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新能源汽車運行路上的鋰電池之爭

小米宣布造車的時候,中國有超過400萬輛電動汽車在路上跑。

馬斯克曾斷言,電池是未來智能電動汽車的關鍵。對於智能電動汽車來說,動力電池無疑是核心硬件,就像發動機之於內燃機汽車壹樣,這也是當代安培科技有限公司崛起的契機。

動力電池市場呈現馬太效應,當代安培科技占據市場領先地位。

1.國際競爭:爭奪動力電池的主導權

去年,當代安培科技有限公司在國內市場的裝載量為12.22GWh,占比超過52%,第二名比亞迪僅為12.9%,但當代安培科技有限公司並不是最早開始鋰離子電池商業化的公司。

日本曾經長期擁有鋰離子電池的先發優勢。1991年,索尼聯合旭化成發布了首款商用鋰離子電池,首次用於相機;2014年,日本科學家彰吉野做出了第壹個現代商用鋰離子電池的原型裝置,被視為鋰電池的先驅。

落後於日本的中國和韓國正在追趕電子制造業的發展。三星、LG壹方面發展自己的消費電子業務,壹方面生產配套電池;中國電池制造商利用其價格優勢推動鋰離子電池的低成本普及。在比亞迪進入汽車行業之前,其主營業務是消費電池,當代安培科技有限公司脫胎於消費電池公司ATL。

隨著混合動力汽車的普及,松下進入動力電池領域,中韓企業也轉向技術壁壘更深、利潤更高的動力汽車領域。東南亞也成為全球鋰電池生產的核心區域。

華安證券報告稱,動力電池全球領軍企業當代安培科技有限公司2020年全球市場份額將達到25%,國內市場份額保持半壁江山。中國的電動車市場發展最快,規模最大,關鍵在於電池。目前全球電池產能約80%在中國,中國電池企業還在海外擴張。

中國企業在新能源汽車領域能夠突飛猛進,離不開政策的支持。

2010中國政府開始對新能源汽車進行補貼,逐漸讓行業形成了壹種邏輯慣性,即補貼政策的走向往往決定了市場上使用的動力電池產品類型。“因為政策補貼會影響熱銷機型,自然會對電池廠商產生影響。”壹位新能源汽車市場人士解釋,“比如2011年,政府將使用國外動力電池的產品從新能源汽車補貼名單中剔除,使得包括松下、LG、ATL在內的壹批國外動力電池企業競爭優勢大打折扣。”

國外電池企業被政策拒之門外,這給當代安培科技有限公司創造了新的機會,在壹定程度上。在政策支持和日本技術背景下,當代安培科技有限公司僅用了6年時間,就成為2017年卡車載重量世界第壹。

目前,鋰電池產業已經初具規模。總體來看,東亞三國占據了技術優勢,其他國家要超越並不容易。但在更嚴格的環保要求和落後的電動車市場影響下,歐美不得不做出改變。

彭博發布的統計數據顯示,2020年全球新能源汽車銷量將達到324萬輛,歐洲為1.39萬輛,中國為1.33萬輛,美國僅為32.8萬輛。沒有了特斯拉,美國的新能源汽車市場其實是在走下坡路。

如果沒有特斯拉,美國新能源汽車市場實際上將會衰落。

對此,美國總統拜登在5月8日的壹次演講中表示,汽車公司和電池公司應該在美國生產相關產品,同時加大新技術研發的投入,以趕上中國。根據其3月底提出的“美國就業計劃”,美國將在電動汽車上投資6543.8+074億美元。

歐洲的布局更加深刻。早在2017年,歐洲就意識到電動汽車的大潮已經落下,固守傳統的賽道已經沒有用了,開始布局“電池計劃”,為電動汽車行業提供資金援助,尤其是電池生產研究項目。

現在歐洲有多家初創電池公司,Northvolt是最受歡迎的壹家。公司成立於2017年3月,2019年獲得10億美元融資,獲得歐洲車企支持。繼去年Northvolt獲得寶馬20億歐元訂單後,今年還包括大眾未來十年累計6543.8+04億美元的電池訂單。

此外,與過去基於產業原因發展新能源汽車不同,加快節能減排,幫助實現二氧化碳排放峰值和碳中和(即碳排放總量為零),成為新能源汽車發展的新動力。

截至目前,歐美、中國等全球主要經濟體都給出了推進低碳轉型、能源轉型、電氣化的時間表。2019年底,歐盟發布了歐洲綠色協議(European Green Deal),聲明到2050年實現碳中和。2020年9月,中國承諾在2030年和2060年二氧化碳排放峰值時實現碳中和。美國新總統拜登上任後,也承諾到2050年實現碳中和。在綠色政策的引導下,資本將青睞電動汽車、氣候科學、清潔能源等領域。

但是,要想趕上中日韓,歐美還需要努力。“歐洲等國家還是覺得技術落後,但五年後就不壹定了。”壹位熟悉鋰離子電池的研究人員表示,鋰離子電池背後的科學技術30多年來基本沒有變化。“如果沒有大的突破,基於科研優勢,歐美等國家很可能在2025年後成為另壹股力量。”

2.車企湧入:能不能把電池成本降下來?

除了電動車產業鏈的爭奪,還有車企對自產電池的熱衷。

65438+去年2月,蘋果首款電動汽車Apple Car原型車被曝光在美國加州上路測試,首款車型將於今年9月上市。很容易理解妳對制造汽車感興趣。畢竟這是壹個2萬億美元的巨大市場。更引人註目的是,蘋果制造的汽車將使用獨家的“突破性電池技術”。

據路透社報道,這種電池技術是蘋果汽車制造戰略的核心。"這有望大大降低電池成本,延長汽車壽命."。為此,蘋果計劃采用獨特的單電池設計,讓所有電池直接融合在壹起,從而消除傳統電池組中電池之間的空間浪費。動力電池結構基於單個電芯,封裝成電池組,然後安裝在車輛上。蘋果的電池設計可以在同樣的空間內使用更多的電池材料,實現更長的續航時間。

蘋果去年被反復告知要造車。

增加續航裏程,更貼合消費者習慣,是頭部車企涉足電池研發的原因之壹。充換電基礎設施難以滿足電動汽車的發展,這就需要車企通過提高電池能量密度,增加續航裏程,為用戶提供與駕駛燃油車相同的體驗。

今年6月5438+10月,SAIC新創品牌“智極汽車”宣布,電池采用“加矽補鋰”最新技術,續航裏程1000公裏。緊接著,廣汽集團旗下的廣汽阿亞恩也宣稱擁有全新的動力電池技術:石墨烯基超快充電電池可在8分鐘內充滿,矽負極電池可續航1000公裏。電池也已經通過了射擊實驗的軍用標準安全認證,但遇到了中科院院士的壹系列質疑,能否應用於地面仍存疑。

降低成本是車企造車的另壹個動力。汽車行業仍然是壹個低利潤、資本密集型的行業,汽車企業自建供應鏈並實現量產的非常少見。壹旦實現整車規模化生產,如果電池技術有所突破,造車成本將大大降低。據統計,電池的成本約占電動汽車總成本的30%-40%。車企采購電池後才生產電池組,比直接采購電池組更劃算。

“業內有個* *知識,車企自己生產電池的門檻是新能源產品產量要達到50萬臺。為了實現穩定供應,車企壹般會考慮自己生產電池。”前述汽車行業員工表示。

奧迪公司進入電池行業,提出了“標準電池”的概念

今年3月,奧迪ag提出了“標準電池”的概念,稱電池系統不再被視為壹個獨立的部件,汽車需要圍繞電池進行設計。計劃2023年量產,到2030年,80%以上的車型將裝載標準電池,從而達到規模縮減的效果。

根據咨詢公司Benchmark Mineral Intelligence的數據,在過去的10年中,鋰離子電池的價格下降了近90%,去年降至每千瓦時約110美元。當代安培科技股份有限公司2020年財報顯示,電池價格從2018年的1150元/千瓦時下調至2020年的890元/千瓦時。

但平均而言,電動汽車仍比傳統汽油車貴30%。壹些分析師認為,三年內,動力電池的成本將從目前的每千瓦時65,438+060美元降至65,438+000美元以下,達到與傳統汽車的“成本平價”。壹旦抹平成本差距,電動汽車需求將進壹步加速,電池需求也將井噴。既能降低成本,又能減少對電池廠商的依賴,顯然更有利於其未來的良性發展。

3.固態電池研發:電池玩家進入“最後遊戲”

2020年以來,鎳、石墨、鋰、鈷、銅等原材料受海外疫情影響,供應不足,價格上漲;疊加需求端火熱,鋰電池價格意外上漲。

據中汽協最新統計,今年6月5438-4月全國新能源汽車累計銷量73.2萬輛,同比增長249.2%,帶動動力電池裝機量同比增長約241%。據SNE研究公司統計,壹季度海外市場動力電池裝機量增長96%。

原材料的上漲導致電池降低成本的時間推遲。

每輛電動汽車的動力電池大約需要20千克鎳(特斯拉Model 3為30千克)、20千克鈷和60千克鋰化合物。如果原材料價格上漲到2018的水平,鋰電池每千瓦時100美元的目標將推遲到2026年。

這也將加速新電池材料的開發和電動汽車基礎技術的升級。5月23日,據當代安培科技股份有限公司董事長曾玉群透露,當代安培科技股份有限公司將於今年7月左右發布鈉電池。國泰君安證券分析,發展鈉離子電池是三元高鎳技術路線的補充,也可以減少對鋰資源的依賴。

目前,壹些車企選擇使用價格更低、安全性更高的磷酸鐵鋰電池來增強競爭力。但相比三元電池,磷酸鐵鋰電池由於安全性更好、使用壽命更長、成本更低而增長迅速,但能量密度和高低溫性能略差。在低溫下,配備磷酸鐵鋰電池的汽車續航裏程可能會減半。這是由電池材料特性決定的,目前沒有解決方案。

汽車行業渴望的“全能電池”就是固態電池。固態電池是指用固體電解質代替電池中的電解液和隔膜。正極系統變化不大,負極是金屬鋰。

大眾電池中心負責人弗蘭克·布洛姆(Frank Blome)將固態電池描述為鋰離子電池的“最後壹局”。

他解釋說,固態電池的能量密度更高,更安全,高低溫性能更好。“它們可以使用更長的時間,電池單元可以堆疊,就像墻上的磚塊壹樣,這使得它們更容易適應不同的汽車設計;固態電池可在10分鐘左右充滿電,能量密度更高,可提供雙倍或更多續航裏程。同時,他們將需要更少的銅和鋁,石墨和鈷可以完全消除,回收固態電池是壹個更簡單、更安全的過程。”

世界各地的公司目前都在專註於固態電池的研發,爭奪新領域的主導地位。

2021 1 19,當代安培科技有限公司公布了兩項與固態電池相關的技術專利。5438年6月+2020年2月,《日經新聞》報道稱,豐田在固態電池研發方面處於領先地位,擁有數千項專利,居世界第壹,並計劃於2021年推出固態電池試驗車,開展性能測試。

固態電池和液態電池的工作原理沒有區別。固態電池走的是三元鋰電池的路線,壹個重要的創新就是電解液從液體電解液變成了固體電解液。但成本的經濟性永遠是不可回避的部分,這也決定了整車的價格。產品從研發、量產到應用都需要市場的驗證,未來合理的經濟性可能是固態電池大規模預估的前提。業內人士預測,固態電池的合理量產時間為5年後,大規模應用時間為6-10年後。

4.謀求長遠發展:構建上下遊良性循環。

動力電池產業鏈上遊涉及鈷、鋰、稀土等礦產資源,下遊涉及動力電池的回收和梯級利用。如果要實現降低新能源汽車成本的目標,僅僅考慮降低生產端的成本是不夠的。探索電池資產的循環利用,建立良性循環,更有利於電動汽車行業的長遠發展。

在回收階段,對報廢的動力電池進行收集、儲存、檢測、拆解等處理步驟,對合格的電池進行分步回收,而不合格的電池則可以拆解回收再利用。動力電池容量衰減20%後,不再適合電動車使用,但可以循序漸進使用。比如退役的磷酸鐵鋰電池可以繼續用於低速電動車和儲能電站。

退役電池的另壹種處置方式是拆解回收,主要針對含鎳、鈷、錳的三元電池。高效率的回收可以部分緩解我國動力電池稀缺資源的需求。根據預測,到2025年,我國動力電池用鈷和鎳的回收量分別約為1.6和3.7萬噸,約占當年我國動力電池用鈷和鎳需求量的61%和17%。同時,鈷價格昂貴,回收利用也可以降低電池企業的材料采購成本。

據測算,到2025年,我國梯級利用和回收總市場規模將達到約6543.8+03億元。

但目前由於電池行業缺乏統壹標準和技術壁壘,電池的回收仍處於探索階段,規模有限。

“比如在電池梯隊利用方面,退役電池檢測是保證梯隊產品安全的重要環節。但由於缺乏車端電池的狀態數據,退役電池檢測項目多,成本高,所有參與企業都處於虧損狀態。”中國電動汽車100研究部委員會主任朱進博士表示,“目前上下遊仍未連接,生產標準和技術仍需進壹步研究。國家監管層面也需要制定強制性標準和規範,避免電池回收。

2020年,國務院發布了《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035)》,為中國新能源汽車產業未來十五年的發展指明了方向。在該計劃中,提出要解決關鍵技術問題,並鼓勵車輛操作系統和動力電池的開發和創新。

在政策的大力支持下,消費者的購買意願快速提升。在政策和市場需求的雙重驅動下,鋰電池行業內自然會出現新的技術突破。但如果產業鏈上下遊不能建立更環保的循環模式,就會偏離清潔環保新能源汽車的初衷。