新能源汽車奔跑路上的鋰電池之爭

時間:2021-05-29 14:34來源:壹零社 作者:綜合報道
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　　當小米宣布造車時，中國國內正有超400萬輛電動汽車奔馳在道路上。
 
　　馬斯克曾斷言，電池是未來智能電動汽車的關鍵。對于智能電動汽車來說，動力電池無疑是最核心的硬件，如同發動機之于內燃汽車，這也是寧德時代崛起的契機。
　　動力電池市場呈現出馬太效應，寧德時代占據市場龍頭地位
 
　　1.國際較量：爭奪動力電池主導權
 
　　寧德時代去年一年國內市場的裝車量為12.22GWh，占比超52%，第二名比亞迪僅為12.9%，但寧德時代卻并不是第一個在鋰離子電池商用化領域起跑的公司。
 
　　長期擁有鋰離子電池先發技術優勢的曾是日本。1991年，索尼公司和旭化成公司發布首個商用鋰離子電池，并首先用于相機；2014年日本科學家吉野彰做出了第一個現代商業化鋰離子電池的原型器件，被奉為鋰電池先驅。
 
　　落后于日本的中韓兩國隨著電子制造業的發展奮起直追。三星和LG一方面發展自身消費電子業務，一方面生產配套電池；中國電池制造企業則利用價格優勢，促進了鋰離子電池低價普及。比亞迪在進軍汽車業之前，主營業務便是消費類電池，寧德時代也脫胎于消費類電池企業ATL。
 
　　隨著混合動力車的生產普及，松下進入動力電池領域，中韓兩國企業也隨之變向，紛紛轉向技術壁壘更深、利潤更高的動力汽車領域，東南亞也成為全球鋰電池生產的核心地帶。
 
　　華安證券報告指出，全球動力電池龍頭，寧德時代2020年的全球市占率為25%，國內市占率維持一半。中國電動汽車市場發展最快、規模最大，關鍵也在于電池，當前全球約八成電池產能在中國，中國電池企業還在向海外擴張。
 
　　中國企業之所以能在在新能源汽車領域突飛猛進離不開政策的支持。
 
　　2010年，中國政府開始對新能源汽車提供補貼，這也慢慢讓這個行業形成一個邏輯慣性，那就是補貼政策走向往往會決定市場使用的動力電池產品種類。“因為政策補貼會影響熱銷車型，自然會對電池生產商產生影響。”一位新能源汽車市場人士解釋，“比如，2011年，政府將使用外資動力電池的產品剔除出新能源汽車的補貼目錄，很大程度上就降低了松下、LG和ATL在內的一眾外資動力電池公司的競爭優勢。”
 
　　外資電池企業被政策擋在門外，某種程度上為寧德時代創造了新機。憑借政策扶持和日本技術背景，寧德時代只花了六年時間就在2017年成為裝車量世界第一。
 
　　如今鋰電池產業格局初成，整體來看東亞三國已經占據了技術優勢， 其他國家想要超越并不容易。但在環保要求趨嚴、電動汽車市場落后的影響下，歐美不得不做出改變。
 
　　彭博社曾發布統計數據稱，2020年，全球共銷售新能源汽車324萬輛，歐洲和中國分別為139萬和133萬輛，美國僅32.8萬輛。如果沒有特斯拉，美國新能源汽車市場實際上在衰退。
　　如果沒有特斯拉，美國新能源汽車市場實際上在衰退
 
　　對此，美國總統拜登在5月8日發表演講稱，汽車企業和電池企業應該在美國本土生產相關產品，同時加大新技術研發投入趕超中國。按照其在3月底提出的“美國就業計劃”，美國將向電動汽車領域投資1740億美元。
 
　　歐洲的布局則更加深遠。歐洲早在2017年意識到了電動汽車大潮降至，固守傳統賽道無益，并開始布局一個“電池計劃”，為電動汽車產業，尤其是電池生產研究項目提供資金幫助。
 
　　如今歐洲已經有了一批初創電池企業，風頭最勁的是Northvolt。該公司創立于2017年3月，在2019年獲得10億美元融資，并得到歐洲車企支持。繼去年Northvolt拿到寶馬20億歐元的訂單后，今年又把大眾未來十年累計140億美元的電池訂單收入囊中。
 
　　此外，和過去基于產業原因發展新能源車不同，加快節能減排，助力實現碳達峰、碳中和（即碳排放總量為零）成為發展新能源車的新動力。
 
　　截至目前，歐洲、美國以及中國等全球主要經濟體給出了時間表，推動低碳轉型、能源轉型以及電氣化。2019年底，歐盟出臺《歐洲綠色新政》（European Green Deal），表態要在2050年實現碳中和。2020年9月，中國承諾在2030年碳達峰、2060年碳中和。美國新任總統拜登上臺后，亦承諾在2050年實現碳中和。跟隨綠色政策的導向，資本將更加青睞電動汽車、氣候科學、清潔能源等領域。
 
　　但想趕超中日韓，歐美仍需努力。“歐洲等國現在在技術上還感覺滯后，但5年后情況如何就不一定了。”一位熟悉鋰離子電池的研究人員表示，鋰離子電池背后的科學技術在三十多年里基本上沒什么變化，“如果沒有大的突破，基于科研優勢，歐美等國在2025年之后很有可能成為另一股力量。”
 
　　2.車企紛紛涌入：能否拉低電池成本？
 
　　各國政府角逐電動汽車產業鏈之外，還有車企們對于自產電池的熱情。
 
　　去年12月，蘋果首款電動汽車Apple Car原型車被曝已經在美國加州上路測試，并將在今年9月推出首款車型。對造車感興趣很容易理解，畢竟這是個2萬億美元的大市場，更引人注意的是蘋果造的車將應用獨家“突破性的電池技術”。
 
　　據路透社報道，這一電池技術正是蘋果造車策略的核心，“它有望極大地降低電池成本，同時增加車輛續航”。要做到這一點，蘋果計劃采用一種獨特的單體電池設計，讓所有電芯直接融合到一起，從而消除傳統電池組各個電芯之間存在的空間浪費。動力電池結構是以單個電芯為單位，電芯打包組成電池包，之后再安裝到車輛上。蘋果的電池設計可以在同等空間內，用上更多的電池材料，實現更持久的續航。
　　蘋果去年多次被傳造車
 
　　增加續航里程，更加貼合消費者使用習慣是頭部車企們下場參與電池研發的原因之一。充換電基礎設施難以滿足電動汽車的發展，這就要求車企們通過提升電池能量密度，增加續航里程，才能給用戶提供與駕駛燃油汽車同樣的體驗。
 
　　今年1月，上汽集團新創品牌“智己汽車”宣布，電池采用了最新的“摻硅補鋰”技術，續航里程可達1000公里。緊跟著，廣汽集團子公司廣汽埃安也宣稱擁有全新動力電池科技：石墨烯基超級快充電池可以在8分鐘內充滿80%，硅負極電池可以續航1000公里，電池還通過了槍擊實驗的軍工標準安全認證，但遭遇了中科院院士一系列質疑，能否落地應用依然存疑。
 
　　降低成本則是促使車企造車的另一動力。汽車產業至今仍然是一個低利潤、資本密集型產業，車企僅僅是打造出自己的供應鏈、實現量產已經非常難得。一旦實現整車規模化生產，如果能在電池技術上有所突破，將大大降低造車成本。有數據顯示，電池成本約占電動車總成本的30%-40%，車企僅僅是采購電芯后自行生產電池包，也要比直接采購電池包更有成本優勢。
 
　　“業內有個共識，即車企自產電池的門檻是新能源產品產量達到50萬輛，為了實現穩定供貨，車企一般會考慮自產電池。”前述汽車行業從業人員表示。
　　大眾汽車集團入局電池產業，并提出“標準電芯”概念
 
　　今年3月，大眾汽車集團提出“標準電芯”概念，稱不再將電池系統視為單獨的零部件，汽車需要圍繞電池來設計。并計劃在2023年量產，到2030年裝載標準電芯的車型超過八成，從而實現規模降本效應。
 
　　根據咨詢公司Benchmark Mineral Intelligence的數據，鋰離子電池組的價格在過去10年里已經下降了近90%，去年降至每千瓦時110美元左右。寧德時代2020年財報顯示，電池售價已從2018年的1150元/KWh降低至2020年的890元/KWh。
 
　　但平均而言，電動汽車仍比傳統汽油車貴30%，有分析師認為在3年內，動力電池成本將從目前160美元每千瓦時降至100美元以下，達到與傳統汽車“成本平價”。一旦成本差距磨平，對電動汽車的需求將進一步加速，對電池的需求也將井噴。頭部車企下場造電池不僅可以降低成本，還可以減少對電池產商的依賴，這對其未來的良性發展顯然更加有利。
 
　　3.固態電池研發：電池玩家進入“終局游戲”
 
　　2020年以來，鎳、石墨、鋰、鈷和銅等原材料受海外疫情影響，供應不足，價格不斷上漲；疊加需求端火熱，鋰電池價格也意外上漲。
 
　　據中汽協最新統計數據，今年1~4月國內新能源車累計銷量73.2萬輛，同比大增249.2%，由此帶動動力電池裝機量同比大增約241%；根據SNE Research統計的數據，海外市場一季度動力電池裝機同比增長96%。
 
　　原材料上漲導致電池成本遲遲難降
 
　　而每一輛電動汽車的動力電池需要大約20公斤的鎳(特斯拉Model 3需要30公斤)、20公斤的鈷，外加大約60公斤的鋰化合物，若原材料價格上漲到2018年的水平，鋰電池100美元每千瓦時的目標達成時間將延后至2026年。
 
　　這也將加速廠商們研發新型電動汽車電池材料和基礎技術的更新換代。5月23日，據寧德時代董事長曾毓群對外透露，寧德時代將于今年7月前后發布鈉電池。國泰君安證券分析，發展鈉離子電池是三元高鎳技術路線的補充，也可以減少對鋰資源的依賴。
 
　　當前，部分車企選擇使用價格更低、安全性更高的磷酸鐵鋰電池提升競爭力。但與三元電池相比，磷酸鐵鋰電池快速增長的原因在于安全性較好、壽命較長、成本較低，但能量密度和高低溫性能稍差。在低溫條件下，搭載磷酸鐵鋰電池的汽車續航里程可能面臨腰斬。這是由電池材料特性決定的，眼下暫時無解。
 
　　汽車產業渴望的“全能電池寄望固態電池，固態電池是指用固態電解質替代電池中的電解液和隔膜，正極體系變化不大，負極為鋰金屬。
 
　　大眾汽車電池中心負責人Frank Blome將固態電池描述為鋰離子電池的“終局游戲”。
 
　　他解釋稱，固態電池能量密度更大、更安全、高低溫性能也更好。“它們可以使用更長時間，電池單元可以堆疊，就像墻上的磚塊一樣，這使它們更容易適應不同的汽車設計；固態電池大約10分鐘就能充滿電，并且具有更高的能量密度，可提供雙倍或更多的續航里程。同時它們將需要更少的銅和鋁，石墨和鈷可以完全被淘汰，回收固態電池是一個更簡單、更安全的過程。”
 
　　各國企業目前都在主攻固態電池研發，爭奪在新領域的主導權。
 
　　2021年1月19日，寧德時代公布兩項與固態電池相關技術專利。2020年12月，《日經新聞》報道稱，豐田在固態電池研發方面處于領先地位，有上千項專利，居世界第一，并計劃在2021年推出固態電池試制車輛，開展性能試驗。
 
　　固態電池和液態電池在工作原理上沒有區別，固態電池走的是三元鋰電池的路線，一個重要的革新點在于電解質由液態電解質變成了固態電解質。但成本的經濟性永遠是繞不過去的一環，也決定整車的售價。產品從研發、量產到應用還需要經過市場的驗證，未來合理的經濟性才可能是固態電池大規模估計的前提。業內人士預測固態電池合理的量產時間是5年以后，大規模應用時間是在6-10年以后。
 
　　4.謀求長期發展：上下游共建良性循環
 
　　動力電池的產業鏈，上游關乎鈷、鋰、稀土等礦產資源，而下游則是動力電池的回收和梯次利用。如果想實現新能源車降成本的目標，僅考慮生產端降低成本還不夠，探索電池資產回收利用，建立起良性循環，更有利于電動汽車行業長期發展。
 
　　在回收利用階段，退役動力電池經過收集、貯存、 檢測、拆解等處理步驟，合格電池進行梯次利用，不合格電池可以拆解回收，再生利用。動力電池容量衰減兩成后，就不再適用于電動車，但可梯次利用。例如退役的磷酸鐵鋰電池可以繼續應用于低速電動車和儲能電站。
 
　　退役電池的另一種處理方式是拆解回收，主要針對含有鎳鈷錳金屬的三元電池。效的回收利用能夠部分緩解我國動力電池用稀缺資源需求量。根據預測，到2025年我國動力電池鈷和鎳回收量分別約為1.6和3.7萬噸，占當年我國動力電池用鈷和鎳需求量的比例分別為61%和17%左右。同時，鈷價格較高，對其回收利用，也能夠降低電池企業材料采購成本。
　　根據測算，到2025年我國梯次利用和再生利用的總市場規模將達到130億元左右
 
　　但目前，由于電池產業缺乏統一標準和技術壁壘，電池的回收利用仍處于探索階段，規模有限。
 
　　“比如在電池梯次利用方面，退役電池檢測是保障梯次產品安全的重要環節，但由于缺少電池在車端使用階段的狀態數據，使得目前退役電池檢測項目多、成本高，參與企業都是虧損狀態”中國電動汽車百人會研究部主任朱晉博士表示，“現在上下游依然沒有走通，在生產標準、技術方面仍待深入研究，國家監管層面也需要制定強制標準和規范，避免電池回收過程中出現環境污染。”
 
　　2020年，國務院發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》，為我國新能源汽車產業未來十五年的發展指明了方向。《規劃》中提出，要加大關鍵技術攻關，鼓勵車用操作系統、動力電池等開發創新。
 
　　上逢電動汽車獲得政策大力扶持，下有消費者購買意愿快速增長，在政策與市場需求雙向驅動之下，鋰電池產業內部自然會實現新的技術突破。但產業鏈的上下游如果不能建立起更加環保的循環模式，則會背離新能源汽車清潔環保的初衷。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 鋰電池 新能源汽車
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