/kg的能量密度指標(biāo)出現(xiàn)在產(chǎn)品上,意味著其幾乎已一步到位實(shí)現(xiàn)了科技產(chǎn)業(yè)規(guī)劃對(duì)高性能動(dòng)力電池的2030年代前瞻目標(biāo)。

對(duì)于這一不是固態(tài)卻勝似固態(tài)的產(chǎn)品,部分媒體直接將之視為半固態(tài)電池的一種概念再包裝,然而實(shí)際情況恐怕并不這么簡(jiǎn)單。

根據(jù)官方新聞稿,凝聚態(tài)電池“創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)電池高比能與高安全兼得,并可快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn).....針對(duì)超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化,采用了高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì),構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)鏈間相互作用力,在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí),提高電池動(dòng)力學(xué)性能,提升鋰離子運(yùn)輸效率。更重要的是,凝聚態(tài)電池還聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔離膜、工藝等一系列創(chuàng)新技術(shù),使之既具有優(yōu)秀的充放電性能,又具備高安全性能。”

這段描述中不難看出,超高比能正極正是凝聚態(tài)電池性能發(fā)揮的基礎(chǔ),也應(yīng)該被視為該產(chǎn)品最重要的創(chuàng)新點(diǎn)。的確,按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算模型,電池能量大體可理解為正比于正負(fù)極電勢(shì)差(電壓)和正極材料理論容量,而恰好有一種新型正極材料—富鋰錳基,可同時(shí)兼顧高克容量與高電壓的需求,同時(shí)在工藝上與傳統(tǒng)材料體系有較好繼承性,可相對(duì)快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),還有更重要的一點(diǎn)是:寧德時(shí)代已對(duì)其布局多年。

從公開信息看,寧德時(shí)代在富鋰錳基技術(shù)路線上的布局相當(dāng)活躍,如該細(xì)分領(lǐng)域頭部廠商寧夏漢堯相關(guān)負(fù)責(zé)人去年就透露,2022年其已與寧德時(shí)代聯(lián)合開展了兩項(xiàng)國(guó)家級(jí)富鋰錳基材料研發(fā)項(xiàng)目。根據(jù)該公司測(cè)算,富鋰錳基的瓦時(shí)成本與磷酸鐵鋰相近,而能量密度在4.5V、4.6V的高電壓下,較高鎳三元都有非常大的優(yōu)勢(shì)。

另一個(gè)可相互佐證的信息是,與寧德時(shí)代淵源極深、互動(dòng)緊密的中國(guó)科學(xué)院物理研究所化學(xué)儲(chǔ)能材料與器件研發(fā)團(tuán)隊(duì)(HE01組),去年剛剛公布了一項(xiàng)爆炸性成果,其研制的基于高容量富鋰錳基氧化物正極和超薄金屬鋰負(fù)極10Ah級(jí)軟包鋰二次電池,首次放電質(zhì)量能量密度達(dá)到711.30 Wh/kg、體積能量密度達(dá)到1653.65 Wh/L,刷新目前已公開報(bào)道的鋰二次電池能量密度世界紀(jì)錄。



該樣品通過(guò)拓寬富鋰錳基氧化物的充放電電位獲得更高材料儲(chǔ)鋰容量、采用隔膜涂層技術(shù)解決超薄鋰大面容量沉積可逆性、并探索了厚電極、貧電解液、超薄集流體的匹配性應(yīng)用等綜合策略,最終實(shí)現(xiàn)了超高能量密度電池的可逆充放電。

有趣的是,該課題兩位指導(dǎo)研究員,同樣位列中國(guó)科學(xué)院物理所-寧德時(shí)代清潔能源聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)。

此外,寧德時(shí)代所申請(qǐng)的技術(shù)專利,也體現(xiàn)出對(duì)富鋰錳基材料的密集研發(fā)投入,通過(guò)各種改性手段,有效緩解了該種材料容量衰減快、初始庫(kù)倫效率低的問(wèn)題,如一份申請(qǐng)?zhí)枮镃N202211515930的專利,就是針對(duì)高電壓下正極材料穩(wěn)定性較差的問(wèn)題,提供了包括活性材料和包覆在其表面的固態(tài)電解質(zhì)層改性方法,所述固態(tài)電解質(zhì)層電化學(xué)窗口大于活性材料,從而有效提高正極材料的電化學(xué)窗口,抑制晶格不可逆變化,提高在高電壓條件下的穩(wěn)定性。

似曾相識(shí)的“RISC時(shí)刻”

值得注意的是,鋰電技術(shù)創(chuàng)新另一大玩家特斯拉,同樣從2015年開始就與世界級(jí)鋰電技術(shù)專家Jeff Dahn有著深度合作,而后者近年來(lái)的高性能電池研究同樣主要集中于挖掘正極材料迭代潛能,在當(dāng)下的全固態(tài)電池?zé)岢崩?,寧德時(shí)代與特斯拉不約而同繼續(xù)深耕傳統(tǒng)技術(shù)體系,將更大的關(guān)注點(diǎn)放在正極材料升級(jí)上,或許并非偶然。



相比之下,當(dāng)下熱情追捧全固態(tài)技術(shù)的新老參與者,則顯示出多樣化的復(fù)雜動(dòng)機(jī),學(xué)術(shù)界人士與產(chǎn)業(yè)政策制定者,顯然更為關(guān)注如何避免遭遇顛覆性技術(shù)沖擊,保護(hù)中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),因而對(duì)海外產(chǎn)業(yè)界可能的“賽道”切換十分敏感,近期“歐美車企放棄純電”的話題在國(guó)內(nèi)引發(fā)熱議,恰是此一心態(tài)的折射,由此也不難理解,自豐田公司去年十月宣布其全固態(tài)電池商用路線圖之后,國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界油然而生的焦慮感和緊迫感。

不過(guò)對(duì)鋰電企業(yè)和主機(jī)廠來(lái)說(shuō),在焦慮中,也隱約夾雜著一種理性的權(quán)衡:既然既有材料、結(jié)構(gòu)、工藝體系下的迭代愈發(fā)難以跟上龍頭企業(yè),那么大家一起換一張牌桌,押注新體系動(dòng)搖舊格局,也就成為順理成章的沖動(dòng)。

這樣的現(xiàn)象,絕非鋰電行業(yè)所獨(dú)有。回首1990年前后,彼時(shí)PC機(jī)加速滲透狂潮下,英特爾這一位于產(chǎn)業(yè)鏈樞紐環(huán)節(jié)的“巨鯨”讓新老玩家格外無(wú)奈,X86生態(tài)下絕無(wú)撬動(dòng)其市場(chǎng)地位的可能,彼時(shí)的X86,在精簡(jiǎn)指令集(RISC)繁榮的創(chuàng)新局面中,也顯得陳舊過(guò)時(shí),為向前兼容犧牲了太多性能。

為了在桌面電腦這一藍(lán)海市場(chǎng)分到更多更大的蛋糕,上下游廠商很快興起了一陣抱團(tuán)培育全新PC軟硬件生態(tài)的熱潮,如Sun牽頭成立獨(dú)立非盈利組織SPARC國(guó)際,開放SPARC指令集授權(quán),ARM則從其母體Acorn分離,明確將采用IP授權(quán)模式服務(wù)廣泛合作伙伴,而這一熱潮的頂點(diǎn),莫過(guò)于1991年成立的高級(jí)計(jì)算環(huán)境 (ACE) 聯(lián)盟,其中匯集了包括MIPS、DEC、康柏甚至微軟等軟硬件巨頭,擬共同推動(dòng)開源RISC架構(gòu)商用。未來(lái)被廣受詬病的WINTEL聯(lián)盟,此時(shí)卻在水面下進(jìn)行了無(wú)聲的博弈。

然而面對(duì)這一技術(shù)范式與商業(yè)模式可能就此“大分叉”的局面,英特爾的表現(xiàn)卻相當(dāng)沉著,采取了快速跟隨(fast follow)的策略,即一方面通過(guò)Intel Inside這一廣告合作模式,利益捆綁現(xiàn)有客戶生態(tài)的同時(shí),對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)路線的優(yōu)良特性,則憑借英特爾雄厚技術(shù)積累,以最快速度納入X86后續(xù)微架構(gòu)迭代。

這一快速跟隨加拿來(lái)主義的策略組合產(chǎn)生了卓越效果,轟轟烈烈的各類RISC商業(yè)聯(lián)盟,很快陸續(xù)不了了之,而英特爾即便經(jīng)歷奔騰處理器召回的重大丑聞,依然金身不破,在整個(gè)90年代享受著PC全球普及的時(shí)代紅利。

當(dāng)然,三分之一個(gè)世紀(jì)后,今天RISC指令集的確迎來(lái)了在核心市場(chǎng)對(duì)X86取而代之的“大勢(shì)”,然而當(dāng)初為之鼓與呼的企業(yè),恐怕已十不存一,這一經(jīng)典案例,凸顯出技術(shù)邏輯與產(chǎn)品邏輯、商品邏輯之間相互綜合是何等復(fù)雜。

在鋰電產(chǎn)業(yè)當(dāng)下似曾相識(shí)的“RISC時(shí)刻”,寧德時(shí)代方面釋放出的信息,同樣體現(xiàn)出了巨大的戰(zhàn)略定力。正如曾毓群所言,動(dòng)力電池可以深刻影響終端產(chǎn)品,是一個(gè)可以產(chǎn)生巨大區(qū)隔的產(chǎn)品,對(duì)終端產(chǎn)品有很強(qiáng)的定義能力。守住已有的產(chǎn)品品質(zhì)護(hù)城河,為技術(shù)方向演替做好引領(lǐng)或跟隨的充分準(zhǔn)備,恰是當(dāng)下的明智選擇。

總體而言,曾毓群的點(diǎn)評(píng)為如何看待當(dāng)下全固態(tài)電池輿論熱潮,提供了一把基于商業(yè)邏輯的標(biāo)尺,也令人意識(shí)到了新一代高性能電池的演進(jìn)仍有著巨大的探索空間,百花齊放將是一段時(shí)期的常態(tài)。

以寧德時(shí)代的凝聚態(tài)電池為例,其在今年走向市場(chǎng)的進(jìn)展同樣頗可期待,公司在投資者互動(dòng)平臺(tái)已談到,其凝聚態(tài)電池正在進(jìn)行民用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā),執(zhí)行航空級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試,滿足航空級(jí)的安全與質(zhì)量要求。同時(shí)還將推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級(jí)應(yīng)用版本,這一高性能電池產(chǎn)業(yè)落地路徑,值得細(xì)細(xì)觀察。

 
 
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