鉅大LARGE | 點擊量：587次 | 2022年06月23日
全球鋰電池進化往事：美國"先驅(qū)"，日韓"壯大"，我國"登頂"
風起于青萍之末。三十年前，或許沒人會想到鋰電池會給人類的生活帶來如此巨大改變，如今鋰電池已廣泛應用于電動汽車、電子產(chǎn)品、儲能系統(tǒng)等領域。而其從萌生到壯大，可謂十年傳育，十年發(fā)芽，十年枝繁葉茂。甫入壯年，新生代動力鋰電池又逐漸微瀾成浪。三十多年產(chǎn)業(yè)浮沉，筆墨或難以道盡。但可以嘗試以時間線為軸，以國別和公司為抓手，去描繪鋰電池產(chǎn)業(yè)版圖變遷和公司代際的興衰，以找出競爭制勝的關鍵和益于未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。
01美國篇
都說全球鋰電池是中日韓"三國殺"，但美國其實才是鋰電池技術鼻祖。上世紀70年代初，在全球"石油危機"下，美國政府大力開發(fā)新能源和儲能技術，以減小對石油進口的過度依賴。因此，美國石油巨頭?？松梨诹⒓唇⒀芯繉嶒炇?，招攬了大批物理和化學界優(yōu)秀人才，其中包括斯坦福大學固態(tài)電化學博士后斯坦利?惠廷漢姆。經(jīng)過近五年不計成本以及十分保密的研究后，惠廷漢姆以硫化鈦和金屬鋰為正、負極材料，制成世界上第一塊新型鋰電池。
1976年，?？松梨跒檫@項技術申請了發(fā)明專利，但由于鋰電池仍易燃易爆并未從中獲益。為了解決穩(wěn)定性問題，1980年，牛津大學無機化學實驗室主任約翰?古德納夫帶領項目組，設計出以鈷酸鋰為正極材料的技術方法，極大地提升了鋰電池綜合性能。但古德納夫在向牛津大學申請專利申報時，卻被以應用前景渺茫而拒絕，最終以極低的價格將該設計專利轉(zhuǎn)售給英國原子能科學研究中心。而由于負極材料沒有根本性改善，這項技術回報依舊甚微。
1986年，古德納夫從牛津大學回到得克薩斯大學任教后，相繼研發(fā)了錳酸鋰、磷酸鐵鋰正級材料，從而使他的實驗室匯聚了三種最重要的電池正極材料，成為世界鋰電池"搖籃"。然而，1996年，當古德納夫發(fā)現(xiàn)團隊被日本間諜滲透時，急忙讓得州大學在美國代申請了磷酸鐵鋰技術專利。緊接著，他又和法國科學家米歇爾?阿爾芒共同申請了磷酸鐵鋰包碳技術專利。而這兩項分別專注于制造工藝和商業(yè)化的專利，也是磷酸鐵鋰電池最核心的基礎技術。
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不過，美國人很快將磷酸鐵鋰專利當成了"生意經(jīng)"。當時，阿爾芒正好在加拿大蒙特利爾大學擔任化學系教授，并在當?shù)貏?chuàng)建了由加拿大魁北克水電（H-Q）投資的PhostechLithium公司。因此，H-Q和Phostech（后被德國化工巨頭南方化學收購）成為獲得兩項磷酸鐵鋰關鍵專利的獨家授權單位。后來，由于古德納夫的核心技術已經(jīng)通過各種渠道散布到了世界各地，具備授權的各方搖身變成"聯(lián)盟"，2001年把搞間諜的日本NTT公司告上了。
在嘗到不菲的甜頭后，"聯(lián)盟"開始在全球各地瘋狂搶注專利，并四處出擊謀利。但他們的專利陽謀并非無往不利，反而經(jīng)常遭遇敗績。其中，歐洲專利局更直接和美國撕破臉面，直接宣布裁決撤銷了得州大學在歐洲的磷酸鐵鋰專利擁有權。另外，由于股權背景及牽涉利益較為復雜，"聯(lián)盟"狠起來連自己人也不放過，一度將槍口瞄準美國手持電動工具巨頭B&D和為其供應磷酸鐵電池的A123公司，但隨著走向風口浪尖最終被判決。
所幸的是，由于靠山實力強大，A123沒有大傷元氣。A123于2001年由麻省理工的一位材料科學和工程學教授蔣業(yè)明創(chuàng)辦。剛成立時，A123只有5名員工，美國能源部供應的10萬美元科研經(jīng)費，以及來自學校的0.5克材料。但蔣業(yè)明厲害之處是能將磷酸鐵鋰正極材料制造成均勻的納米級超小顆粒，從而大幅提升電池放電功率。2004年初，在我國地區(qū)太電電能協(xié)助下，A123的粉體材料和第一套電池原型順利量產(chǎn)，并募集到2000萬美元資本，就此奔向坦途。
然而，在A123高歌猛進的2008年，美國次貸。于是時任總統(tǒng)喊出讓制造業(yè)重回美國，并亮出一張王牌——以新能源產(chǎn)業(yè)刺激經(jīng)濟，新增就業(yè)崗位。但回流到美國，A123不得不面對的難題是：投建生產(chǎn)線成本大，招聘當?shù)貑T工成本高，以及產(chǎn)業(yè)鏈配套不足等。最終，即便美國政府供應補貼，A123仍然支出成本高昂，電池越產(chǎn)越多，卻越賣越虧，進而走進死胡同。2012年十月，A123被壓垮宣布破產(chǎn)，并于第二年被我國公司萬向收購。
曾經(jīng)，在行業(yè)先驅(qū)的開拓下，美國握住一手技術先發(fā)的好牌——最先研究鋰電池原理和基礎技術，并擁有最全面和領先的鋰電池技術專利。但由于涉及力量錯綜復雜以及制造業(yè)空心化，美國在推動鋰電池應用及商業(yè)化過程中舉步維艱。而A123的折戟，更是美國鋰電池行業(yè)復興夢破碎的縮影。兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，美國如今已沒有一家純粹的本土鋰電池公司可用。究其根源，盡管美國政策、資金、技術三大要素齊備，但終究還是抵不過逆全球化生產(chǎn)的高成本困局。
0二日本篇
在全球鋰電池技術的探索進程中，日本和美國最為接近同一起跑期，并且"站在美國的肩膀上"取得了舉世矚目的成就。上世紀70年代，日本受全球石油危機的沖擊比歐美有過之而無不及，于是緊急制定了電動汽車計劃，即十年內(nèi)量產(chǎn)20萬輛電動汽車。但因為鎳鎘電池等技術未能突破，日本的電動汽車計劃宣告失敗。這時，日本材料化學巨頭旭化成公司從美國鋰電池技術的研發(fā)進展看到了轉(zhuǎn)機，并在美國原有的鋰電池理論基礎上開始著手研究。
1983年，當美國人為一直找不到合適的負極材料發(fā)愁時，旭化成的科學專家吉野彰采用碳材料代替金屬鋰作為鋰電池的負極，沿用古德納夫的鈷酸鋰正極，從根本上改善了鋰電池的能量密度和使用壽命，并且大幅降低了成本，成為第一個商業(yè)化鋰電池的設計原型。至此，全球鋰電池發(fā)展的標志性貢獻"齊聚"，進而使得吉野彰和惠廷漢姆、古德納夫于2019年同獲諾貝爾化學獎。而借助快速擴張的消費電子和新能源汽車市場，鋰電池產(chǎn)業(yè)開始一路乘風破浪。
1991年，根據(jù)多年開發(fā)相關相關經(jīng)驗，索尼公司率先公布了世界上第一塊商用鋰電池，并裝配在其新款CCD-TR1攝像機中。這款產(chǎn)品一經(jīng)問世便引發(fā)全球矚目，并標志著消費電子產(chǎn)品面貌因此改變。緊接著，索尼又迭代設計出了一款奠定行業(yè)標準的鋰電池——18650電池。第二年，旭化成和東芝成立合資公司，開始生產(chǎn)用于電子產(chǎn)品的鋰電池。同期，美國貝爾實驗室也成功獲得聚合物鋰電池專利，將電解液替換為凝膠狀，從而將鋰電池體積進一步縮小。
由于鋰電池很快大量應用于攝像機、手機、筆記本電腦等產(chǎn)品，日本消費電子業(yè)得以狂飆突進，并橫掃全球、風光無限。索尼也乘勢快速崛起，成為全球消費電子巨頭。1994年，索尼的鋰電池月產(chǎn)量達到了200萬支，而且在不斷擴充產(chǎn)量。同年，松下也開始研發(fā)鋰電池，并在四年后量產(chǎn)了筆記本電腦專用的圓柱形鋰電池等。在索尼、松下等頭部廠商推動下，1998年日本的鋰電池年產(chǎn)量迅速飆升至4億支，在全球鋰電池市場份額占比高達90%。
但進入新世紀，這一形勢卻開始急轉(zhuǎn)直下。2004年，筆記本電腦巨頭東芝在我國的市場份額開始直線下跌；2005年，松下退出歐洲和我國的手機市場。日系公司在消費電子產(chǎn)品領域大潰敗的序幕由此拉開。由于和手機、筆記本電腦廠商互為捆綁關系，日本鋰電池公司的行業(yè)優(yōu)勢也逐漸褪去。作為汽車大國，假如日本堅守車用鋰電池，尚能更好的捍衛(wèi)陣地。但關鍵時刻，日本偏偏點錯了科技樹，從國家層面押注氫燃料動力鋰電池車，導致動力鋰電池遭受冷落。
于是，在2008年金融危機沖擊下，松下遭遇至暗時刻：沖擊手機、等離子平板電視等領域失敗，不但士氣低落，業(yè)績更慘不忍睹，多年來首次由盈轉(zhuǎn)虧，且虧損達40億美元。為了尋找自救之路，松下大膽斥資64億美元收購了TSLA選定的供應商三洋電機，一躍成為全球最大的鋰電池供應商。綁上TSLA戰(zhàn)車，松下持續(xù)多年收獲了海量訂單，進而奠定了全球動力鋰電池霸主地位。不過，松下的擴張并沒有掩蓋日本在全球鋰電池市場份額下降的事實。
相比之下，索尼的鋰電池業(yè)務卻沒有那么幸運。最初，索尼也是將鋰電池當成核心業(yè)務來發(fā)展，并將戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移到了鋰離子聚合物電池上。但受聚合物鋰電池本身的技術瓶頸所困，索尼遲遲不能在技術上取得領先，一直被對手三洋電機壓制。此外，隨著中韓鋰電池公司快速崛起，索尼的電池業(yè)務進一步受到?jīng)_擊。內(nèi)憂外患下，索尼曾經(jīng)數(shù)次試圖轉(zhuǎn)戰(zhàn)車用鋰電池，但均無疾而終。最終，2016年，索尼將電池業(yè)務出售給村田公司，一代傳奇就此落幕。
誠然，在三十余年的鋰電池發(fā)展之路上，日本憑借先發(fā)技術優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化配套能力等，在大力拓展鋰電池應用范圍過程中不斷做大做強，并推動全球消費電子取得前所未有的飛躍。而這又反過來促進了日本鋰電池產(chǎn)業(yè)迅速崛起。但可惜的是，由于戰(zhàn)略失誤及投入決心不足，日本的動力鋰電池并未取得長足發(fā)展，同時消費鋰電池也隨著電子產(chǎn)業(yè)衰退持續(xù)式微。但即便從行業(yè)"霸主"變成"王公"，憑借深厚的技術和研發(fā)積累，日本在鋰電池行業(yè)如今仍占有舉足輕重的地位。
03韓國篇
基于地理位置、歷史淵源和經(jīng)濟發(fā)展等因素考量，韓國似乎向來擅于從日本手中奪取產(chǎn)業(yè)權益。在日本公司曾開足鋰電池印鈔機馬力時，海峽對面的韓國自然看在眼里。當時韓國剛剛在半導體領域完成對日本的反超，怎么會放過利潤豐厚的鋰電池市場？于是，韓國在吸收、引進鋰電池技術后，利用韓國財團優(yōu)勢和國家力量支持，推動代表公司LG化學、三星SDI"雙劍合璧"，快速擴規(guī)模、上產(chǎn)量、壓價格和搶市場，正式挺進日本人"統(tǒng)領"的鋰電池后花園。
當然，韓系公司的自身奮斗也至關重要。1998年，LG化學一腳踏進鋰電池行業(yè)，并成為韓國首個成功量產(chǎn)鋰電池的公司。但面對索尼、三洋這樣的全球性電子公司，LG化學的電池業(yè)務很難達到預期盈利，導致電池事業(yè)陷入危機。2001年，LG集團最高經(jīng)營者會議對電池業(yè)務保留和否爭執(zhí)不休，最終在掌門人具本茂力挺下，LG電池業(yè)務才得以保留并落地生根。鑒于在消費電池領域未能取得突破，LG化學后來便轉(zhuǎn)移賽道，在動力鋰電池上大舉投入資金研發(fā)。
2006年，LG化學在參加通用的電動汽車項目時，因提交樣品有問題而落選。但憑借"不拋棄、不放棄"的精神，LG化學不斷優(yōu)化升級產(chǎn)品，進而成為通用的六家備選供應商之一。后來，面對美國本土廠商A123的強力競爭，LG化學又以更積極、誠懇的態(tài)度和舉措打動了通用，最終被選為Volt電動汽車唯一的鋰電池供應商。自此，LG化學在汽車領域徹底打開局面，一舉斬獲現(xiàn)代、福特、TSLA等大量客戶訂單，成為目前全球和車企合作數(shù)量最多的動力鋰電池公司。
但挑戰(zhàn)也不容忽視。2018年，由于被韓國晚輩SKI搶走大眾的超十億美元訂單，LG化學一怒之下以商業(yè)秘密被竊為由和其對簿公堂。同年，為了應對我國鋰電池公司全面崛起，LG化學先是頻繁報出超低價，然后以"ATL向美國大量出口在我國生產(chǎn)的價格低廉、質(zhì)量低下的電池"為由，向美國國際貿(mào)易委員會申請禁止進口ATL電池。這頗有些"此地無銀三百兩"的味道。但即便盡渾身解數(shù)，相對動力鋰電池和電池材料領域，LG化學在消費電池上的建樹仍相對有限。
和LG化學恰恰相反，三星SDI則在消費電池領域勢不可擋。自1999年起，憑借強大的技術研發(fā)實力，三星SDI在短短數(shù)年內(nèi)，就研制出業(yè)內(nèi)最大容量的1800mAh圓柱鋰電池，全球首個435Wh/L的聚合物電池，以及世界最大容量的2400mAh筆記本電腦圓柱鋰電池等。此外，隨著下游的三星電子終端業(yè)務快速發(fā)展，2010年三星SDI還以20.2%的全球市場份額，一舉超越松下登頂消費鋰電池市場。而這距離三星SDI首次進軍鋰電池行業(yè)僅約十年時間。
后來，三星電子抓住智能手機時代機遇深耕安卓操作系統(tǒng)，并于2012年超越諾基亞成為全球手機銷量冠軍。而上游的三星SDI自然成為最大受益者。以三星GalaxyNote7為例，電池供應鏈中三星SDI占70%的份額，剩下30%的電池由ATL供應。此外，三星SDI的外部渠道也極為廣闊，包括成為蘋果等高端電子產(chǎn)品的長期供應商。基于對三星手機和iPhone的深度綁定，近年來三星SDI消費鋰電池市場份額繼續(xù)擴大，坐穩(wěn)全球消費鋰電池的冠軍寶座。
但遺憾的是，三星SDI在動力鋰電池賽道上卻步履蹣跚。2008年，三星SDI和博世合資成立SBLimotive公司，正式進入動力鋰電池領域。2015年，三星SDI開始大舉發(fā)力動力鋰電池，包括全資收購國際領先的電池公司MSBS，挖角LG化學動力鋰電池技術大拿安順浩，并先后在韓中美歐等地建立動力鋰電池廠。但由于集團層面戰(zhàn)略保守，我國出臺"白名單"政策以及在國際競爭中失利等，三星SDI成為全球頭部動力鋰電池公司中出貨量最少的公司，并逐漸走向衰微。
整體上，假如剖析三星SDI和LG化學能夠快速突圍崛起的原因，一方面在于利用財閥和國家支持參和研發(fā)和整合產(chǎn)業(yè)鏈，同時綁定集團客戶保證產(chǎn)品銷售。另一方面是通過自身奮斗和不斷積累學習，逐步發(fā)展壯大。但很重要一點還在于，多年來他們依托國家級公司的體量，以持久的低價戰(zhàn)略大肆開拓海外市場，甚至不惜采取虧損策略。不難發(fā)現(xiàn)，在取得系列成就后，LG化學和三星SDI的各有所長，剛好構(gòu)成一幅"太極"圖，塑成了韓國鋰電池的整體國際競爭力。
04我國篇
千禧年之際，全球鋰電池行業(yè)格局是：日系公司壟斷市場，韓系公司破門而入，我國公司在門外張望。隨著日本采用鋰電池的電子產(chǎn)品席卷全球，我國公司及科研工作者便從鎳鎘和鎳氫電池賽道切換，開始研究液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池。當時，陳立泉院士實驗室依靠自制設備、國產(chǎn)原材料和自己研發(fā)的技術，完成了第一條18650圓柱型鋰電池的測試生產(chǎn)線，年產(chǎn)量20萬支電池。1999年成立的北京星恒電池公司，即標志著我國正式實現(xiàn)鋰電池的商業(yè)化。
當看見自己的中科院博導陳立泉奮戰(zhàn)在一線時，曾毓群也心潮澎湃，1999年從東莞新科磁電廠辭職，并利用貝爾實驗室的專利授權，在香港成立新能源科技（ATL）。他通過改進電解液配方解決了聚合物鋰電池的鼓包問題，使得ATL的電池產(chǎn)品在全球大賣。不過，2005年，由于行業(yè)掀起價格戰(zhàn)，外資大股東突然撤資，日本電子元件巨頭TDK趁機以低價全資收購ATL，但公司管理層不變。后來，隨著智能手機興起，ATL竟然一口氣做成了全球消費電池老大。
2010年前后，新能源汽車發(fā)展促使動力鋰電池開始在全球風生水起。于是，寶馬試圖和ATL合作生產(chǎn)動力鋰電池，但卻被日方高層拒絕。面對大好機遇，曾毓群毅然從ATL辭職，拉上民族資本入局，于2011年創(chuàng)立了CATL。寶馬核心供應商的背書，加上國內(nèi)政策的大力扶持，CATL迅速拿到了奔馳、大眾、長安、吉利等眾多國內(nèi)外頭部車企訂單。而讓日本人驚訝的是，從動力鋰電池界的嬰兒到一舉擊敗日韓公司成為全球老大，CATL只用了短短7年時間。
CATL的登頂勢必得益于，早期ATL的技術儲備優(yōu)勢，建立起全球領先的動力和儲能電池領域研發(fā)和制造體系，以及制定磷酸鐵鋰電池和三元電池"兩手抓"戰(zhàn)略等。而在發(fā)展戰(zhàn)略層面，這又進一步體現(xiàn)為：崇尚研發(fā)的經(jīng)營信念，精準布局獲取成本優(yōu)勢，以市場需求為導向開發(fā)產(chǎn)品，堅定產(chǎn)品安全底線，以及矢志成為全球NO.1的強大決心。期間，有關公司發(fā)展目標，曾毓群常常掛在嘴邊的一句話就是，"假如我們不是前列，我們就沒有存在的價值。"
而在此之前，比亞迪卻曾長期讓CATL望塵莫及。1995年，比亞迪成立時，靠著進軍日本公司逐步放棄的鎳鎘電池站住了腳。但王傳福沒有就此甘心，后來毅然進入日企主導的鋰電池行業(yè)，并于2000年自主研發(fā)出了鋰電池。和日韓產(chǎn)品相比，比亞迪的鋰電池性價比極高，因而獲得摩托羅拉、諾基亞等手機巨頭大量訂單。眼看比亞迪高歌猛進，自2002年起，三洋電機、索尼急忙發(fā)起了專利阻擊戰(zhàn)。但面對日企的攻勢，比亞迪沒有認慫，選擇硬剛到底。
靠著自研技術的底氣和專業(yè)團隊的支持，比亞迪先是逼得三洋電機和解，而后又讓索尼，在揚眉吐氣同時愈發(fā)強大。2005年，比亞迪第一款磷酸鐵鋰動力鋰電池面世以后，在國內(nèi)動力鋰電池范疇老大的位置上坐了許多年。這也是因為很長一段時間，磷酸鐵鋰都是國內(nèi)主流的動力鋰電池路線。然而，繼比亞迪宣布電池不外售后，2015年我國"白名單"推出時，政策層面對三元鋰電池的精準扶持逐漸明確，一度讓CATL直接坐上火箭，拉開了和比亞迪的距離。
但有關技術路線選擇，王傳福曾表示，比亞迪只有做車載磷酸鐵鋰電池，在世界、在我國才有出路。而他的邏輯是，相比于要使用大量鎳、鈷的三元鋰電池，使用磷酸鐵鋰作為正極材料的電池不僅安全性更好，而且完全不依賴稀有金屬，沒有"卡脖子"的后顧之憂。不過，以往因能量密度較小、續(xù)航能力較差，比亞迪的磷酸鐵鋰電池曾長期被對手壓制。直到2020年，比亞迪推出續(xù)航能力、安全性、使用壽命等指標更好的磷酸鐵鋰刀片電池后，行業(yè)局面才有所扭轉(zhuǎn)。
激蕩近二十年，國內(nèi)公司在鋰電池領域?qū)崿F(xiàn)了從無到有、從弱到強的茁壯成長，并參和到和日韓對手之間的近身搏斗。而在比亞迪、CATL等廠商帶動下，2017年我國鋰電池的市場份額突破60%，徹底超越日韓、穩(wěn)居前列。同時，我國鋰電池的關鍵技術、關鍵材料和產(chǎn)品研究等也均取得突破。誠然，這一成就得益于我國政府的大力扶持及龐大市場基礎。但不難發(fā)現(xiàn)，"白名單"政策取消、補貼退坡后，國內(nèi)部分鋰電池公司已經(jīng)實現(xiàn)"健康"、可持續(xù)發(fā)展。
結(jié)語
人類發(fā)明璨若星河，但有兩項發(fā)明被認為最能推動歷史進程。其中一項是半導體，而另一項就是鋰電池，可見其在現(xiàn)代科技社會的地位之高。有關全球鋰電池的發(fā)展迭代，曾毓群曾形象概括：美國人發(fā)明了鋰電池，日本人把它商業(yè)化，韓國人把它做大，我國人把它做到最便宜，并推向全世界。然而，隨著鋰電池技術不斷迭代升級，競逐遠未結(jié)束，戰(zhàn)火仍將延續(xù)，而最終勝者不僅要依靠強大內(nèi)生力，還得建立起技術研發(fā)"護城河"。至于鹿死誰手，未來方可見真章。
