近日，一家名不見經傳的中國小公司，對外展示了其能量密度高達400Wh/kg的

固態鋰電池

商業化生產線。

該生產線可日產1萬隻

固態電池

，年產能為100兆瓦時，計劃到2020年將年產能提升至700兆瓦時。

要知道，傳統

三元鋰電技術

還在300Wh/kg附近苦苦掙扎，兩年內都很難突破350Wh/kg的門檻。

400Wh/kg，意味著動力電池將迎接新一次的效能革命。

但不少投資者擔心，這會不會是另一場“石墨烯電池”的純概念炒作？

不是。

中國科學院院士、國家電動汽車重點專項總體專家組組長歐陽明高教授指出：

“在現有的各種探索中，最有可能成為下一代動力電池的就是固態鋰電池。”

上圖為國內專利申請數量，下圖為國際，2018年資料不完整

/ 來源：中外專利資料庫

組長斬釘截鐵的論斷也許是一家之言，但根據固態電池國內國際方面的專利申請數量來看，固態電池是動力電池領域的研究熱點這一趨勢似乎更能說明問題。

在上面這張國內固態電池專利申請人排行榜上，科研院所申請人較多，企業較少。

當然，這也是國情所在，中國企業畢竟發展時間短，成規模的少，能大手筆投研發的更是屈指可數。

但君臨觀察到，中國已開始湧現出許多發展勢頭迅猛的初創企業，這些企業要不就是從科研院所偷師挖人，要不就是教授帶著學生下海，產學研合作的情況日益增多。

開頭這家宣稱量產固態電池的小公司——

中國清陶

（崑山）能源發展有限公司，正是其中的代表。

他是由

歐陽明

高組長的同事，清華大學的材料科學專家，同為中國科學院院士的

南策文

教授創辦。

這位南教授，說起來也算響噹噹的神童，15歲讀本科，30歲升正教授，31歲當博導，他的團隊在固態鋰電池領域已經進行了長達16年的研發。

根據公開資訊，清陶公司申請了鋰電池領域35項發明專利，基本上都與固態電池相關，而其中最引人矚目的，是關於固態電解質的專利。

固態電解質，是製造固態電池的關鍵所在。

1

簡單來說，使用固態電解質的固態電池之於傳統鋰電池，堪比固態硬碟對機械硬碟的效能提升。

傳統鋰電池，是由正極、隔膜、負極，再灌上

電解液

製造而成。

固態鋰電池，就是由固態電解質代替隔膜和電解液。

傳統鋰電池的知識，大家可以回顧君臨幾天前釋出的隔膜行業的研究文章。

可惜，雖然都同時引導了電子產業變革，鋰電池並不像半導體那樣遵循摩爾定律，18個月電晶體就要翻一番。

傳統鋰電能量密度18個月能提升個20%，就要南無阿彌陀佛，開香檳轟趴了。

傳統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，因為現有材料理論上能容納的能量有上限，

熱力學定律

無法違反。

那新的材料—固態電解質應運而生。

不過，與大多數網上一知半解的宣傳文章相反，採用固態電解質本身並不會顯著提升能量密度。

讓我們一起復習初中物理知識。

電解液由於是液體，與正負極材料接觸良好，那麼接觸面積越大電阻值越小。

由於接觸面不如液體，固態鋰電為了獲得較低的電阻，只有多來點。

這樣的話，製成的電池體積佔比一般會顯著高於使用液態電解質的電池。

——那麼能量密度必然會低於液態電解質電池。

真正能讓固態鋰電能量密度顯著提升的，主要有兩點：

一是採用鋰金屬製造負極。

目前的負極，一般採用石墨製造，但石墨負極就是容量不行（理論上限370Ah/g左右）。

為了增加石墨的容量，工程師採用的方法是加入一定量的矽，但加入矽後，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已開始採用這種世界頂尖的矽碳負極，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，為什麼現在的鋰電池不用鋰金屬呢？

假如傳統鋰電池採用

金屬鋰

當負極，充電時，鋰離子會返回負極，但它並不老老實實的回家，而會在鋰金屬表面“發芽”，最終長得跟樹枝一樣。

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

所以退而求其次，人們才勉強採用低容量，不容易讓鋰離子生根發芽的石墨作為負極。

試想，電解液變成固態電解質，鋰離子就不具備生長空間，OK，問題完美解決。

說白了，正負極就象兩座房子，容納鋰離子越多，能量密度越大。

如果說傳統鋰電池是多層洋房，那固態鋰電就是高層公寓。

二是正極材料選擇的範圍寬。

電解質相對於電解液來說首先是電化學視窗寬。

所謂電化學視窗，就是在更廣的電壓範圍內，電解質不會參與化學反應，而是老老實實讓鋰離子透過。

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極材料，都可以達到提升能量密度的目的。

此外，由於固態電池不存在漏液、腐蝕、溫差等問題。

那麼把固態電池運用到電動車上，那麼外殼、冷卻等系統也可以省了。

Tesla的電池冷卻系統，雖然很強大，但也為車輛增加的複雜性和重量 /

一方面，能量密度提升；另一方，自重降低。

雙管齊下，電動車的續航里程會因為固態鋰電的使用而極大增長。

再說第二短板：

傳統鋰電池，如果遭到破壞，或是隔膜質量不佳等等原因，會導致正負極直接接觸，短路後能量瞬間釋放，導致“fire in the hole”。

攜帶0。01度電的手機電池，短個路導致褲子起火倒也罷了，如果換成一屁股幾十度電的動力電池。。。。

瞬間放電，瞬間起火，想想都覺得可怕。

電動車起火，99.99%是因為電池 /

另外，過度充電、內部短路等異常情況，也容易導致電池溫度不穩，最終導致電解液燃燒。

而固態電解質，不可燃、無腐蝕、不揮發、也不存在漏液問題。

那麼傳統鋰電面臨的各種安全問題，固態鋰電統統都可以解決。

就算把固態電池捅個千瘡百孔，它仍然可以工作 /

實際上，除了解決傳統鋰電這兩大短板，固態鋰電還有迴圈次數高、製造形狀更豐富等等優點。

2

無疑，固態鋰電是針對傳統鋰電的一次革命，它的優點好到讓人無法相信。

但也有許多需要解決的問題：

固體電解質材料離子電導率偏低；

固體電解質

/電極間介面阻抗大，介面相容性較差，同時，充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導致介面容易分離；

看不懂也沒關係。

只需記住它的兩大問題

：一是電導率偏低問題；二是介面阻抗和穩定性問題。

解決電導率低問題的本質，就是要找到一種合適的材料，其結構能讓鋰離子通道暢通 /

所謂電導率偏低，即電子透過的效率低；

所謂介面阻抗大、介面分離，就是正負極與隔膜的連線處存在電阻大，接觸不良的問題。

解決辦法是找到一種合適的電解質，或者經過一些塗覆工藝處理，讓它的結構能達到既讓鋰離子順暢透過，又能解決接觸的問題。

現在有三種主流固態電解質：聚合物、氧化物、硫化物。

聚合物電解質，法國的Bolloré公司已經搞出來，負極採用金屬鋰，而且已在公交、共享汽車上有一定規模應用。

但使用前需預熱，電池需加熱至60°C以上，才能維持固態電池內的導電能力。

你們先走，我熱個車

氧化物電解質，最大的問題是電導率一般比電解液還要低很多。

這條技術路線代表企業是美國的

Sakti3

，搞出的試驗性產品也是採用的金屬鋰負極。

這公司已被

戴森公司

收購，從買家的來頭應該可以猜出Sakti3的電池，主要適用於對電容量要求較小，又對安全和逼格要求頗高的戴森捲髮棒之類的消費電子產品。

如此氪金的神器，當然值得用個貴電池 /

硫化物電解質，是大多數亞洲企業選擇的路線，也代表了未來固態鋰電的方向。

要知道，亞洲有最大的鋰電池產業鏈，而產業界考慮問題的方式和科研界是截然不同的。

產業界追求的是可靠性和一致性，而且各個方面都要考慮周到。

能穩妥，決不冒進。

他們傾向於在實際產業應用中透過微調、驗證、推廣等逐步推行的方式來實現技術工藝的迭代。

這就需要一個轉化過程，需要慢慢從實驗室、中試逐漸完善，然後放大成熟，實現完全可控。

還要考慮量產後各方面的供應能力和成本問題。

這一切，需要一個完整的產業鏈分工配合。

另外，硫化物的各項引數也相當不錯，尤其是電導率較高，接近電解質，而且介面較為穩定。

對，正迴應了上文提出的兩大問題。

這條技術路線執行最為徹底，也較為典型的當屬

豐田

，起家早，專利積累頗多。

豐田做的不是全固態鋰金屬電池，而是固態鋰離子電池，幾字之差，卻大不相同。

他採用的是石墨類負極、硫化物電解質與高電壓正極的組合的方式。

看出端倪沒有？

豐田的方式，並不是顛覆式的，電池材料方案較為穩妥，正負極並沒有大幅變動，只是將隔膜和電解液換成電解質。

咱們實現量產的清陶能源，其實也是這條路線。

仔細翻閱清陶能源申請的專利，不僅有名稱為“一種固態鋰電池的合成及一種石墨複合負極片和磷酸鐵鋰複合正極片的製備方法”，“一種固態電池用的矽碳複合負極及其製備方法”這些製備石墨負極的專利。

在其“一種柔性的全固態鋰離子電池及其製備方法”的專利說明書中，也明確指出：“負極材料為石墨”。

豐田打算在2022年將他的固態鋰離子電池實現商品化，而我們已經實現量產，這也從側面說明中日韓選擇的路線最靠譜，而且已具備極大的量產潛力。

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。

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第一條：等待

目前固態鋰電能量產，說明技術和效能上也沒有過不去的檻。

真正最大的問題是產業鏈配合和成本。

舉個例來說，生產硫化物固態鋰電所需的材料雖說都基本沿用原有的正負極材料，但存在一定的改性和調整，工藝上會發生變化，那麼所需裝置就要變化。

一方面，正負極材料供應商要能量產新材料；另一方面需要裝置商同步研發新裝置。

牽一髮動全身。

成本問題後於產業鏈配合問題，不過並非主要。

任何新技術、新產品剛一開始出來，成本都較高，一旦生產技術成熟、產量上去了，成本自然而然就能下來。

工業生產不是科學研究，這不是愛因斯坦的相對論，一經問世可以立馬更新人類的底層認知。

固態鋰電是典型的工程問題，正如我們在《傳統汽車的喪鐘》一文中說過那樣，工程問題需要頭鐵精神，需要每個材料、配方、比例，一個個踏踏實實的去驗證，去擼一遍。

這來不得半點虛假，無法投機取巧，

美好的事情終會發生，但尚需時日。

第二條：冷靜

新事物代表美好預期，而預期能否真正落地，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，就像當前共識散夥後一地雞毛的各種幣。

2015年的Mate 8所謂的石墨烯電池炒作

目前還存於預熱階段的固態電池炒作，A股以

珈偉新能

最具代表性。

2016年11月，珈偉新能釋出號稱“全球首例”固態鋰電池與快充鋰電池，並宣佈石墨烯材料製備基地已經進入投產，讓現場觀眾領略了

珈偉股份

走在世界前列的“革命性研究成果”。

固態鋰電、快充、石墨烯，嘖嘖嘖，看看這些讓人頭腦發熱的關鍵詞。

群妖畢至，事情定有蹊蹺。

果不其然，12月珈偉丟擲10轉28的高送轉預案，在隨後的成交熱潮中，各路妖魔鬼怪上演勝利大逃亡。

一聲嘆息。

當然，固態電池領域研發方面也有踏實做事的企業，A股主要有兩家，一家

寧德時代，

一家

贛鋒鋰業。

他們也分別代表了企業進軍固態鋰電的兩大方向。

寧德時代，鋰電製造頭部企業，財大氣粗，研發投入長期保持在營收的8%以上，絕對值更是獨領風騷。

他走的是獨立自主的研發路線。

2012年開始申請全固態鋰電池相關專利， 在

聚合物全固態鋰電池

、 硫化物全固態鋰電池方面均有相應的技術儲備。

目前設計製作了325mAh的聚合物全固態鋰電池電芯。

贛鋒鋰業，是鋰電池上游公司，沒多少電池製造技術儲備。

走的是產學結合+鉅額激勵的路線。

2017年底，贛鋒鋰業與中科院

許曉雄

博士合作設立子公司，投資建設第一代固態鋰電池研發中試生產線，許曉雄博士也是長期研究固態電池的學者，至今已申請專利30餘項。

拿出近2個億進行專案考核和獎勵。

目前其第一代固態鋰電池技術透過中汽研汽車檢驗中心檢驗，能量密度約245Wh/Kg， 迴圈1000次後容量保持率大於90%。

雖然都拿出了產品，但離大幅量產，廣泛應用還遠，貢獻利潤就更遠了。

聰明的投資者，不會對虛無縹緲的事物下注。

第三條：策略

從技術的演進路線來說，不同技術水平的電池並不是你死我活的關係，而很可能是並存共生。

就算出現了新一代電池，其他電池也不是沒了活路。

鋰電池90年代初發明，幾十年過去了，密度較低，汙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。

原因就在於其成本低、安全性尚可，而且解決了回收迴圈利用等問題。

不同電池有不同特點，存在不同適合自身特點的應用領域。

從寧德和贛鋒的佈局來看，目前固態鋰電的研發還是“一竿子插到底”，正負極、固態電解質都是自己一手抓到底，鋰電產業鏈上的材料企業大多還在觀望。

材料企業不參與，對下游製造企業的挑戰就會很大，需要自己建設完整的產業鏈，既耗時又費力，而且成本上很不划算。

所以固態電池領域真正值得注意的訊號，應該是電池材料企業紛紛加大固態鋰電的相關研發和送樣認證。

要整個供應鏈上的企業都參與其中，固態鋰電才算離大規模應用不遠。

實際上，目前在動力電池龐大需求帶來的誘人利益驅動下，電池企業的產品研發週期正在明顯縮短。

91年，

索尼

開始商業化生產鋰電池，以

鈷酸鋰

為正極、以碳為負極，主要應用在消費電子上，對電池能量密度要求不高。

下游無追求，上游也不思進取，這種體系一直沿用至今。

當鋰電池開始應用到電車上，尤其是在補貼政策的指揮棒下，能量密度被空前重視。

正極材料從NCM111迅速向523、622過渡，甚至不少正極企業打算直接上811甚至9/0。5/0。5。

負極材料也開始向矽碳負極全面轉變。

巨大的變化，需要大量和高強度的研發投入，這樣對小企業來說是很難承受的。

就固態鋰電來說，小企業也許有可能獨自完成研發，但很難說有能力實現大規模量產。

但

寧德時代、比亞迪

這類巨無霸就不一樣了，他們利用自己在產業鏈中的強勢地位或資金實力。

可以主導上下游投入到對固態鋰電相關材料的研發生產，從無到有搭建一套完整產業鏈，實現低成本量產。

也可以投入大量資金，就像比亞迪過去幹的那樣，上下游通吃，打造封閉的垂直一體化產業鏈，也可以實現量產，但投資開銷實在太大，所以現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，固態鋰電能成為現實，那也是大企業的盛宴。

這是一個資產超級重、上下游很長的行業，不是阿貓阿狗，從風投那裡拿個幾千萬投資就能隨隨便便顛覆的。

正因為此，我們對固態鋰電的投資，

也應集中到鋰電製造的頭部企業上。

讀到這裡，也許你會想，“這家公司我能投嗎”？

這不是一個拍拍腦袋就能輕易做出的決定，因為除了基本面的機會分析，還需要對財務風險、業績確定性、業務競爭格局等進行更深入的考察。

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作者：君臨團隊。

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