2020年12月21日,據(jù)外媒報(bào)道,日前從LG化學(xué)獨(dú)立劃分出來的LG新能源,已研發(fā)出采用鎳、鈷、錳、鋁四種金屬作為正極材料的NCMA四元鋰電池,其中鎳的含量提升至90%。
LG新能源公開表示,這款電池將于2021 年下半年交貨,但不能透露其客戶的名字,而外媒普遍推測(cè)可能是為特斯拉準(zhǔn)備的,以替代備受質(zhì)疑的三元鋰電池。
這也意味著,其在四元鋰電池大規(guī)模商業(yè)化上拔得頭籌。
四元鋰電池相比主流的三元鋰電池有何優(yōu)劣勢(shì)?為何LG新能源推崇四元鋰電池,而不是業(yè)界更為看好的固態(tài)電池?
四元鋰電池,抓住特斯拉的痛點(diǎn)
對(duì)三元鋰電池,馬斯克早有看法。
由于存在受高溫或撞擊可能引發(fā)自燃,電量密度提升難、成本高企等痛點(diǎn),主流三元鋰電池頻遭質(zhì)疑,特斯拉渴望求變。
馬斯克在特斯拉2020年第二季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上公開表示:“對(duì)特斯拉增長(zhǎng)的真正限制在于不斷降低電池生產(chǎn)的成本。”
是的,四元鋰電池相比三元鋰電池,一個(gè)優(yōu)勢(shì)是成本更為低廉。
公開資料顯示,LG的四元鋰鋰電池是在三元鋰電池基礎(chǔ)之上,用鋁元素(AI)部份取代鈷元素,從而降低鈷在鋰電池中的使用量。
鈷是一種稀有又有毒的元素,決定電池的充放電速度與效率,也起到延長(zhǎng)電池的壽命作用,其重要性不言而喻。
摻雜Al可改善NCM材料的熱穩(wěn)定性
然而,由于近三分之二的鈷來自非洲的剛果民主共和國(guó)且一般作為鎳或銅的副產(chǎn)品,導(dǎo)致其開采成本高企,譬如現(xiàn)階段鈷的價(jià)格超過26萬/噸,而鋁的價(jià)格不過1.6萬/噸,兩者價(jià)格差異,一目了然。
“在保證了性能和續(xù)航能力的同時(shí),又將電池中的鈷含量降低了70%,這是向低成本電池進(jìn)一步邁進(jìn)。”通用汽車電池工程和電氣化戰(zhàn)略總監(jiān)Tim Grewe也對(duì)四元鋰電池表示了認(rèn)可。
另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安全性更高。
當(dāng)下,高鎳路線已成行業(yè)的共識(shí),馬斯克更是許諾:“如果您以環(huán)保的方式高效地開采鎳,特斯拉將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)為您提供一份巨額合同。”
然而,鎳含量越高,在高倍率充放電時(shí)枝晶產(chǎn)生的概率就越大,那么穩(wěn)定性、安全性就越差,這個(gè)問題一直困擾著高鎳三元鋰。
一名業(yè)內(nèi)人士告訴鋅刻度:“鎳決定電池的能量密度,為續(xù)航里程的提升關(guān)鍵所在,一味追求高能量密度,安全性又難以保證,而四元鋰電池與增加硅碳層的石墨負(fù)極搭配,一定程度上或可解決這個(gè)棘手的難題。”
賽道不乏針鋒相對(duì)的玩家
這么來看,LG新能源推崇四元鋰電池不無道理:渴望占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn),從而在與寧德時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)中獲得更有利的地位。
據(jù)SNE Research 數(shù)據(jù)顯示,2020 年1~8月全球動(dòng)力電池市場(chǎng)韓系三劍客LG化學(xué)、三星SDI與SK創(chuàng)新異軍突起,紛紛殺入行業(yè)TOP5,其中LG化學(xué)更是反超昔日霸主寧德時(shí)代成功登頂,到了9月寧德時(shí)代又反超LG化學(xué),兩者的市場(chǎng)份額只有0.2%的差距,咬得很緊。
此背景下,LG新能源自然盤算著怎么甩開競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
不過,有市場(chǎng)人士向鋅刻度指出,LG新能源仍面臨兩大挑戰(zhàn),一方面四元鋰電池量產(chǎn)工藝比三元鋰鋰電池復(fù)雜,耗時(shí)多久才可以達(dá)到降本提效的實(shí)際效果,仍有待觀察;另外一方面,四元鋰電池賽道不乏其他玩家,在技術(shù)路線上與LG新能源針鋒相對(duì)。
譬如國(guó)內(nèi)的蜂巢能源就是其中一員,其2018年才進(jìn)入賽道,彼時(shí)市場(chǎng)早已被大大小小的玩家瓜分殆盡。
“提起特斯拉,想到它是智能電動(dòng)化的代表者;提起理想,想到它是里程無憂增程技術(shù)路線的代表者;提起小鵬,想到的則是智能駕駛;提起蔚來,想到的是用戶體驗(yàn)和服務(wù);提起 LG新能源,想到它是軟包電池全球領(lǐng)導(dǎo)者;提起比亞迪,想到是磷酸鐵鋰全球領(lǐng)導(dǎo)者;提起蜂巢來,是什么?”
這是蜂巢能源總裁楊紅新的疑問,也是市場(chǎng)的疑問。
姍姍來遲的蜂巢能源最終選擇走攀科技的路線,其中一條就是研發(fā)四元鋰電池,一度與LG新能源的高鎳四元鋰電池打法相似,之后改為中鎳路線的四元鋰電池。
中鎳四元鋰電池的優(yōu)勢(shì)是既能降低電池的成本,又能提升安全性,且研發(fā)難度相對(duì)更低,劣勢(shì)是能量密度相比不足,從而令續(xù)航里程打一定程度的折扣,恐難入特斯拉等高要求車企的法眼。
此外,一名私募人士告訴鋅刻度:“資本市場(chǎng)對(duì)四元鋰電池其實(shí)早有定性,技術(shù)上并未有重大革新,只不過是三元鋰電池的一種過渡方案。”
固態(tài)電池才是終極“王者”?
那么,在松下、三星、SDI等廠商探索的固態(tài)電池、寧德時(shí)代探索的無稀有金屬電池,以及比亞迪探索的磷酸鐵鋰刀片電池之中,誰才能擔(dān)當(dāng)下一代動(dòng)力電池的重任?
“我們還在布局更下一代的電池,叫‘無稀有金屬電池’,不僅是無鈷,連鎳也可以替代掉,這樣整車的續(xù)航可以進(jìn)一步提高,整車成本可以大幅下降。”雖然寧德時(shí)代高級(jí)主管孟祥峰曾如此高調(diào)為無稀有金屬電池發(fā)言,不過要是放眼行業(yè)內(nèi)外,乃至資本市場(chǎng),還屬固態(tài)電池的呼聲最高。
一方面,能量密度提升空間更大。
光大證券認(rèn)為:“固態(tài)電池可簡(jiǎn)化封裝、冷卻系統(tǒng),電芯內(nèi)部為串聯(lián)結(jié)構(gòu),在有限空間內(nèi)進(jìn)一步縮減電池重量,體積能量密度較液態(tài)鋰離子電池(石墨負(fù)極)可提升70%以上。”
而三星研發(fā)的一款全固態(tài)電池,已實(shí)現(xiàn)900Wh/L高能量密度,電池一次充滿后可行駛800公里,續(xù)航里程勝過四元鋰電池。
固態(tài)電池
另外一方面,抗寒性能更好。
2020年的這個(gè)冬天,
電動(dòng)車在北方冬季續(xù)航的糟糕表現(xiàn)令大批車主陷入焦慮之中,有多名車主在社交媒體上吐槽特斯拉開暖氣、方向盤加熱之后,續(xù)航里程僅為標(biāo)配的三分之一至二分之一。
有特斯拉車主向鋅刻度吐槽:“什么NEDC、WLTP、EPA續(xù)航標(biāo)準(zhǔn)都不靠譜,要整就整東北冬季續(xù)航標(biāo)準(zhǔn)吶!”
這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)動(dòng)力電池使用的電解液發(fā)生部分凍結(jié)的情況,從而影響了電力傳導(dǎo),而固態(tài)電池使用了陶瓷分離器等固態(tài)電解質(zhì)取代了液體電解質(zhì),很大程度上可以避免這個(gè)煩惱。
因此,資本市場(chǎng)頗為看好固態(tài)電池的前景。據(jù)中銀證券測(cè)算,固態(tài)電池市場(chǎng)潛力巨大,2030年全球市場(chǎng)空間有望達(dá)到1500億元以上,
不過,固態(tài)電池缺點(diǎn)也很明顯,那就是成本頗高,成為大規(guī)模商業(yè)化的“攔路虎”,對(duì)此在該賽道一馬當(dāng)先的豐田深有體會(huì),其電池業(yè)務(wù)總經(jīng)理海田啟司于2020年7月表示:“豐田希望能在2025年前量產(chǎn)固態(tài)電池。”
這意味著,相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)市場(chǎng)存在空擋,研發(fā)門檻更低、大規(guī)模商用更快的四元鋰電池或大有可為:LG新能源借此率先突破與量產(chǎn),自然可先一步搶占技術(shù)高地,爭(zhēng)奪更大的市場(chǎng)份額,等固態(tài)電池技術(shù)快成熟時(shí)再切入也不遲。
屆時(shí),LG新能源與寧德時(shí)代的生死競(jìng)賽又有何微妙的變化,仍有待時(shí)間來揭曉。
(責(zé)任編輯:子蕊)