鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1233次 | 2020年07月24日
鋰離子電池及特斯拉的秘密
特斯拉首席執(zhí)行官埃隆馬斯克在揭幕儀式上,將新車型的帷幕拉了開。特斯拉的半卡車和它的跑車2.0揭開了它們的面紗。
這一天,汽車界震驚了,因?yàn)闊o(wú)論是特斯拉的卡車還是超跑,特斯拉最新款車的規(guī)格已經(jīng)超過了所有人的預(yù)期。
換句話說,特斯拉引爆了新能源車的狂潮。
新能源車:霧霾來(lái)襲下的選擇
2017年的某一天,北京。
霧霾籠罩之下,街上的行人戴著口罩來(lái)去匆匆。
“什么時(shí)候能夠看到藍(lán)天?看起來(lái)真應(yīng)該注意環(huán)保了”小A吐槽了幾句,然后騎上了單車。
當(dāng)環(huán)保成為社會(huì)問題的時(shí)候,新能源車也被列入了日程,無(wú)論在國(guó)家層面還是民眾層面——2017年初,國(guó)務(wù)院公布了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方法》,提出要加快發(fā)展壯大包括新能源汽車在內(nèi)的一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);到2020年,新能源汽車等綠色低碳產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破10萬(wàn)億元,并成為支柱產(chǎn)業(yè)?!斗椒ā芬笾醒雵?guó)家機(jī)關(guān)、新能源汽車推廣應(yīng)用城市的政府部門及公共機(jī)構(gòu)購(gòu)買新能源汽車占當(dāng)年配備更新車輛總量的比例提高到50%以上。
隨后,從設(shè)立積分政策到貸款發(fā)放比例,最后再到多個(gè)城市正式啟用專用號(hào)牌等等,一系列新能源汽車的利好政策相繼出臺(tái),尤其是最近兩個(gè)月,產(chǎn)業(yè)政策體系在加速完善,對(duì)此,我國(guó)政府不惜制定了產(chǎn)業(yè)集中化目標(biāo),在新能源汽車、動(dòng)力鋰電池乃至材料等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)扶優(yōu)去雜。
所有的一切讓人期待,我國(guó)的“特斯拉”什么時(shí)候出現(xiàn)?
有關(guān)特斯拉的最新跑車,特斯拉表示,在短短30分鐘內(nèi),特斯拉的新款特斯拉汽車將能實(shí)現(xiàn)400英里的充電量。特斯拉表示,就像特斯拉現(xiàn)有的超級(jí)充電站網(wǎng)絡(luò)相同,特斯拉將會(huì)有足夠多的充電站,從而實(shí)現(xiàn)全球長(zhǎng)途旅行。
只是,從新能源車空白到將來(lái)的特斯拉最新跑車,我們?cè)趺礃硬拍軌驅(qū)崿F(xiàn)?
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,無(wú)論是特斯拉還是其他新能源車,目前困擾所有新能源車?yán)^續(xù)發(fā)展的核心要素為動(dòng)力鋰電池,甚至或者說鋰離子電池技術(shù)作為目前主流的電池技術(shù),相對(duì)成熟的技術(shù)和近些年產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展更是引得萬(wàn)眾矚目。
特斯拉及動(dòng)力鋰電池的秘密
特斯拉令人膜拜,特斯拉的電池技術(shù)更令人艷羨。
不過,據(jù)記者獨(dú)家調(diào)查顯示,其實(shí)特斯拉并不生產(chǎn)電池,松下才是他們的重要電池供應(yīng)商,成就特斯拉偉大的是其背后獨(dú)立開發(fā)的鋰離子電池管理系統(tǒng),因?yàn)榧偃缯f電池是身體的話,那么電池管理系統(tǒng)就是大腦,這決定了其電池系統(tǒng)的安全性,耐久性和動(dòng)力性。
因此,我國(guó)假如想在新能源領(lǐng)域突破的話,就要突破鋰離子電池及相關(guān)管理系統(tǒng),只是一切并不容易——自1991年全球第一只商業(yè)化鋰離子電池由日本索尼推向市場(chǎng)以來(lái),鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走到其第26個(gè)年頭,在該行業(yè)當(dāng)中,因正極材料不同,鋰離子電池重要分為:磷酸鐵鋰(LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰(NCA),負(fù)極材料重要采用石墨碳材料。
鈷酸鋰作為鋰離子電池的鼻祖,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低,事實(shí)證明其并不適用作為動(dòng)力鋰電池。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn),特斯拉運(yùn)用了號(hào)稱世界上最優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)來(lái)保證電池的穩(wěn)定性。
錳酸鋰離子電池,重要最先由電池公司AESC提出。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風(fēng),由于其價(jià)格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因?yàn)檫@種不溫不火的特性,其逐步被新的技術(shù)所替代。
磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩(wěn)定好,壽命長(zhǎng),且具有成本優(yōu)勢(shì),特別適用于要經(jīng)常充放電的插電式混合動(dòng)力汽車,但其缺點(diǎn)是能量密度一般。
三元鋰離子電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達(dá)最高,但安全性相對(duì)較差。關(guān)于續(xù)航里程有要求的純電動(dòng)汽車,其前景更廣,是目前動(dòng)力鋰電池主流方向,目前比亞迪和寧德時(shí)代都在積極布局三元鋰離子電池。2017年七月特斯拉公布的MODEL3,就是采用松下的21700型的三元(NCA)圓柱形的電池。
石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用較多元化,對(duì)電池性能有諸多提升用途。因此對(duì)動(dòng)力鋰電池性能要求的不斷提升必將拉動(dòng)石墨烯在電池領(lǐng)域的發(fā)展,值得關(guān)注。
鋰回收的需求開始顯現(xiàn),據(jù)預(yù)測(cè),2018年將是車用動(dòng)力鋰電池回收的小高峰。屆時(shí)回收市場(chǎng)將初具規(guī)模,而隨著時(shí)間的推移,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的逐步完善,電池原材料的供應(yīng)源很有可能從礦山轉(zhuǎn)到電池回收公司。
不過,據(jù)專家介紹,21700不是絕對(duì)性能優(yōu)于其他型號(hào),而是物理性與經(jīng)濟(jì)性綜合均衡的結(jié)果。圓柱電芯的物理尺寸新增不止提升能量密度,同時(shí)會(huì)負(fù)相關(guān)影響到循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測(cè)算,容量每提升10%,循環(huán)壽命大約會(huì)降低20%;充放電倍率降低30~40%;同時(shí)電芯會(huì)有20%左右的溫升。如持續(xù)增大SIZE,會(huì)加大犧牲掉安全性風(fēng)險(xiǎn)。
在特斯拉、平板電腦、電動(dòng)汽車等刺激下,從2010年至2017年,我國(guó)的鋰離子電池市場(chǎng)也開始了高速發(fā)展。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2014年,全球鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)??焖侔l(fā)展到6646.5萬(wàn)kWh,是2010年的3倍多。
不過,在該行業(yè)的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域突破,并不是一件容易的事情。
鋰離子電池領(lǐng)域可以投資嗎?
有需求就有市場(chǎng),只是,如今的鋰離子電池行業(yè)對(duì)投資人而言,是一個(gè)好的時(shí)機(jī)嗎?
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2017年以來(lái),鋰電領(lǐng)域涌入大量投資,僅上半年鋰電相關(guān)項(xiàng)目投資就超過1200億元,前三季度國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)量累積達(dá)31.5GWh,而新能源汽車裝機(jī)量?jī)H為14.7GWh左右。
這些投資項(xiàng)目分布在電池、正極材料、隔膜、電解液、銅箔、PACK等各領(lǐng)域,其中隔膜技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷,是國(guó)內(nèi)技術(shù)最薄弱的一環(huán)。而對(duì)相關(guān)的不可再生金屬元素如鋰,鈷等的爭(zhēng)奪勢(shì)必愈加激烈。
不過,就整體而言,在全球的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)當(dāng)中,幾乎是日韓三分天下——憑借產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累,松下、LG化學(xué)、三星SDI依舊是鋰離子電池領(lǐng)域三大巨頭,我國(guó)公司的比例還是很少。不過,近年來(lái)國(guó)內(nèi)比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科等公司相繼完成了各自技術(shù)路線的探索,我國(guó)電池公司正在趕超日韓的過程當(dāng)中。
但是,值得一提的是,在我國(guó)的很多鋰離子電池生產(chǎn)公司當(dāng)中,日韓鋰電設(shè)備引進(jìn)在華占比依舊在提升狀態(tài),這引起了記者的注意,這說明國(guó)產(chǎn)設(shè)備替代進(jìn)口尚未完成,看似我國(guó)是制造大國(guó),但是很多行業(yè)在核心設(shè)備制造上依舊落后于國(guó)外,要時(shí)間及技術(shù)積累,因此,目前日韓仍占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì),要投資人在技術(shù)方面更加注意,不過由于相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的迅速發(fā)展,國(guó)內(nèi)廠商的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)正在顯現(xiàn),因?yàn)樵谘a(bǔ)貼大幅減少、市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大、政策不穩(wěn)定的背景下產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步才是公司可持續(xù)發(fā)展的根本著力點(diǎn)。
另外,在我國(guó)整體動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域120多家公司當(dāng)中,真正能進(jìn)入整車供應(yīng)體系的數(shù)量不超過20家,市場(chǎng)兩極分化嚴(yán)重——其中,前十大公司瓜分了近75%的市場(chǎng)份額,比如寧德時(shí)代和比亞迪兩家市場(chǎng)份額接近50%。
目前,寧德時(shí)代半年估值飚500億,產(chǎn)值超比亞迪,并積極布局三元?jiǎng)恿︿囯姵?,?chǔ)備全固態(tài)電池技術(shù)。比亞迪從專攻磷酸鐵鋰到布局三元?jiǎng)恿︿囯姵?,并打造電池整車全產(chǎn)業(yè)鏈。
只是,這些公司假如繼續(xù)往上游走的話,就會(huì)面對(duì)松下等公司的高度警惕競(jìng)爭(zhēng)——資料顯示,松下長(zhǎng)期積淀,是圓柱形電池領(lǐng)先者;LG化學(xué)揚(yáng)長(zhǎng)避短,打造軟包龍頭公司;三星SDI后發(fā)制人,躋身方形電池龍頭。
無(wú)論哪一家,都不是能輕易突破的。
“動(dòng)力鋰電池行業(yè)看起來(lái)一片繁榮,但是其實(shí)是龍頭規(guī)模化效應(yīng)不斷提升,行業(yè)正在殘酷的洗牌當(dāng)中,同時(shí),在政府產(chǎn)業(yè)集中化的引導(dǎo)之下,未來(lái)行業(yè)或許只剩下四五家公司?!蹦硠?dòng)力鋰電池領(lǐng)域相關(guān)人員對(duì)記者表示,這個(gè)行業(yè)的投資應(yīng)該慎重選擇,并不是看上去那么繁榮,”隨著各公司不斷擴(kuò)能,結(jié)合不穩(wěn)定的政策,產(chǎn)量過剩問題將被進(jìn)一步放大,直接影響就是利潤(rùn)壓縮、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。且高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)量不足,低端產(chǎn)量過剩問題顯現(xiàn),使得行業(yè)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)加速上升。”
鋰離子電池行業(yè),看起來(lái)很美。