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新能源汽车“自燃”痛点的企业技术实力

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发布时间:2019-12-05 09:35:53

新能源汽车“自燃”痛点的企业技术实力


近日,工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)公开征求意见。意见提出到2025年,新能源汽车新车销量占比达到25%左右。这对于新能源汽车行业来说,无疑是重大利好消息。

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对于政策引导,目的是让更多企业级或个人用户使用新能源车,背后更希望新能源车行业在此基础上,能够实现市场竞争力明显提高,动力电池、驱动电力、车载操作系统等关键技术取得重大突破。

然而,新能源汽车保有量的高速增长,其安全事故也在逐渐增多,其中以新能源汽车着火尤甚,据不完全统计,在新能源汽车起火事故的原因中,动力电池自燃占比为31%。

行业从业者普遍了解,“自燃”背后根源是锂电池含有易燃的液态电解质,且很难从根本上破解这一难题,而固态电池采用具有离子导电能力的固态电解质全部或部分替代电解液,有利于提升电池的安全性能。同时,从能量密度来看,固态锂电池的能量密度大约为传统锂电池的2.5-3倍。虽然固态电池的电极和电解质界面还存在研究难点,大规模产业化、降低成本等难点还有待攻克,但固态电池已迈出产业化步伐,国内外车企、研究机构、初创企业等均在摩拳擦掌,布局固态电池。

可以看到,新能源汽车产业对固态电池被寄予厚望,那么固态电池行业如何?中国又有哪些机会?让我们用中国汽车产业知识产权投资运营中心打造的sixlens大数据平台工具,从全球固态电池行业的全景洞察图谱,梳理资本、技术及人才等方面,一起透析其发展情况。

壹:《全球战事》

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图1固态电池行业全景洞察图

通过Sixlens对固态电池相关的事件和数据进行梳理,构建了全球固态电池行业的全景洞察图,从图中可了解各个国家的不同发展途径。

日本:车企与动力电池制造商、化工企业共同合作研究

日本车企与动力电池制造商、化工企业共同合作研究固态电池。2018年,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)启动了开发全固态电池的项目,丰田、日产、本田技术研究所等汽车厂商、松下和杰士汤浅等电池企业共同加入。丰田在固态电池领域具有领先优势,早在2008年,丰田就开始与ilika合作研发固态电池,并与松下、本田、日产、京都大学、日本理化学研究所、日本理化学研究所、GS YUASA等企业和研究机构均有合作关系。

2019年10月22日,丰田宣布其搭载最新固态电池技术的电动汽车将于2020年东京奥运会亮相,2025年左右可大规模批量生产。

欧美:多采用收购、投资初创公司来获得技术储备

在固态电池领域,美国拥有一大批高校衍生的初创企业,如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials 等,车企通过收购、投资这些初创公司来获得技术储备,现代、宝马、福特投资Solid power;大众投资斯坦福大学背景创企QuantumScape;雷诺日产三菱联盟、投资Ionic Materials,并且Ionic Materials还获得三星SDI、Dyson、万向等集团的投资。

另外,美国政府也通过财政补贴的形式来发展固态电池,2019年8月,美国总共向通用汽车投入910万美元,其中200万美元明确表示用于固态电池的界面现象以及硫化物玻璃电解质加热。

韩国:多采用自主研发方式

韩国三大动力电池厂商LG化学、三星SDI和SK创新多采用自主研发的方式来发展固态电池。2015年,三星SDI采用硫化物类固态电解质的电池试制样品已经可达到300Wh/kg,2019年底特律车展上,三星SDI还特别提出了“全固态电池技术发展蓝图”;LG化学在固态锂离子电池的主要创新集中在固态锂离子电池技术的安全、稳定以及锂金属材料的开发。

2018年11月,LG化学、三星SDI和SK创新对外宣布,将联合成立1000亿韩元的基金,在固态电池、锂金属电池和锂硫电池领域进行技术研发。

中国:新造车势力和初创企业合作,科研机构尝试科技成果产业化

我国在固态锂电池领域自2011年起该领域的专利申请量开始剧增,在国内该领域专利申请量排名靠前的申请人中,高校和科研院所占据了大部分,并且部分企业开始尝试科研成果转化,例如清华大学南策文教授及其团队创办的清陶公司等。

在传统车企中,北汽、比亚迪、上汽均在布局固态电池,另外,新能源造车势力对固态电池的接受程度更高,并选择与动力电池初创企业进行合作研发。

贰:《博弈春秋》

固态电池领域市场参与者众多,包括国外车企、国内车企、国内外动力电池供应商、科研院所以及跨界供应商等,在资本、技术、人才三个方面进行博弈。

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图2 固态电池市场主要参与主体

产业资本、PE\VC争相布局,动力电池企业产能布局

固态电池领域的资本一方面包括产业资本,如上汽创投、北汽产投等,2019年8月,北汽产投完成对清陶发展的投资。另一方面包括VC/PE等投资机构,包括淡马锡、Applied Ventures、软银资本等,2019 年 1 月,软银中国资本领投辉能D轮融资1.5亿美元。

另外,部分动力电池供应商也在投入产能,争取实现固态电池的量产。2019年7月,清陶新能源年产10GWh固态锂电池项目在宜春签约,共投入超过50亿元,预计2020年6月30日前开工建设,开工后两年内全部投产,产能为9GWh。

聚合物、硫化物和氧化物三种技术路线各有千秋

固态电解质是固态锂电池的核心,主要分为聚合物、硫化物和氧化物三大类材料,三种技术路线各有千秋。

(1)硫化物:硫化物电解质的优点在于离子电导率最高,最有希望应用于电动车,缺点在于开发难度大,代表企业是丰田,三星SDI、松下、宁德时代等,其中,丰田作为硫化物技术龙头企业,主要采用石墨类负极、硫化物固态电解质与高电压正极结合,计划2020年实现全固态锂电池的商业化应用。