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誰能“電”定未來?

時(shí)間:2021-08-05 08:59來源:廣州日報(bào) 作者:鄧?yán)?
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       新能源汽車動力電池的安全與能量密度極限仍在往前進(jìn)。近日,動力電池“一哥”寧德時(shí)代再邁出一大步:第一代鈉離子電池。炙手可熱的“鋰”,迎來了新對手“鈉”,“固態(tài)電池”正在為薄發(fā)而厚積。

       以清潔能源替代化石能源的革命正在加速,新能源汽車產(chǎn)業(yè)將發(fā)生什么新變化?鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化前景如何?被寄予厚望的“固態(tài)電池”何時(shí)能真正大規(guī)模應(yīng)用?還有怎樣的“新新能源”正在研發(fā)的路上?

       有兩大優(yōu)勢

       鈉電池欲挑戰(zhàn)鋰電池壟斷

       優(yōu)勢1:更安全并兼顧充電效率

       每逢炎熱夏季和嚴(yán)寒冬季,各新能源汽車品牌無不心存擔(dān)憂,前怕電池?zé)崾Э兀笈码姵靥撾�。能量密度和安全性,是�?dāng)前制約鋰電池發(fā)展的兩個重要維度,研究人員一直期望有所突破。寧德時(shí)代的鈉離子電池發(fā)布,迅速成為關(guān)注熱點(diǎn),因?yàn)槠溆袡C(jī)會打破以上桎梏。

       據(jù)寧德時(shí)代公布的信息:第一代鈉離子電池的單體能量密度為160Wh/kg;在常溫下充電15分鐘,電量就可以達(dá)到80%,具備了快充能力。換言之,鈉離子電芯集成到電池系統(tǒng)后,系統(tǒng)的能量密度仍可達(dá)128Wh/kg。這個數(shù)據(jù)雖不如現(xiàn)有的磷酸鐵鋰電池,但差距并不大。而且第二代鈉離子電池將有望達(dá)到200Wh/kg,快速補(bǔ)齊能量密度短板。

       更具意義的是,鈉離子本身對溫度不敏感,熱穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異,在零下20°C低溫的環(huán)境下,仍然有90%以上的放電保持率,超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。既不像鋰離子電池那樣熱一點(diǎn)冷一點(diǎn)都受不了,也不會像鋰離子電池那樣動不動就自燃爆炸。華金證券在研報(bào)中指出,鈉離子電池的負(fù)極可以用金屬鋁箔作為集流體,雙鋁集流體不存在過放電問題,相對安全。

       鑒于鈉離子電池生產(chǎn)尚未規(guī)�;�,寧德時(shí)代也給出了一個A+B的解決方案:一個電池包里,既有鋰離子電池模組也有鈉離子電池模組,將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭,串聯(lián)、并聯(lián)集成,通過BMS(電池?zé)峁芾硐到y(tǒng))進(jìn)行不同電池體系的均衡控制,優(yōu)勢互補(bǔ)。

(數(shù)據(jù)來源:中泰證券研報(bào))

       優(yōu)勢2:降低造車成本和售價(jià)

       在質(zhì)疑聲中,寧德時(shí)代投入上百億元研發(fā)鈉離子電池,除了在能量密度和安全性的平衡點(diǎn)外,還有一個關(guān)鍵:擺脫原材料成本的掣肘。

       今年5月曾毓群放言“搞一個鈉”之時(shí),電池級碳酸鋰的價(jià)格正一路猛沖,7月底每噸已破10萬元大關(guān),動力電池企業(yè)的產(chǎn)品毛利率持續(xù)下滑。除了價(jià)格暴漲,鋰的全球供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性也讓人不安。記者留意到,由于鋰電池短缺、原材料上漲問題已開始向下游傳遞。多家電池供應(yīng)商紛紛發(fā)出調(diào)價(jià)函,調(diào)高電池價(jià)格,后續(xù)或帶動新能源汽車售價(jià)上漲。為了緩解“電池荒”,許多動力電池產(chǎn)業(yè)都在擴(kuò)產(chǎn),寧德時(shí)代目前也在擴(kuò)大產(chǎn)能,但曾毓群指出,這個過程短則需2~3年,長則3~5年。

       相對而言,鈉資源更豐富、售價(jià)更低。華金證券的研報(bào)表示,自然界的鈉資源存量約為鋰元素的1000倍;鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化后成本較低;按照正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、集流體等成本預(yù)估,鈉離子電池的成本比鋰離子電池的成本減少30%~40%。

       乘聯(lián)會秘書長崔東樹告訴記者,動力電池占整車成本的四五成左右,一旦成本能下去,整車售價(jià)也將更加實(shí)惠。若寧德時(shí)代牽頭,完善了其產(chǎn)業(yè)鏈并開始大規(guī)模量產(chǎn),那么鈉離子電池在材料成本上的巨大優(yōu)勢將迅速映射到相關(guān)產(chǎn)業(yè)之上。

       疑問:材料便宜不必然形成低成本

       "鈉離子"當(dāng)下似乎風(fēng)頭正盛,但何時(shí)能量產(chǎn)裝車,才是更具有現(xiàn)實(shí)意義的事情。事實(shí)上,對鈉離子電池持觀望態(tài)度的業(yè)內(nèi)人士并不少。國內(nèi)一家新能源主機(jī)廠的車型研發(fā)負(fù)責(zé)人認(rèn)為,當(dāng)前鈉原料用于動力電池仍面臨諸多挑戰(zhàn),譬如當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈不完善,僅憑寧德時(shí)代“單槍匹馬”,有可能造成鈉離子電池的成本甚至比鋰電池還高。

       對此,寧德時(shí)代也給出了時(shí)間表:2023年有望將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。“第一代鈉離子電池已經(jīng)開始了與車企和儲能客戶進(jìn)行商業(yè)化合作。”曾毓群表示,未來3~5年內(nèi)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)將會擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,屆時(shí)成本優(yōu)勢便會顯現(xiàn)。基于鈉鹽龐大的儲備量,未來價(jià)格也不會出現(xiàn)類似鋰電池的原料價(jià)格高漲。

       記者也留意到,在國內(nèi),除了寧德時(shí)代,目前只有個別中小企業(yè)在鈉離子電池方面“有所作為”。如中科海鈉去年9月實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的量產(chǎn),電芯產(chǎn)能可達(dá)30萬只/月;格林美今年5月完成對鈉離子電池材料的研發(fā),并送至下游客戶測試;鵬輝能源進(jìn)行了鈉離子電池樣品測試,預(yù)計(jì)年底批量生產(chǎn)。在全球,從事鈉離子電池工程化的公司也有20多家,包括松下、豐田、LG等巨頭公司。不過,整體來看,當(dāng)前鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模依然較小,大部分動力電池的頭部廠商并未將重心放在鈉離子電池上。

       現(xiàn)狀:新能源車爆發(fā)

       突破電池瓶頸是關(guān)鍵

       在碳中和的長遠(yuǎn)目標(biāo)下,動力電池迎來快速發(fā)展時(shí)期。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)集邦科技預(yù)測,2021年全球新能源車的銷售量將達(dá)到435萬輛,年增長率49%。同時(shí),中汽協(xié)預(yù)估,2021年中國新能源汽車總銷量將達(dá)240萬輛。增長迅猛的新能源汽車市場對于電池的需求量巨大,僅國內(nèi)市場,今年前六個月動力電池產(chǎn)量累計(jì)74.7GWh,同比增長217.5%。目前的數(shù)據(jù)來看,鋰離子電池是當(dāng)仁不讓的“牛鼻子”。行業(yè)研究機(jī)構(gòu)彭博新能源財(cái)經(jīng)近日發(fā)布的《新能源展望》年度報(bào)告顯示,2020年,全球動力電池產(chǎn)能只有100Gwh的量級,但到2030年,交通和儲能對鋰離子電池的需求將激增至5.9Twh,這意味著一個超萬億元的新藍(lán)海洶涌而來。

       供需矛盾將逐漸呈現(xiàn)。高工鋰電曾發(fā)布預(yù)測數(shù)據(jù),隨著儲能和出行領(lǐng)域的需求爆發(fā),2030年,鋰資源的供求關(guān)系將趨于緊繃。美國銀行全球研究部的報(bào)告甚至預(yù)測,鋰離子電池最早在2025年將面臨斷供。與此同時(shí),具有突破性的新型鋰離子電池的研發(fā)進(jìn)展也不容易。如特斯拉正研發(fā)的新款46800鋰電池,采用了新的干法電極工藝,雖然稱能“6倍性能提升,成本降低56%”,但馬斯克近期也坦言,這款電池目前只有90%的工藝進(jìn)展順利,且僅能小規(guī)模有限生產(chǎn)。

       我國未雨綢繆,已經(jīng)從政策層面推動新動力儲能項(xiàng)目。6月末,國家發(fā)改委、國家能源局共同發(fā)布《新型儲能項(xiàng)目管理規(guī)范(暫行)(征求意見稿)》,直接叫停電池梯次利用儲能項(xiàng)目。征求意見稿提出,要加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范。

       征求意見稿還規(guī)定,業(yè)內(nèi)儲能將不能用二手電池,電池的更新速度會加快。新建的電化學(xué)儲能電站只能使用新電芯,也將導(dǎo)致成本的大幅度提升。在鋰電池原材料供需緊張之下,此時(shí)低成本鈉離子電池的登場,也算得上適逢其時(shí),一旦其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),將有望取代“二手電池”迅速搶占國內(nèi)甚至海外儲能市場。

       未來:固態(tài)電池被寄予厚望

       除了鈉離子和鋰離子電池,業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,動力電池仍存在很多發(fā)展技術(shù)路徑,包括固態(tài)電池、燃料電池等,正如中汽協(xié)副總工程師許海所說的:“未來仍存不確定性。”

       記者留意到,多種更穩(wěn)定的新形態(tài)電池業(yè)內(nèi)正在積極探索,如當(dāng)前不少車企押寶的固態(tài)電池。蔚來汽車在今年6月發(fā)布了自主研發(fā)的固態(tài)電池包,預(yù)計(jì)將在2022年第四季度實(shí)現(xiàn)商用化。

       LG能源、松下等電池巨頭預(yù)測,2025年至2027年間,全固態(tài)電池就能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化;大眾集團(tuán)、寶馬集團(tuán)也計(jì)劃到2025年就可以推出搭載固態(tài)電池的原型車。

       競爭:車企加入“造電池”角逐

       當(dāng)前,動力電池市場的競爭正愈加激烈,韓國的LG能源對寧德時(shí)代“一哥”的市場占有率虎視眈眈,并曾在今年5月動力電池裝機(jī)量短暫超越寧德時(shí)代,成全球第一名。二線動力廠商也在躍躍欲試,中航鋰電正在迅速擴(kuò)張電池版圖,這家在2018年全年裝機(jī)量還僅為0.71GWh的企業(yè),到2020年已高達(dá)3.55GWh。除此之外,寶馬、吉利、長城、比亞迪等傳統(tǒng)車企也在自建動力電池工廠,和電池供應(yīng)商“搶”市場。長城汽車近日發(fā)布了一款自研的“大禹電池”。有的車企則通過與動力電池廠商完成深度綁定以鎖定產(chǎn)能,如戴姆勒入股賦能科技,大眾入股國軒高科,以此解決被動力電池廠商掣肘的成本問題。

(責(zé)任編輯:子蕊)
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