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新能源汽车奔跑路上的锂电池之争

时间:2021-05-29 14:34来源:壹零社 作者:综合报道
点击: 次
　　当小米宣布造车时，中国国内正有超400万辆电动汽车奔驰在道路上。
 
　　马斯克曾断言，电池是未来智能电动汽车的关键。对于智能电动汽车来说，动力电池无疑是最核心的硬件，如同发动机之于内燃汽车，这也是宁德时代崛起的契机。
　　动力电池市场呈现出马太效应，宁德时代占据市场龙头地位
 
　　1.国际较量：争夺动力电池主导权
 
　　宁德时代去年一年国内市场的装车量为12.22GWh，占比超52%，第二名比亚迪仅为12.9%，但宁德时代却并不是第一个在锂离子电池商用化领域起跑的公司。
 
　　长期拥有锂离子电池先发技术优势的曾是日本。1991年，索尼公司和旭化成公司发布首个商用锂离子电池，并首先用于相机；2014年日本科学家吉野彰做出了第一个现代商业化锂离子电池的原型器件，被奉为锂电池先驱。
 
　　落后于日本的中韩两国随着电子制造业的发展奋起直追。三星和LG一方面发展自身消费电子业务，一方面生产配套电池；中国电池制造企业则利用价格优势，促进了锂离子电池低价普及。比亚迪在进军汽车业之前，主营业务便是消费类电池，宁德时代也脱胎于消费类电池企业ATL。
 
　　随着混合动力车的生产普及，松下进入动力电池领域，中韩两国企业也随之变向，纷纷转向技术壁垒更深、利润更高的动力汽车领域，东南亚也成为全球锂电池生产的核心地带。
 
　　华安证券报告指出，全球动力电池龙头，宁德时代2020年的全球市占率为25%，国内市占率维持一半。中国电动汽车市场发展最快、规模最大，关键也在于电池，当前全球约八成电池产能在中国，中国电池企业还在向海外扩张。
 
　　中国企业之所以能在在新能源汽车领域突飞猛进离不开政策的支持。
 
　　2010年，中国政府开始对新能源汽车提供补贴，这也慢慢让这个行业形成一个逻辑惯性，那就是补贴政策走向往往会决定市场使用的动力电池产品种类。“因为政策补贴会影响热销车型，自然会对电池生产商产生影响。”一位新能源汽车市场人士解释，“比如，2011年，政府将使用外资动力电池的产品剔除出新能源汽车的补贴目录，很大程度上就降低了松下、LG和ATL在内的一众外资动力电池公司的竞争优势。”
 
　　外资电池企业被政策挡在门外，某种程度上为宁德时代创造了新机。凭借政策扶持和日本技术背景，宁德时代只花了六年时间就在2017年成为装车量世界第一。
 
　　如今锂电池产业格局初成，整体来看东亚三国已经占据了技术优势， 其他国家想要超越并不容易。但在环保要求趋严、电动汽车市场落后的影响下，欧美不得不做出改变。
 
　　彭博社曾发布统计数据称，2020年，全球共销售新能源汽车324万辆，欧洲和中国分别为139万和133万辆，美国仅32.8万辆。如果没有特斯拉，美国新能源汽车市场实际上在衰退。
　　如果没有特斯拉，美国新能源汽车市场实际上在衰退
 
　　对此，美国总统拜登在5月8日发表演讲称，汽车企业和电池企业应该在美国本土生产相关产品，同时加大新技术研发投入赶超中国。按照其在3月底提出的“美国就业计划”，美国将向电动汽车领域投资1740亿美元。
 
　　欧洲的布局则更加深远。欧洲早在2017年意识到了电动汽车大潮降至，固守传统赛道无益，并开始布局一个“电池计划”，为电动汽车产业，尤其是电池生产研究项目提供资金帮助。
 
　　如今欧洲已经有了一批初创电池企业，风头最劲的是Northvolt。该公司创立于2017年3月，在2019年获得10亿美元融资，并得到欧洲车企支持。继去年Northvolt拿到宝马20亿欧元的订单后，今年又把大众未来十年累计140亿美元的电池订单收入囊中。
 
　　此外，和过去基于产业原因发展新能源车不同，加快节能减排，助力实现碳达峰、碳中和（即碳排放总量为零）成为发展新能源车的新动力。
 
　　截至目前，欧洲、美国以及中国等全球主要经济体给出了时间表，推动低碳转型、能源转型以及电气化。2019年底，欧盟出台《欧洲绿色新政》（European Green Deal），表态要在2050年实现碳中和。2020年9月，中国承诺在2030年碳达峰、2060年碳中和。美国新任总统拜登上台后，亦承诺在2050年实现碳中和。跟随绿色政策的导向，资本将更加青睐电动汽车、气候科学、清洁能源等领域。
 
　　但想赶超中日韩，欧美仍需努力。“欧洲等国现在在技术上还感觉滞后，但5年后情况如何就不一定了。”一位熟悉锂离子电池的研究人员表示，锂离子电池背后的科学技术在三十多年里基本上没什么变化，“如果没有大的突破，基于科研优势，欧美等国在2025年之后很有可能成为另一股力量。”
 
　　2.车企纷纷涌入：能否拉低电池成本？
 
　　各国政府角逐电动汽车产业链之外，还有车企们对于自产电池的热情。
 
　　去年12月，苹果首款电动汽车Apple Car原型车被曝已经在美国加州上路测试，并将在今年9月推出首款车型。对造车感兴趣很容易理解，毕竟这是个2万亿美元的大市场，更引人注意的是苹果造的车将应用独家“突破性的电池技术”。
 
　　据路透社报道，这一电池技术正是苹果造车策略的核心，“它有望极大地降低电池成本，同时增加车辆续航”。要做到这一点，苹果计划采用一种独特的单体电池设计，让所有电芯直接融合到一起，从而消除传统电池组各个电芯之间存在的空间浪费。动力电池结构是以单个电芯为单位，电芯打包组成电池包，之后再安装到车辆上。苹果的电池设计可以在同等空间内，用上更多的电池材料，实现更持久的续航。
　　苹果去年多次被传造车
 
　　增加续航里程，更加贴合消费者使用习惯是头部车企们下场参与电池研发的原因之一。充换电基础设施难以满足电动汽车的发展，这就要求车企们通过提升电池能量密度，增加续航里程，才能给用户提供与驾驶燃油汽车同样的体验。
 
　　今年1月，上汽集团新创品牌“智己汽车”宣布，电池采用了最新的“掺硅补锂”技术，续航里程可达1000公里。紧跟着，广汽集团子公司广汽埃安也宣称拥有全新动力电池科技：石墨烯基超级快充电池可以在8分钟内充满80%，硅负极电池可以续航1000公里，电池还通过了枪击实验的军工标准安全认证，但遭遇了中科院院士一系列质疑，能否落地应用依然存疑。
 
　　降低成本则是促使车企造车的另一动力。汽车产业至今仍然是一个低利润、资本密集型产业，车企仅仅是打造出自己的供应链、实现量产已经非常难得。一旦实现整车规模化生产，如果能在电池技术上有所突破，将大大降低造车成本。有数据显示，电池成本约占电动车总成本的30%-40%，车企仅仅是采购电芯后自行生产电池包，也要比直接采购电池包更有成本优势。
 
　　“业内有个共识，即车企自产电池的门槛是新能源产品产量达到50万辆，为了实现稳定供货，车企一般会考虑自产电池。”前述汽车行业从业人员表示。
　　大众汽车集团入局电池产业，并提出“标准电芯”概念
 
　　今年3月，大众汽车集团提出“标准电芯”概念，称不再将电池系统视为单独的零部件，汽车需要围绕电池来设计。并计划在2023年量产，到2030年装载标准电芯的车型超过八成，从而实现规模降本效应。
 
　　根据咨询公司Benchmark Mineral Intelligence的数据，锂离子电池组的价格在过去10年里已经下降了近90%，去年降至每千瓦时110美元左右。宁德时代2020年财报显示，电池售价已从2018年的1150元/KWh降低至2020年的890元/KWh。
 
　　但平均而言，电动汽车仍比传统汽油车贵30%，有分析师认为在3年内，动力电池成本将从目前160美元每千瓦时降至100美元以下，达到与传统汽车“成本平价”。一旦成本差距磨平，对电动汽车的需求将进一步加速，对电池的需求也将井喷。头部车企下场造电池不仅可以降低成本，还可以减少对电池产商的依赖，这对其未来的良性发展显然更加有利。
 
　　3.固态电池研发：电池玩家进入“终局游戏”
 
　　2020年以来，镍、石墨、锂、钴和铜等原材料受海外疫情影响，供应不足，价格不断上涨；叠加需求端火热，锂电池价格也意外上涨。
 
　　据中汽协最新统计数据，今年1~4月国内新能源车累计销量73.2万辆，同比大增249.2%，由此带动动力电池装机量同比大增约241%；根据SNE Research统计的数据，海外市场一季度动力电池装机同比增长96%。
 
　　原材料上涨导致电池成本迟迟难降
 
　　而每一辆电动汽车的动力电池需要大约20公斤的镍(特斯拉Model 3需要30公斤)、20公斤的钴，外加大约60公斤的锂化合物，若原材料价格上涨到2018年的水平，锂电池100美元每千瓦时的目标达成时间将延后至2026年。
 
　　这也将加速厂商们研发新型电动汽车电池材料和基础技术的更新换代。5月23日，据宁德时代董事长曾毓群对外透露，宁德时代将于今年7月前后发布钠电池。国泰君安证券分析，发展钠离子电池是三元高镍技术路线的补充，也可以减少对锂资源的依赖。
 
　　当前，部分车企选择使用价格更低、安全性更高的磷酸铁锂电池提升竞争力。但与三元电池相比，磷酸铁锂电池快速增长的原因在于安全性较好、寿命较长、成本较低，但能量密度和高低温性能稍差。在低温条件下，搭载磷酸铁锂电池的汽车续航里程可能面临腰斩。这是由电池材料特性决定的，眼下暂时无解。
 
　　汽车产业渴望的“全能电池寄望固态电池，固态电池是指用固态电解质替代电池中的电解液和隔膜，正极体系变化不大，负极为锂金属。
 
　　大众汽车电池中心负责人Frank Blome将固态电池描述为锂离子电池的“终局游戏”。
 
　　他解释称，固态电池能量密度更大、更安全、高低温性能也更好。“它们可以使用更长时间，电池单元可以堆叠，就像墙上的砖块一样，这使它们更容易适应不同的汽车设计；固态电池大约10分钟就能充满电，并且具有更高的能量密度，可提供双倍或更多的续航里程。同时它们将需要更少的铜和铝，石墨和钴可以完全被淘汰，回收固态电池是一个更简单、更安全的过程。”
 
　　各国企业目前都在主攻固态电池研发，争夺在新领域的主导权。
 
　　2021年1月19日，宁德时代公布两项与固态电池相关技术专利。2020年12月，《日经新闻》报道称，丰田在固态电池研发方面处于领先地位，有上千项专利，居世界第一，并计划在2021年推出固态电池试制车辆，开展性能试验。
 
　　固态电池和液态电池在工作原理上没有区别，固态电池走的是三元锂电池的路线，一个重要的革新点在于电解质由液态电解质变成了固态电解质。但成本的经济性永远是绕不过去的一环，也决定整车的售价。产品从研发、量产到应用还需要经过市场的验证，未来合理的经济性才可能是固态电池大规模估计的前提。业内人士预测固态电池合理的量产时间是5年以后，大规模应用时间是在6-10年以后。
 
　　4.谋求长期发展：上下游共建良性循环
 
　　动力电池的产业链，上游关乎钴、锂、稀土等矿产资源，而下游则是动力电池的回收和梯次利用。如果想实现新能源车降成本的目标，仅考虑生产端降低成本还不够，探索电池资产回收利用，建立起良性循环，更有利于电动汽车行业长期发展。
 
　　在回收利用阶段，退役动力电池经过收集、贮存、 检测、拆解等处理步骤，合格电池进行梯次利用，不合格电池可以拆解回收，再生利用。动力电池容量衰减两成后，就不再适用于电动车，但可梯次利用。例如退役的磷酸铁锂电池可以继续应用于低速电动车和储能电站。
 
　　退役电池的另一种处理方式是拆解回收，主要针对含有镍钴锰金属的三元电池。效的回收利用能够部分缓解我国动力电池用稀缺资源需求量。根据预测，到2025年我国动力电池钴和镍回收量分别约为1.6和3.7万吨，占当年我国动力电池用钴和镍需求量的比例分别为61%和17%左右。同时，钴价格较高，对其回收利用，也能够降低电池企业材料采购成本。
　　根据测算，到2025年我国梯次利用和再生利用的总市场规模将达到130亿元左右
 
　　但目前，由于电池产业缺乏统一标准和技术壁垒，电池的回收利用仍处于探索阶段，规模有限。
 
　　“比如在电池梯次利用方面，退役电池检测是保障梯次产品安全的重要环节，但由于缺少电池在车端使用阶段的状态数据，使得目前退役电池检测项目多、成本高，参与企业都是亏损状态”中国电动汽车百人会研究部主任朱晋博士表示，“现在上下游依然没有走通，在生产标准、技术方面仍待深入研究，国家监管层面也需要制定强制标准和规范，避免电池回收过程中出现环境污染。”
 
　　2020年，国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》，为我国新能源汽车产业未来十五年的发展指明了方向。《规划》中提出，要加大关键技术攻关，鼓励车用操作系统、动力电池等开发创新。
 
　　上逢电动汽车获得政策大力扶持，下有消费者购买意愿快速增长，在政策与市场需求双向驱动之下，锂电池产业内部自然会实现新的技术突破。但产业链的上下游如果不能建立起更加环保的循环模式，则会背离新能源汽车清洁环保的初衷。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 锂电池 新能源汽车
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