动力电池如何迎接TWh时代?

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关键词:动力电池

    据市场研究机构估计,到2025年,全球新能源汽车销量将达1640万辆。届时,动力锂离子电池全球需求量将达到1160GWh(109Wh),正式迈入TWh(1012Wh)时代。2021年,我国动力电池产量累计219.7GWh,这意味着未来几年仍是动力电池高速增长期。

    TWh时代,市场结构会如何变化?产业链企业有哪些机会呢?

    市场结构渐趋稳定

    近几年,新能源汽车景气度高涨。2021年,我国新能源汽车销量达到302.9万辆,同比增长143%。在产业链热度推动下,我国动力电池企业也在飞速发展,抢占蓬勃崛起的新能源汽车市场。近几年,装机量位居我国新能源汽车电池前十名的企业名单与其排名一直在发生变化,我国新能源汽车电池企业格局仍未形成。

    一旗力合副总经理肖太明表示,之所以我国动力电池市场排名在持续变化,是因为市场在快速增长中,技术工艺也在不停革新。在这个过程中,谁能把握住市场需求,谁能取得下游厂商信任,就能取得更高的市场份额。

    在当下的阶段,动力电池企业借助技术革新、降低成本取得更大的市场份额仍有机会。等到新能源动力电池进入TWh时代,各企业的竞争格局将趋于稳定。2021年,我国新能源汽车销量同比增长143%,当新能源汽车装机量进入TWh时代,市场增长将放缓,届时,新能源汽车年际增长速度将保持在10%~20%左右,新能源动力电池市场也将出现较为固定的头部企业。

    现阶段,谁会成为TWh时代的头部企业仍不好下定论。不过,肖太明看来,与整机厂商合作的电池厂商将更有机会,布局电芯赛道的汽车整机企业也将具备较强的行业主动权。

    电池大宗化

    TWh时代,动力电池用量增大、技术路线渐趋固定,各个环节材料也将更加标准化,动力电池机器正负极材料和锂盐将具备更多大宗商品特点:同质化,可大批量买卖,可广泛使用。

    电池及其材料的大宗化,对于该领域头部企业来说,将是利好消息。在商品大宗化的情况下,企业话语权与其市场份额息息相关。头部企业具有大体量产品供应能力,电池及其材料大宗化发展,将为此类企业提供更大的利润空间。

    大宗化带来的不仅仅是产品的标准化,也是供应分工的细化,每个供应商将会供应更为细分产品。因此,肖太明认为,对于那些市场份额占有率不高的供应商来说,需要寻找差异化竞争战略,寻找更为细分的市场,向个性化、专业化的方向发展,在较为边缘的领域寻找市场机会。

    少钴、无钴、新材料

    “材料决定电池性能”。中国科学院物理所研究员黄学杰表示,动力电池材料势必将发生变革。

    针对动力电池领域可能带来的技术变革,黄学杰提出了几大技术发展方向:第一,用更少的钴甚至不用钴。第二,用更少的锂供应更大的能量。第三,寻找更低耗能的负极材料。第四,全固态。

    三元锂电池是当前市面上能量密度最大,续航能力最强的电池类型,而钴是三元锂电池的重要原材料。近年来,三元锂电池中的钴含量呈现出逐步下降趋势。从NCM333(镍、钴、锰三种元素含量比为3:3:3)到NCM523、NCM622再到NCM811,三元锂电池中所需的钴含量逐步下降。三元锂电池正极材料中,钴是价格最高的金属。今年以来,钴价已经从每吨50万元以下上涨到每吨55万元左右。

    黄学杰称,当前技术发展有两条路线,一条路线是减钴,将钴的含量从10%向5%降低,将来还有可能将钴含量降至2%~3%。另一条路线是完全无钴。

    关于下一代电池材料,黄学杰表示,很多学校、研究机构都在研究新的材料体系,包括固态电池、新型锂盐、硅碳负极材料等,此类材料存在很多机会,也是研究院关注的重点。

    固态电池是动力电池的发展方向。当前,固态电池的产业化刚刚开始。目前市面上所谓的“固态电池”,只能称为“半固态电池”,只是在现有的锂离子电池中,或多或少加入了部分固态电解质,进而一定程度上提升了电池的安全性。黄学杰表示,当前市面上所谓的“固态电池”“半固态电池”,使用的仍然是常见的动力电池材料,其本质并没有发生改变。

    而到2030年之后,TWh时代来临之际,全固态电池可能会成为行业主流。黄学杰表示,在全固态电池中,当前作为电池电解液主要材料的六氟磷酸锂将会被替换掉,隔膜也会以新的固体电解质的膜的形式出现,负极材料也会发生变化,但正极材料仍很有可能是当前市面上常见的氧化物材料。

    不过,固态电池在最近三年内实现技术突破以至量产的可能性很小,黄学杰表示,当前可暂时忽略固态电池可能带来的变化。

    以氢代锂?

    电动汽车的续航能力、充放电速度是消费者最关心的指标。而这两项指标由构成电芯的正负极材料、电解液材料决定。

    由于以钴酸锂、磷酸铁锂等材料作为正极材料的锂离子电池具有较高的能量密度,含锂材料已成为新能源汽车动力电池正极材料最为常见的选择。例如,比亚迪刀片电池的正极材料选择的便是磷酸铁锂,特斯拉汽车电池选用了三元锂。


    根据测算,每GWh磷酸铁锂电池需要使用大约520吨碳酸锂,目前主流的三元锂电池NCM811型,每GWh电池需要620吨碳酸锂,同时需要750吨镍,100吨钴。此三大类金属的涨价,将极大程度地带来动力电池产业链波动。

    在这种情况下,对金属需求量更小的氢燃料电池是否会成为新能源电池替代方案呢?

    区别与作为储能装置的干电池蓄电池,氢燃料电池更类似于一种发电装置,能够将化学能直接转化为电能。当前,城市地面交通的能量供应以电池为主,氢燃料主要解决的是远程交通的供能问题。在飞机、远洋轮船、长途重卡等交通工具上,氢燃料电池已经实现了比较广泛的应用。

    “氢燃料电池的发展与锂电的发展并不是替代的关系,二者是相互促进的。”真锂研究院首席分析师墨柯表示,“氢燃料电池是一种发电装置,锂电池是一种能量存储装置。在很多实用氢燃料电池作为驱动的运载工具上,能量存储装置同样是需要的。”

    黄学杰同样认为,如果氢燃料电池的市场需求量扩大,不仅不会替代锂电池,还会促进锂电池市场扩大。


    (审核编辑: 智汇闻)