固態電池的起點，從軟包開始_風聞

固態電池是鋰電池未來的發展方向，而軟包是固態電池確定性的包裝技術。

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

這是格雷厄姆《聰明的投資者》一書扉頁上的話，來源於維吉爾(Virgil)未完成的古羅馬史詩《埃涅伊德(Aeneid)》。

“千載難逢，歷經滄桑，一路前行”。

特洛伊陷落後，流亡的埃涅伊德王子帶領族眾四處遷徙流浪，試圖尋找一塊福地。經歷無數跋涉、快抵達時，他們又遭遇風暴和誘惑考驗，甚至走過地獄，信念仍然如“蒲葦紉如絲，磐石無轉移”。最後如願以償，開啓羅馬帝國的建國偉業。

聰明的投資者，理應像埃涅伊德，在邁向信念目標的路途中，守得住繁華，也耐得住寂寞。

價值投資奉行長期主義，企業經營更有甚於此。

保持初心、堅守不移從不是一件簡單的事。外界質疑、發展變化，以及自我懷疑，都是考驗，且最後不一定行滿功圓。

但在這個過程中，有一個先決條件——是否探究到事物的本質。如果做到了，便有望守得雲開見月明。

鋰電池的技術發展，是一項看誰跑得久、跑得遠的比賽。掌握了關鍵技術，方能御風而起，乘浪而行。

如今，這場賽事正進入下半場。固態電池備受矚目，有望引領下一次鋰電池浪潮。而軟包電池無疑是最為匹配的包裝技術。

傳説中的“軟包之王”孚能科技（688567.SH），將迎來高增長時刻。

01 下一站，固態電池

説起固態電池，各位讀者可能略感陌生。嚴格意義上講，現階段的鋰電池應該稱作液態鋰電池，因為其核心電池材料之一是液態電解質(也稱電解液)。

那麼使用固態電解質的鋰電池，就被稱之為固態鋰電池，簡稱固態電池。很明顯，二者構造不同。

傳統鋰電池構成包括正極、負極、電解液、隔膜四大材料。而固態電池則將電解液和隔膜換成了固態電解質，其餘類似。

對於鋰電池而言，安全是排在第一位的。可是，傳統液態鋰電池的安全性卻長期被市場質疑。

近日，市場監管總局公佈《關於2021年全國汽車和消費品召回情況的通告》，報告顯示，2021年實施新能源汽車召回59次，涉及車輛83萬輛，佔全年召回總數量的9.5%；新能源汽車召回次數和召回數量，同比上年，分別增長31.1%和75.9%。

其中，新能源汽車缺陷線索報告3033例，反映動力電池、電機、電控系統問題的，佔新能源汽車缺陷線索的52.5%。“動力電池過熱起火”和“電控系統故障”依舊佔比較大，是新能源車的首要安全隱患。

鋰電池導致起火的主要原因便是電解液。在現有技術條件下，電解液提供了鋰離子在電池內“暢遊”的場所。

不過，電解液對温度十分敏感。它在高温下極易分解，腐蝕性強、易燃易泄漏。尤其是析鋰反應，極易造成短路。

短路一旦發生，局部温度大幅上升，達到鋰電池內部的液態電解液燃點，進而起火甚至發生爆炸。

雖然各廠商也曾嘗試添加阻燃劑、或使用耐高温薄膜的方法，解決安全性問題，但仍舊沒有成功。可以説，從根本上，液態電池技術難以杜絕安全隱患。

相較而言，固態電池最突出的優點便是安全性。它使用幾乎不可燃的固態電解質作為傳導介質，降低了電池組對温度的敏感性，杜絕了析鋰枝晶增加的短路概率，亦能憑藉良好的絕緣性，有效阻隔正負極。

除了安全性的天然優勢，固態電池另一大看點便是性能。

長期以來，續航和快充是新能源車的阿克琉斯之踵，里程焦慮是令人尷尬的“常態”。因此，新能源車一直朝着高續航的路徑發展：從200公里到500公里，即將進入1000公里的目標範圍。

達成這一目標，需要更高能量密度的鋰電池。在業界，通常用Wh/kg標定能量密度。

根據國家2020年10月發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》，我國純電動汽車動力電池的能量密度，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。

這對於現在的液態鋰電池技術來講是困難重重。

在液態電池領域，三元軟包是能量密度最高的技術。根據2021年4月的《自願性披露新技術研發進展公告》，孚能科技研發成功的新一代動力電池，能量密度可達330Wh/kg，而其餘廠家正在努力突破300Wh/kg。

鋰電池的能量密度主要取決於工作電壓和正負極材料比（克）容量。也就是説，電壓越大，能量密度越大；比容量越高，能量密度越高。

簡單來講，鋰電池在工作的時候，電池電壓會隨着電量的降低而下降。假設其他條件不變，同等電流下，高電壓的工作時間就比低電壓長。

打個比方，高一點的蓄水池可以裝更多的水，所以使用相同的水龍頭排水，時間肯定更長。

然而，4.3V以上電壓會加劇電解液分解。因此，受目前液態鋰電池的材料和使用安全性所限，鋰電池的工作電壓一般在4.2V以內，很難有所提升。

比（克）容量的意義是每克鋰電池材料含多少mAh（毫安時）電量。從液態鋰電的正負極材料來看，負極石墨365m A·h/g，8系三元高鎳正極220mA·h/g。現有正負極材料的比容量難以大幅提升。

液態鋰電技術與生俱來的瓶頸制約下，實現未來的能量密度目標困難重重。而固態電池如果只是替換了電解液進而提升安全性，那也不可能被視為一項顛覆性技術。

最為關鍵的是，固態電解質的使用，可以改變現有正負極體系，採用更高比容量材料作為正負極。

通過採用負極金屬鋰，正極高電勢材料，電化學窗口可以達到5V以上。而鋰的比容量高達3860mA·h/g，是石墨的10倍以上，三元高鎳正極的17.5倍。

從鋰電池未來高能量密度的技術發展路徑來看，固態電池無疑更加適合大規模應用。

技術大規模推廣最重要的前提之一是成本。雖然目前固態電池的成本遠高於液態鋰電池，但降本路徑已經逐步清晰。

首先，固態電池使用電解質，替換出的電解液和隔膜，合計佔鋰電池成本30-45%。

目前在使用中、或接近商用的固態電池電解質，有聚合物、硫化物和氧化物三種。近期，中科大合成了一種新型固態電解質——氯化鋯鋰，使成本降低94%。

液態鋰電池除了鋰外，還大量用到鈷、鎳等稀缺金屬，價格高昂。而固態電池正極可以使用錳、硫等常見的材料，客觀上保證了未來固態電池的成本競爭空間。

現階段的三元電池，其每千瓦時成本已經超過1000元。

而據日產汽車(7201.T)的規劃，到2028財年，全固態電池能夠將電池組的成本降至每千瓦時75美元（摺合人民幣約477元），未來會將成本進一步降低至每千瓦時65美元（摺合人民幣約414元）。

安全、性能、成本是鋰電池推廣的核心三要素，在這三方面，固態電池已經展現出巨大的優勢。毫無疑問，未來鋰電池的主流技術路徑屬於固態電池。

目前固態電池技術尚處於一片藍海。電解質、正極等材料均沒有出現顛覆性替代的產品，沒有形成產業基礎。此時，是先行者獲取優勢的最好時機。

但，如何辨識出具有發展前景與潛力的企業，對投資者是一道難題。

02 確定的未來，屬於軟包電池

在現階段固態電池的技術認知裏，有一個方向是確定性較高的，那便是包裝方式。

傳統的鋰電池和固態電池包裝，有軟包、方形和圓柱三種工藝。

製造過程按順序可分為前段、中段、後段三個環節。簡單來講，前段就是正負極生產的過程，後段則是檢測組裝的環節。

中段就是電池製作的過程，包含疊片/卷繞、入殼、焊接、乾燥、注液等五道工序，最核心的環節便是疊片/卷繞工序，在整個中段工藝中價值量最高，佔比約為70%。

不同包裝方式製作工序也不同。圓柱電池主要採用卷繞工藝（可以想象成製作多種食材的捲餅），方形電池多數也以卷繞為主，而軟包電池採用的是疊片工藝（可以想象成製作三明治）。

由於氧化物及硫化物電解質柔韌性較弱，採用疊片工藝的軟包電池是最適合的。不僅於此，相較於圓柱電池和方形電池，軟包電池在能量密度上也有顯著優勢。

疊片工藝生產的軟包電池，內部變形、彎曲或斷裂的概率低。另外，軟包電池的鋁塑膜外殼並不堅硬。電池一旦發生熱失控，一般會先脹氣衝破鋁塑膜封裝，帶走大量的熱量，避免電池發生爆炸。

而質量較輕的鋁塑膜外殼，在同等容量下，使得整個電池重量較鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%。因而，軟包電池的能量密度會比鋼殼三元鋰電池高出40%。

軟包電池獲得了下游汽車廠商的青睞，大眾、奔馳、通用、現代、福特等車企，紛紛使用其配置多款主流車型。

2020年歐洲最暢銷Top20新能源乘用車中有15款搭載軟包電池。而高端配置型新能源車更多采用的也是軟包電池技術。

相比於海外，國內軟包電池卻顯得較為落寞。國內車廠更傾向於產業鏈條完備、供給保障充足的方形電池。目前而言，軟包電池相關產業基礎薄弱，在推進新能源汽車的歷史進程中，暫時落後於方形和圓柱電池。

國產化替代一直是國內軟包電池需要攻克的難題。以孚能科技為代表的軟包電池企業多年深耕，已打破各項技術瓶頸，產品品質達到國際先進水準，成功進入了戴姆勒A供體系。

2021年國內動力電池裝機電量排名中，孚能科技排名第七。在國內軟包電池以及三元軟包電池裝機量上，孚能連續保持第一名。

生產方面，鎮江工廠一期完成產能爬坡，二期已陸續投產，三期建設再提速，蕪湖項目蓄勢待發。屆時到2023年底，公司將實現26Gwh軟包電池的產能規模。

在固態電池技術逐步落地過程中，孚能科技有望獲取先發優勢，迎來高增長時刻。

03 結語

在國內外固態電池技術推進上，上至政府、下至企業皆不遺餘力。

海外企業紛紛拋出大手筆投資，大眾集團董事會成員Thomas Schmall表示，公司計劃花費高達300億歐元（約合人民幣2162億），用於歐洲電芯工廠，並確保重要原材料供應。

包括寶馬、奔馳、大眾、現代、豐田、本田、日產等在內的汽車集團，均將固態鋰電池作為其下一代電動車電池的技術方向。

政府層面，歐盟多國共同出資32億歐元，同時從私人投資方募集50億歐元，用於發展固態電池。美國、日本、韓國也都宣佈了發展固態鋰電池相關支持政策和補貼。

我國《新能源汽車產業發展規劃》中提出了加強固態電池研發和產業化的要求。東風汽車與贛鋒鋰業合作開發的首批50輛東風－贛鋒高比能固態電池車，在江西省新餘市完成交付。

在此背景下，固態電池未來的確定性毋庸置疑，甚至已開始提速。

中國鋰電技術從模仿者、追趕者的角色，逐步成長為引導者和創新者。滄海橫流，方顯英雄本色。

在固態電池的競爭上，以寧德時代（300750.SZ）、比亞迪(002594.SZ)、孚能科技為代表的中國鋰電軍團，將在這個舞台上大展宏圖，大顯身手，爭奪鋰電池下半場的話語權。