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產業新聞

動力電池如何迎接TWh時代?

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據市場研究機構估計,到2025年,全球新能源汽車銷量將達1640萬輛。屆時,動力鋰離子電池全球需求量將達到1160GWh(109Wh),正式邁入TWh(1012Wh)時代。2021年,我國動力電池產量累計219.7GWh,這意味著未來幾年仍是動力電池高速增長期。

TWh時代,市場結構會如何變化?產業鏈企業有哪些機會呢?

市場結構漸趨穩定

近幾年,新能源汽車景氣度高漲。2021年,我國新能源汽車銷量達到302.9萬輛,同比增長143%。在產業鏈熱度推動下,我國動力電池企業也在飛速發展,搶占蓬勃崛起的新能源汽車市場。近幾年,裝機量位居我國新能源汽車電池前十名的企業名單與其排名一直在發生變化,我國新能源汽車電池企業格局仍未形成。

一旗力合副總經理肖太明表示,之所以我國動力電池市場排名在持續變化,是因為市場在快速增長中,技術工藝也在不停革新。在這個過程中,誰能把握住市場需求,誰能取得下游廠商信任,就能取得更高的市場份額。

在當下的階段,動力電池企業借助技術革新、降低成本取得更大的市場份額仍有機會。等到新能源動力電池進入TWh時代,各企業的競爭格局將趨于穩定。2021年,我國新能源汽車銷量同比增長143%,當新能源汽車裝機量進入TWh時代,市場增長將放緩,屆時,新能源汽車年際增長速度將保持在10%~20%左右,新能源動力電池市場也將出現較為固定的頭部企業。

現階段,誰會成為TWh時代的頭部企業仍不好下定論。不過,肖太明看來,與整機廠商合作的電池廠商將更有機會,布局電芯賽道的汽車整機企業也將具備較強的行業主動權。

電池大宗化

TWh時代,動力電池用量增大、技術路線漸趨固定,各個環節材料也將更加標準化,動力電池機器正負極材料和鋰鹽將具備更多大宗商品特點:同質化,可大批量買賣,可廣泛使用。

電池及其材料的大宗化,對于該領域頭部企業來說,將是利好消息。在商品大宗化的情況下,企業話語權與其市場份額息息相關。頭部企業具有大體量產品供應能力,電池及其材料大宗化發展,將為此類企業提供更大的利潤空間。

大宗化帶來的不僅僅是產品的標準化,也是供應分工的細化,每個供應商將會供應更為細分產品。因此,肖太明認為,對于那些市場份額占有率不高的供應商來說,需要尋找差異化競爭戰略,尋找更為細分的市場,向個性化、專業化的方向發展,在較為邊緣的領域尋找市場機會。

少鈷、無鈷、新材料

“材料決定電池性能”。中國科學院物理所研究員黃學杰表示,動力電池材料勢必將發生變革。

針對動力電池領域可能帶來的技術變革,黃學杰提出了幾大技術發展方向:第一,用更少的鈷甚至不用鈷。第二,用更少的鋰供應更大的能量。第三,尋找更低耗能的負極材料。第四,全固態。

三元鋰電池是當前市面上能量密度最大,續航能力最強的電池類型,而鈷是三元鋰電池的重要原材料。近年來,三元鋰電池中的鈷含量呈現出逐步下降趨勢。從NCM333(鎳、鈷、錳三種元素含量比為3:3:3)到NCM523、NCM622再到NCM811,三元鋰電池中所需的鈷含量逐步下降。三元鋰電池正極材料中,鈷是價格最高的金屬。今年以來,鈷價已經從每噸50萬元以下上漲到每噸55萬元左右。

黃學杰稱,當前技術發展有兩條路線,一條路線是減鈷,將鈷的含量從10%向5%降低,將來還有可能將鈷含量降至2%~3%。另一條路線是完全無鈷。

關于下一代電池材料,黃學杰表示,很多學校、研究機構都在研究新的材料體系,包括固態電池、新型鋰鹽、硅碳負極材料等,此類材料存在很多機會,也是研究院關注的重點。

固態電池是動力電池的發展方向。當前,固態電池的產業化剛剛開始。目前市面上所謂的“固態電池”,只能稱為“半固態電池”,只是在現有的鋰離子電池中,或多或少加入了部分固態電解質,進而一定程度上提升了電池的安全性。黃學杰表示,當前市面上所謂的“固態電池”“半固態電池”,使用的仍然是常見的動力電池材料,其本質并沒有發生改變。

而到2030年之后,TWh時代來臨之際,全固態電池可能會成為行業主流。黃學杰表示,在全固態電池中,當前作為電池電解液主要材料的六氟磷酸鋰將會被替換掉,隔膜也會以新的固體電解質的膜的形式出現,負極材料也會發生變化,但正極材料仍很有可能是當前市面上常見的氧化物材料。

不過,固態電池在最近三年內實現技術突破以至量產的可能性很小,黃學杰表示,當前可暫時忽略固態電池可能帶來的變化。

以氫代鋰?

電動汽車的續航能力、充放電速度是消費者最關心的指標。而這兩項指標由構成電芯的正負極材料、電解液材料決定。

由于以鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等材料作為正極材料的鋰離子電池具有較高的能量密度,含鋰材料已成為新能源汽車動力電池正極材料最為常見的選擇。例如,比亞迪刀片電池的正極材料選擇的便是磷酸鐵鋰,特斯拉汽車電池選用了三元鋰。

不同類型新能源動力電池能量密度

根據測算,每GWh磷酸鐵鋰電池需要使用大約520噸碳酸鋰,目前主流的三元鋰電池NCM811型,每GWh電池需要620噸碳酸鋰,同時需要750噸鎳,100噸鈷。此三大類金屬的漲價,將極大程度地帶來動力電池產業鏈波動。

在這種情況下,對金屬需求量更小的氫燃料電池是否會成為新能源電池替代方案呢?

區別與作為儲能裝置的干電池蓄電池,氫燃料電池更類似于一種發電裝置,能夠將化學能直接轉化為電能。當前,城市地面交通的能量供應以電池為主,氫燃料主要解決的是遠程交通的供能問題。在飛機、遠洋輪船、長途重卡等交通工具上,氫燃料電池已經實現了比較廣泛的應用。

“氫燃料電池的發展與鋰電的發展并不是替代的關系,二者是相互促進的?!闭驿囇芯吭菏紫治鰩熌卤硎?,“氫燃料電池是一種發電裝置,鋰電池是一種能量存儲裝置。在很多實用氫燃料電池作為驅動的運載工具上,能量存儲裝置同樣是需要的?!?/p>

黃學杰同樣認為,如果氫燃料電池的市場需求量擴大,不僅不會替代鋰電池,還會促進鋰電池市場擴大。

責任編輯:姬曉婷


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