近日，一家名不見經(jīng)傳的中國(guó)小公司,，對(duì)外展示了其能量密度高達(dá)400Wh/kg的固態(tài)鋰電池商業(yè)化生產(chǎn)線。  

該生產(chǎn)線可日產(chǎn)1萬只固態(tài)電池,，年產(chǎn)能為100兆瓦時(shí),，計(jì)劃到2020年將年產(chǎn)能提升至700兆瓦時(shí)。  

要知道,，傳統(tǒng)三元鋰電技術(shù)還在300Wh/kg附近苦苦掙扎,，兩年內(nèi)都很難突破350Wh/kg的門檻。

400Wh/kg,，意味著動(dòng)力電池將迎接新一次的性能革命,。

但不少投資者擔(dān)心，這會(huì)不會(huì)是另一場(chǎng)“石墨烯電池”的純概念炒作,？

不是,。

中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家電動(dòng)汽車重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長(zhǎng)歐陽明高教授指出：

“在現(xiàn)有的各種探索中,，最有可能成為下一代動(dòng)力電池的就是固態(tài)鋰電池,。”

上圖為國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)數(shù)量,，下圖為國(guó)際,，2018年數(shù)據(jù)不完整  /   來源：中外專利數(shù)據(jù)庫(kù)

組長(zhǎng)斬釘截鐵的論斷也許是一家之言，但根據(jù)固態(tài)電池國(guó)內(nèi)國(guó)際方面的專利申請(qǐng)數(shù)量來看,，固態(tài)電池是動(dòng)力電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)這一趨勢(shì)似乎更能說明問題,。

在上面這張國(guó)內(nèi)固態(tài)電池專利申請(qǐng)人排行榜上，科研院所申請(qǐng)人較多,，企業(yè)較少,。

當(dāng)然，這也是國(guó)情所在,，中國(guó)企業(yè)畢竟發(fā)展時(shí)間短,，成規(guī)模的少，能大手筆投研發(fā)的更是屈指可數(shù),。

但君臨觀察到,，中國(guó)已開始涌現(xiàn)出許多發(fā)展勢(shì)頭迅猛的初創(chuàng)企業(yè)，這些企業(yè)要不就是從科研院所偷師挖人,，要不就是教授帶著學(xué)生下海,，產(chǎn)學(xué)研合作的情況日益增多。

開頭這家宣稱量產(chǎn)固態(tài)電池的小公司——中國(guó)清陶（昆山）能源發(fā)展有限公司,，正是其中的代表,。

他是由歐陽明高組長(zhǎng)的同事，清華大學(xué)的材料科學(xué)專家，同為中國(guó)科學(xué)院院士的南策文教授創(chuàng)辦,。

這位南教授,，說起來也算響當(dāng)當(dāng)?shù)纳裢?5歲讀本科，30歲升正教授,，31歲當(dāng)博導(dǎo),，他的團(tuán)隊(duì)在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)16年的研發(fā)。

根據(jù)公開信息,，清陶公司申請(qǐng)了鋰電池領(lǐng)域35項(xiàng)發(fā)明專利,，基本上都與固態(tài)電池相關(guān)，而其中最引人矚目的,，是關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的專利,。

固態(tài)電解質(zhì)，是制造固態(tài)電池的關(guān)鍵所在,。

簡(jiǎn)單來說,，使用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池之于傳統(tǒng)鋰電池，堪比固態(tài)硬盤對(duì)機(jī)械硬盤的性能提升,。

傳統(tǒng)鋰電池,，是由正極、隔膜,、負(fù)極,，再灌上電解液制造而成。

固態(tài)鋰電池,，就是由固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液,。

傳統(tǒng)鋰電池的知識(shí)，大家可以回顧君臨幾天前發(fā)布的隔膜行業(yè)的研究文章,。

可惜,，雖然都同時(shí)引導(dǎo)了電子產(chǎn)業(yè)變革，鋰電池并不像半導(dǎo)體那樣遵循摩爾定律,，18個(gè)月晶體管就要翻一番,。

傳統(tǒng)鋰電能量密度18個(gè)月能提升個(gè)20%，就要南無阿彌陀佛,，開香檳轟趴了,。

傳統(tǒng)鋰電有兩大致命短板：

1、能量密度提升困難,，而且有天花板,；

2、安全性堪憂,。

先說第一短板：

能量密度提升主要受材料限制,，因?yàn)楝F(xiàn)有材料理論上能容納的能量有上限,，熱力學(xué)定律無法違反。

那新的材料—固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)運(yùn)而生,。

不過,，與大多數(shù)網(wǎng)上一知半解的宣傳文章相反，采用固態(tài)電解質(zhì)本身并不會(huì)顯著提升能量密度,。

讓我們一起復(fù)習(xí)初中物理知識(shí),。

電解液由于是液體，與正負(fù)極材料接觸良好,，那么接觸面積越大電阻值越小。

由于接觸面不如液體,，固態(tài)鋰電為了獲得較低的電阻,，只有多來點(diǎn)。

這樣的話,，制成的電池體積占比一般會(huì)顯著高于使用液態(tài)電解質(zhì)的電池,。

——那么能量密度必然會(huì)低于液態(tài)電解質(zhì)電池。

真正能讓固態(tài)鋰電能量密度顯著提升的,，主要有兩點(diǎn)：

一是采用鋰金屬制造負(fù)極,。

目前的負(fù)極，一般采用石墨制造,，但石墨負(fù)極就是容量不行（理論上限370Ah/g左右）,。

為了增加石墨的容量，工程師采用的方法是加入一定量的硅,，但加入硅后,，又面臨材料膨脹的問題，容易讓電池鼓包,。

不過就算特斯拉Model 3已開始采用這種世界頂尖的硅碳負(fù)極,，其容量上限也才不過1000Ah/g左右。

鋰金屬是其三倍以上,。

你也許要問,，為什么現(xiàn)在的鋰電池不用鋰金屬呢？

假如傳統(tǒng)鋰電池采用金屬鋰當(dāng)負(fù)極,，充電時(shí),，鋰離子會(huì)返回負(fù)極，但它并不老老實(shí)實(shí)的回家,，而會(huì)在鋰金屬表面“發(fā)芽”,，最終長(zhǎng)得跟樹枝一樣。

待它茁壯成長(zhǎng),，捅破隔膜不說,，一旦長(zhǎng)到正極上,，一短路，能量瞬間釋放,，那就只有“fire in the hole”,。

所以退而求其次，人們才勉強(qiáng)采用低容量,，不容易讓鋰離子生根發(fā)芽的石墨作為負(fù)極,。

試想，電解液變成固態(tài)電解質(zhì),，鋰離子就不具備生長(zhǎng)空間,，OK，問題完美解決,。

說白了,，正負(fù)極就象兩座房子，容納鋰離子越多,，能量密度越大,。

如果說傳統(tǒng)鋰電池是多層洋房，那固態(tài)鋰電就是高層公寓,。

二是正極材料選擇的范圍寬,。

電解質(zhì)相對(duì)于電解液來說首先是電化學(xué)窗口寬。

所謂電化學(xué)窗口,，就是在更廣的電壓范圍內(nèi),，電解質(zhì)不會(huì)參與化學(xué)反應(yīng)，而是老老實(shí)實(shí)讓鋰離子通過,。

那就可以選擇容量更大的正極材料,，提高比能量；也可以選擇電壓差更高的的正負(fù)極材料,，都可以達(dá)到提升能量密度的目的,。

此外，由于固態(tài)電池不存在漏液,、腐蝕,、溫差等問題。

那么把固態(tài)電池運(yùn)用到電動(dòng)車上,，那么外殼,、冷卻等系統(tǒng)也可以省了。

Tesla的電池冷卻系統(tǒng),，雖然很強(qiáng)大,，但也為車輛增加的復(fù)雜性和重量  /  來源：網(wǎng)絡(luò)

一方面，能量密度提升,；另一方,，自重降低,。

雙管齊下，電動(dòng)車的續(xù)航里程會(huì)因?yàn)楣虘B(tài)鋰電的使用而極大增長(zhǎng),。

再說第二短板：

傳統(tǒng)鋰電池,，如果遭到破壞，或是隔膜質(zhì)量不佳等等原因,，會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸,，短路后能量瞬間釋放，導(dǎo)致“fire in the hole”,。

攜帶0.01度電的手機(jī)電池,，短個(gè)路導(dǎo)致褲子起火倒也罷了，如果換成一屁股幾十度電的動(dòng)力電池....

瞬間放電,，瞬間起火,，想想都覺得可怕。

電動(dòng)車起火,，99.99%是因?yàn)殡姵?nbsp; /  來源：網(wǎng)絡(luò)

另外，過度充電,、內(nèi)部短路等異常情況,，也容易導(dǎo)致電池溫度不穩(wěn)，最終導(dǎo)致電解液燃燒,。

而固態(tài)電解質(zhì),，不可燃、無腐蝕,、不揮發(fā),、也不存在漏液?jiǎn)栴}。

那么傳統(tǒng)鋰電面臨的各種安全問題,，固態(tài)鋰電統(tǒng)統(tǒng)都可以解決,。

就算把固態(tài)電池捅個(gè)千瘡百孔，它仍然可以工作 /  來源：《超級(jí)電池》

實(shí)際上,，除了解決傳統(tǒng)鋰電這兩大短板,，固態(tài)鋰電還有循環(huán)次數(shù)高、制造形狀更豐富等等優(yōu)點(diǎn),。

無疑,，固態(tài)鋰電是針對(duì)傳統(tǒng)鋰電的一次革命，它的優(yōu)點(diǎn)好到讓人無法相信,。

但也有許多需要解決的問題：

固體電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率偏低,；固體電解質(zhì)/電極間界面阻抗大，界面相容性較差,，同時(shí),，充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮,，導(dǎo)致界面容易分離；

看不懂也沒關(guān)系,。

只需記住它的兩大問題：一是電導(dǎo)率偏低問題,；二是界面阻抗和穩(wěn)定性問題。

解決電導(dǎo)率低問題的本質(zhì),，就是要找到一種合適的材料,，其結(jié)構(gòu)能讓鋰離子通道暢通 /  來源：《固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展》

所謂電導(dǎo)率偏低，即電子通過的效率低,；

所謂界面阻抗大,、界面分離，就是正負(fù)極與隔膜的連接處存在電阻大,，接觸不良的問題,。

解決辦法是找到一種合適的電解質(zhì)，或者經(jīng)過一些涂覆工藝處理,，讓它的結(jié)構(gòu)能達(dá)到既讓鋰離子順暢通過,，又能解決接觸的問題。

現(xiàn)在有三種主流固態(tài)電解質(zhì)：聚合物,、氧化物,、硫化物。

來源：全固態(tài)鋰電池研究進(jìn)展

聚合物電解質(zhì),，法國(guó)的Bolloré公司已經(jīng)搞出來,，負(fù)極采用金屬鋰，而且已在公交,、共享汽車上有一定規(guī)模應(yīng)用,。

但使用前需預(yù)熱，電池需加熱至60°C以上,，才能維持固態(tài)電池內(nèi)的導(dǎo)電能力,。

你們先走，我熱個(gè)車

氧化物電解質(zhì),，最大的問題是電導(dǎo)率一般比電解液還要低很多,。

這條技術(shù)路線代表企業(yè)是美國(guó)的Sakti3，搞出的試驗(yàn)性產(chǎn)品也是采用的金屬鋰負(fù)極,。

這公司已被戴森公司收購(gòu),，從買家的來頭應(yīng)該可以猜出Sakti3的電池，主要適用于對(duì)電容量要求較小,，又對(duì)安全和逼格要求頗高的戴森卷發(fā)棒之類的消費(fèi)電子產(chǎn)品,。

如此氪金的神器，當(dāng)然值得用個(gè)貴電池  /  來源：戴森官網(wǎng)

硫化物電解質(zhì),，是大多數(shù)亞洲企業(yè)選擇的路線,，也代表了未來固態(tài)鋰電的方向,。

要知道，亞洲有最大的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈,，而產(chǎn)業(yè)界考慮問題的方式和科研界是截然不同的,。

產(chǎn)業(yè)界追求的是可靠性和一致性，而且各個(gè)方面都要考慮周到,。

能穩(wěn)妥,，決不冒進(jìn)。

他們傾向于在實(shí)際產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中通過微調(diào),、驗(yàn)證,、推廣等逐步推行的方式來實(shí)現(xiàn)技術(shù)工藝的迭代。

這就需要一個(gè)轉(zhuǎn)化過程,，需要慢慢從實(shí)驗(yàn)室,、中試逐漸完善，然后放大成熟,，實(shí)現(xiàn)完全可控,。

還要考慮量產(chǎn)后各方面的供應(yīng)能力和成本問題。

這一切,，需要一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈分工配合,。

另外，硫化物的各項(xiàng)參數(shù)也相當(dāng)不錯(cuò),，尤其是電導(dǎo)率較高，接近電解質(zhì),，而且界面較為穩(wěn)定,。

對(duì)，正回應(yīng)了上文提出的兩大問題,。

這條技術(shù)路線執(zhí)行最為徹底,，也較為典型的當(dāng)屬豐田，起家早,，專利積累頗多,。

豐田做的不是全固態(tài)鋰金屬電池，而是固態(tài)鋰離子電池,，幾字之差,，卻大不相同。

他采用的是石墨類負(fù)極,、硫化物電解質(zhì)與高電壓正極的組合的方式,。

看出端倪沒有？

豐田的方式,，并不是顛覆式的,，電池材料方案較為穩(wěn)妥,，正負(fù)極并沒有大幅變動(dòng)，只是將隔膜和電解液換成電解質(zhì),。

咱們實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的清陶能源,，其實(shí)也是這條路線。

仔細(xì)翻閱清陶能源申請(qǐng)的專利,，不僅有名稱為“一種固態(tài)鋰電池的合成及一種石墨復(fù)合負(fù)極片和磷酸鐵鋰復(fù)合正極片的制備方法”,，“一種固態(tài)電池用的硅碳復(fù)合負(fù)極及其制備方法”這些制備石墨負(fù)極的專利。

在其“一種柔性的全固態(tài)鋰離子電池及其制備方法”的專利說明書中,，也明確指出：“負(fù)極材料為石墨”,。

來源：專利CN108400378A_一種柔性的全固態(tài)鋰離子電池及其制備方法

豐田打算在2022年將他的固態(tài)鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化，而我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，這也從側(cè)面說明中日韓選擇的路線最靠譜,，而且已具備極大的量產(chǎn)潛力。

那如何從這塊革命性的電池上投資獲利呢,？

君臨有三條建議,。

目前固態(tài)鋰電能量產(chǎn)，說明技術(shù)和性能上也沒有過不去的檻,。

真正最大的問題是產(chǎn)業(yè)鏈配合和成本,。

舉個(gè)例來說，生產(chǎn)硫化物固態(tài)鋰電所需的材料雖說都基本沿用原有的正負(fù)極材料,，但存在一定的改性和調(diào)整,，工藝上會(huì)發(fā)生變化，那么所需設(shè)備就要變化,。

一方面,，正負(fù)極材料供應(yīng)商要能量產(chǎn)新材料；另一方面需要設(shè)備商同步研發(fā)新設(shè)備,。

牽一發(fā)動(dòng)全身,。

成本問題后于產(chǎn)業(yè)鏈配合問題，不過并非主要,。

任何新技術(shù),、新產(chǎn)品剛一開始出來，成本都較高,，一旦生產(chǎn)技術(shù)成熟,、產(chǎn)量上去了，成本自然而然就能下來,。

工業(yè)生產(chǎn)不是科學(xué)研究,，這不是愛因斯坦的相對(duì)論，一經(jīng)問世可以立馬更新人類的底層認(rèn)知。

固態(tài)鋰電是典型的工程問題,，正如我們?cè)凇秱鹘y(tǒng)汽車的喪鐘》一文中說過那樣,，工程問題需要頭鐵精神，需要每個(gè)材料,、配方,、比例，一個(gè)個(gè)踏踏實(shí)實(shí)的去驗(yàn)證,，去擼一遍,。

這來不得半點(diǎn)虛假，無法投機(jī)取巧,，美好的事情終會(huì)發(fā)生,，但尚需時(shí)日。

新事物代表美好預(yù)期,，而預(yù)期能否真正落地,，需要理性客觀分析，投資更需要重視確定性,。

石墨烯電池的炒作故事咱們就不提了,，就像當(dāng)前共識(shí)散伙后一地雞毛的各種幣。

2015年的Mate 8所謂的石墨烯電池炒作

目前還存于預(yù)熱階段的固態(tài)電池炒作,，A股以珈偉新能最具代表性,。

2016年11月，珈偉新能發(fā)布號(hào)稱“全球首例”固態(tài)鋰電池與快充鋰電池,，并宣布石墨烯材料制備基地已經(jīng)進(jìn)入投產(chǎn),，讓現(xiàn)場(chǎng)觀眾領(lǐng)略了珈偉股份走在世界前列的“革命性研究成果”。

固態(tài)鋰電,、快充,、石墨烯，嘖嘖嘖,，看看這些讓人頭腦發(fā)熱的關(guān)鍵詞,。

群妖畢至,，事情定有蹊蹺,。

果不其然，12月珈偉拋出10轉(zhuǎn)28的高送轉(zhuǎn)預(yù)案,，在隨后的成交熱潮中,，各路妖魔鬼怪上演勝利大逃亡。

一聲嘆息,。

當(dāng)然,，固態(tài)電池領(lǐng)域研發(fā)方面也有踏實(shí)做事的企業(yè)，A股主要有兩家，一家寧德時(shí)代,，一家贛鋒鋰業(yè),。

他們也分別代表了企業(yè)進(jìn)軍固態(tài)鋰電的兩大方向。

寧德時(shí)代,，鋰電制造頭部企業(yè),，財(cái)大氣粗，研發(fā)投入長(zhǎng)期保持在營(yíng)收的8%以上,，絕對(duì)值更是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,。

他走的是獨(dú)立自主的研發(fā)路線。

2012年開始申請(qǐng)全固態(tài)鋰電池相關(guān)專利,， 在聚合物全固態(tài)鋰電池,、 硫化物全固態(tài)鋰電池方面均有相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備。

目前設(shè)計(jì)制作了325mAh的聚合物全固態(tài)鋰電池電芯,。

贛鋒鋰業(yè),，是鋰電池上游公司，沒多少電池制造技術(shù)儲(chǔ)備,。

走的是產(chǎn)學(xué)結(jié)合+巨額激勵(lì)的路線,。

2017年底，贛鋒鋰業(yè)與中科院許曉雄博士合作設(shè)立子公司,，投資建設(shè)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線,，許曉雄博士也是長(zhǎng)期研究固態(tài)電池的學(xué)者，至今已申請(qǐng)專利30余項(xiàng),。

拿出近2個(gè)億進(jìn)行項(xiàng)目考核和獎(jiǎng)勵(lì),。

目前其第一代固態(tài)鋰電池技術(shù)通過中汽研汽車檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，能量密度約245Wh/Kg,， 循環(huán)1000次后容量保持率大于90%,。

雖然都拿出了產(chǎn)品，但離大幅量產(chǎn),，廣泛應(yīng)用還遠(yuǎn),，貢獻(xiàn)利潤(rùn)就更遠(yuǎn)了。

聰明的投資者,，不會(huì)對(duì)虛無縹緲的事物下注,。

從技術(shù)的演進(jìn)路線來說，不同技術(shù)水平的電池并不是你死我活的關(guān)系,，而很可能是并存共生,。

就算出現(xiàn)了新一代電池，其他電池也不是沒了活路,。

鋰電池90年代初發(fā)明,，幾十年過去了,，密度較低，污染大的鉛酸電池依然還活的挺好,，依然工作在滿街亂串的電單車上,。

原因就在于其成本低、安全性尚可,，而且解決了回收循環(huán)利用等問題,。

不同電池有不同特點(diǎn)，存在不同適合自身特點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域,。

從寧德和贛鋒的布局來看,，目前固態(tài)鋰電的研發(fā)還是“一竿子插到底”，正負(fù)極,、固態(tài)電解質(zhì)都是自己一手抓到底,，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上的材料企業(yè)大多還在觀望。

材料企業(yè)不參與,，對(duì)下游制造企業(yè)的挑戰(zhàn)就會(huì)很大,，需要自己建設(shè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，既耗時(shí)又費(fèi)力,，而且成本上很不劃算,。

所以固態(tài)電池領(lǐng)域真正值得注意的信號(hào)，應(yīng)該是電池材料企業(yè)紛紛加大固態(tài)鋰電的相關(guān)研發(fā)和送樣認(rèn)證,。

要整個(gè)供應(yīng)鏈上的企業(yè)都參與其中,，固態(tài)鋰電才算離大規(guī)模應(yīng)用不遠(yuǎn)。

實(shí)際上,，目前在動(dòng)力電池龐大需求帶來的誘人利益驅(qū)動(dòng)下,，電池企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)周期正在明顯縮短。

91年,，索尼開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰電池,，以鈷酸鋰為正極、以碳為負(fù)極,，主要應(yīng)用在消費(fèi)電子上,，對(duì)電池能量密度要求不高。

下游無追求,，上游也不思進(jìn)取,，這種體系一直沿用至今。

當(dāng)鋰電池開始應(yīng)用到電車上,，尤其是在補(bǔ)貼政策的指揮棒下,，能量密度被空前重視,。

正極材料從NCM111迅速向523,、622過渡，甚至不少正極企業(yè)打算直接上811甚至9/0.5/0.5。

負(fù)極材料也開始向硅碳負(fù)極全面轉(zhuǎn)變,。

巨大的變化,，需要大量和高強(qiáng)度的研發(fā)投入，這樣對(duì)小企業(yè)來說是很難承受的,。

就固態(tài)鋰電來說,，小企業(yè)也許有可能獨(dú)自完成研發(fā)，但很難說有能力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),。

但寧德時(shí)代,、比亞迪這類巨無霸就不一樣了，他們利用自己在產(chǎn)業(yè)鏈中的強(qiáng)勢(shì)地位或資金實(shí)力,。

可以主導(dǎo)上下游投入到對(duì)固態(tài)鋰電相關(guān)材料的研發(fā)生產(chǎn),，從無到有搭建一套完整產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)低成本量產(chǎn),。

也可以投入大量資金,，就像比亞迪過去干的那樣，上下游通吃,，打造封閉的垂直一體化產(chǎn)業(yè)鏈,，也可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但投資開銷實(shí)在太大,，所以現(xiàn)在比亞迪都開放自己的電池體系,，吃不消啊。

道理就很清楚了,，固態(tài)鋰電能成為現(xiàn)實(shí),，那也是大企業(yè)的盛宴。

這是一個(gè)資產(chǎn)超級(jí)重,、上下游很長(zhǎng)的行業(yè),，不是阿貓阿狗，從風(fēng)投那里拿個(gè)幾千萬投資就能隨隨便便顛覆的,。

正因?yàn)榇?，我們?duì)固態(tài)鋰電的投資，也應(yīng)集中到鋰電制造的頭部企業(yè)上,。

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