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動(dòng)力電池的“備胎”故事:鋰不夠,鈉來湊?

2021-07-29 08:47:14 阿爾法工場(chǎng)研究院   作者: 聶來斌  

一旦海外鋰礦進(jìn)口被掐斷,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)將面臨比華為更嚴(yán)峻的考驗(yàn),可以說毫無緩沖期可言。

1996年,通用汽車(NYSE:GM)搞了個(gè)新玩意:命名為EV1的純電動(dòng)汽車。

這款車的外形時(shí)髦,內(nèi)飾精致,搭載鉛酸電池,用220V的家用電源,三個(gè)小時(shí)即可充滿。但卻有個(gè)致命的問題:雙短。

所謂雙短,一是續(xù)航短,加滿電,只能勉強(qiáng)開100公里出頭,從北京跑不到天津。二是壽命短,如果“日行一百”,只能堅(jiān)持四年。

作為造車?yán)蠋煾担ㄓ貌皇遣恢肋@玩意不行。這實(shí)在是個(gè)無奈選擇——當(dāng)?shù)卣闩欧欧ò柑崃藗€(gè)要求,在加州銷售汽車的公司,必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)銷售一定比例的電動(dòng)車。

通用深知EV1的短處,因此對(duì)“百里快樂王”的策略是只租不售。即便如此,在出生后的9年里,EV1也只生產(chǎn)了1100輛。2005年5月13日,最后一批EV1登上拖車,被拉進(jìn)了拆車廠。

EV1與公路永別,但人們對(duì)電動(dòng)汽車的關(guān)注,卻并未因此而衰。在電動(dòng)車路線上,電池問題的解決,被視為“三大電”的明珠。2017年,特斯拉推出采用鋰電池的“Roadster”車型,對(duì)外宣稱續(xù)航里程近1000公里,再次將電動(dòng)車推向臺(tái)前。

在此后的幾年里,電動(dòng)車是最火爆的產(chǎn)業(yè)。在世界各國(guó)的“碳中和”目標(biāo)下,不使用化學(xué)燃料的電動(dòng)車獲得了更大空間,也給產(chǎn)業(yè)鏈上的電池供應(yīng)商帶來了大考驗(yàn)——除了提供更好的電池,電池產(chǎn)能也是個(gè)現(xiàn)成問題。

這是為什么?如果電池有供需缺口,解決方案是什么?

01 全球都缺“新石油”

動(dòng)力電池之于電動(dòng)車,相當(dāng)于汽油與燃油車的關(guān)系,重要程度不言而喻。

2021年7月中旬,某造車新勢(shì)力TOP5企業(yè)董事長(zhǎng)為拿到動(dòng)力電池,在寧德時(shí)代(525.050, 30.05, 6.07%)蹲守一周。頭部企業(yè)拿貨尚且如此困難,動(dòng)力電池短缺程度可見一斑。

根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù),2021年6月新能源汽車銷量為25.6 萬輛,同比增長(zhǎng)1.4倍。

只上半年,新能源車銷量達(dá)120.6萬輛,同比增長(zhǎng)2倍。據(jù)此預(yù)計(jì),新能源乘用車全年銷量超過240萬輛,同比近乎翻倍。

新能源汽車日益龐大的市場(chǎng)缺口,給動(dòng)力電池企業(yè)帶來確定性增量市場(chǎng)。據(jù)蓋世汽車不完全統(tǒng)計(jì),2021年一季度,寧德時(shí)代、比亞迪(236.500,-2.21, -0.93%)、國(guó)軒高科(50.140, -1.37, -2.66%)、中航鋰電等動(dòng)力電池企業(yè)相繼公布了20多個(gè)動(dòng)力電池相關(guān)新投建項(xiàng)目,投資高達(dá)1600多億元,建設(shè)年產(chǎn)能超過350GWh。

億緯鋰能(104.720, 0.31, 0.30%)加碼押注,斥資24.5億元投建5條不同類型鋰電池生產(chǎn)線,累計(jì)產(chǎn)能約為12.2GWh。

即便如此,動(dòng)力電池產(chǎn)能還是面臨巨大缺口。全球新興能源市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNE Research預(yù)測(cè),到2023年,全球電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的需求達(dá)406千兆瓦時(shí)(GWH);而動(dòng)力電池供應(yīng)預(yù)計(jì)為335千兆瓦時(shí)(GWH),缺口比例約為18%。

千萬不要以為這個(gè)缺口會(huì)被時(shí)間填平,到2025年,這一缺口將擴(kuò)大到約40%。

這其中的原因,便是動(dòng)力電池所需的鋰原料緊缺。

作為鋰礦資源下游主要需求方,動(dòng)力電池的爆發(fā)自然帶動(dòng)鋰礦資源需求共振提升。以現(xiàn)有增速來看,興業(yè)證券(9.020, -0.07, -0.77%)預(yù)測(cè)2025 年鋰鹽需求或達(dá)到138萬噸LCE,年均復(fù)合增速或接近29%。

從鋰礦的現(xiàn)有儲(chǔ)量看,全球近91%的儲(chǔ)量主要分布在智利、阿根廷、美國(guó)、津巴布韋、葡萄牙、澳大利亞、中國(guó)、加拿大和巴西等9個(gè)國(guó)家。

截至2020年,我國(guó)鋰資源量為510萬噸,占全球總資源量的5.94%;鋰資源儲(chǔ)量為150萬噸,占全球總資源儲(chǔ)量的7.12%;2020年中國(guó)鋰金屬產(chǎn)量為1.4萬噸,折合約7.5萬噸LCE,占全球總產(chǎn)量的17.03%。

中國(guó)是鋰鹽加工大國(guó),但鋰資源卻高度依賴進(jìn)口。2019年國(guó)內(nèi)利用自身的鋰資源加工的基礎(chǔ)鋰鹽僅為6.5萬噸,其余鋰精礦依賴進(jìn)口,共進(jìn)口172萬噸鋰輝石精礦,且進(jìn)口礦石主要都來自澳大利亞。

雖然經(jīng)過國(guó)內(nèi)從業(yè)企業(yè)多年布局,贛鋒鋰業(yè)(178.000, 1.11, 0.63%)、天齊鋰業(yè)(86.140, -3.86, -4.29%)等紛紛入股海外鋰礦,試圖保證鋰礦供給暢通。但是求人終歸不如求己,在鋰礦石資源高度依賴進(jìn)口的前提下,終究存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。一旦因?yàn)槟承┩獠恳蛩貙?dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)持股礦場(chǎng)停止供貨,國(guó)內(nèi)鋰礦供應(yīng)勢(shì)必會(huì)出問題。

故此,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池領(lǐng)域亟需尋求新技術(shù),緩解動(dòng)力電池產(chǎn)能不足和鋰礦資源供給不足等問題。采用“鈉離子”技術(shù)的蓄電池應(yīng)運(yùn)而生。

02 跳出安全圈,嘗試新材料

從目前披露的消息來看,鈉離子電池最遲已經(jīng)于2020年量產(chǎn),現(xiàn)階段已經(jīng)在儲(chǔ)能領(lǐng)域落地。

今年6月中旬剛上市的愛瑪科技(42.840, -1.40, -3.16%),7月份在經(jīng)銷商大會(huì)上宣布推出鈉離子電池,未來將用于電動(dòng)兩輪車。而鋰材料動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代,如今正在推動(dòng)鈉離子電池向動(dòng)力電池領(lǐng)域拓展。

2020年,中科海鈉量產(chǎn)了全球首款具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品化鈉離子電池。今年6月底,中科海鈉和山西新陽清潔能源主導(dǎo)的,1MWh鈉離子儲(chǔ)能系統(tǒng)在山西落地。

針對(duì)目前已經(jīng)落地的儲(chǔ)能領(lǐng)域,在鈉離子儲(chǔ)能系統(tǒng)落地之前,主要采用容量衰減至80%以下,驗(yàn)證過安全可靠的動(dòng)力電池,即依法依規(guī)強(qiáng)制報(bào)廢的鋰電池。這種情況下,大批沒有通過安全驗(yàn)證的廢舊電池就只能淘汰。

根據(jù)GGII材料,2018年動(dòng)力電池回收總量中,用于梯次利用的電池量為2460噸,總回收拆解的電池量為10.93萬噸。由此可見,在電池回收領(lǐng)域,梯次利用的規(guī)模遠(yuǎn)低于回收拆解的規(guī)模。

被淘汰的動(dòng)力電池,只能回收其內(nèi)部鎳、鈷、錳以及鋰等礦材料;但由于鋰離子電池正極中的金屬離子、負(fù)極的碳粉塵,以及電解質(zhì)中的強(qiáng)堿和重金屬離子,在回收時(shí)對(duì)技術(shù)水平要求極高,稍有不慎就會(huì)危害環(huán)境和工作人員身體健康。

以目前技術(shù)來看,鋰電池制作過程中,電極材料中夾帶的非電解液和塑料,在回收必需的焙燒過程中,必然會(huì)分解出含氟、氯等危害物的氣體。故此,無論是從保護(hù)環(huán)境角度,還是保護(hù)從業(yè)人員角度出發(fā),鋰電池制備技術(shù)都亟需升級(jí),或者直接選取新材料制備儲(chǔ)能用電池。

鋰離子電池目前在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用,主要集中在電動(dòng)汽車和電動(dòng)二輪車領(lǐng)域。就電動(dòng)汽車而言,鋰離子電池經(jīng)過充分驗(yàn)證的工作效能,得到眾多廠家的信賴。鈉離子電池作為新興事物,自然難以撼動(dòng)其堅(jiān)固的市場(chǎng)地位,但是對(duì)于續(xù)航里程要求更低的電動(dòng)二輪車而言,無疑是絕佳的使用場(chǎng)景。

在7月18日,浙江杭州發(fā)生的一起電動(dòng)自行車自燃事件中,坐在后座的女孩被燒成重傷。

有消息稱,該自燃電動(dòng)自行車所用電瓶,很可能是強(qiáng)制報(bào)廢的回收電池。電動(dòng)自行車企業(yè)之所以采取這種電池,無非是為了謀取更大的利益而鋌而走險(xiǎn)。如果有性價(jià)比更高,安全效能更強(qiáng)的替代品,是否可以有效降低這種情況的發(fā)生?

鈉離子電池在自然界分布廣泛,成本控制較鋰電池更為容易。

以11.5KWh為標(biāo)準(zhǔn),如果用錳酸鋰正極,配石墨負(fù)極用于鋰離子電池,成本為1022美元;鋰元素占比約為4.3%,對(duì)應(yīng)的錳基正極,鈉只需4.57美元,大幅節(jié)省38.95美元,由此帶來正極成本下降4%左右。從而推動(dòng)電解質(zhì)鹽、過渡金屬、有機(jī)源材料等原材料成本共振下降。

至于鈉離子電池最高能量密度為150Wh,較鈉離子電池低50Wh;但是對(duì)于短途代步的電動(dòng)二輪車而言,在大幅降低生產(chǎn)成本,且能維持與鋰電池較為相似的續(xù)航里程情況下,在電動(dòng)二輪車賽道大范圍普及鈉離子電池存在明顯可能性,愛瑪科技或許正是第一個(gè)吃螃蟹的人。

將鋰離子電池從應(yīng)用場(chǎng)景要求更低的電動(dòng)二輪車中解脫出來,對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池而言,無疑是提升了鋰礦供給集中度,從而緩解國(guó)內(nèi)鋰礦供應(yīng)不足的問題。

而在儲(chǔ)能領(lǐng)域,鈉離子儲(chǔ)能系統(tǒng)的落地,已經(jīng)客觀反映出監(jiān)管層對(duì)于鈉離子與鋰離子電池的功能劃分;即推動(dòng)鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的商用,弱化現(xiàn)階段鈉離子電池與鋰離子電池的成本差距問題。

如此看來,鈉離子電池相較于鋰離子電池而言,并不屬于同一競(jìng)爭(zhēng)賽道。鈉離子電池主要應(yīng)用場(chǎng)景,并不涉及目前鋰離子主要面向的動(dòng)力電池領(lǐng)域。反而伴隨鈉離子電池的普及,可以為鋰離子電池節(jié)省面向電動(dòng)二輪車的產(chǎn)能,從而加大對(duì)動(dòng)力電池的產(chǎn)出,換取更大的利潤(rùn)。

03 電池界的“海思備胎”

盡管鈉離子電池,目前主要面向電動(dòng)二輪車和儲(chǔ)能領(lǐng)域,但不代表其不能運(yùn)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域。

實(shí)際上,鋰電池自1997年至今,生產(chǎn)工藝一直停滯不前,針對(duì)鋰元素化學(xué)性質(zhì)活躍,提純難度大,回收難度大的工藝瓶頸一直沒有突破。儲(chǔ)量更大,化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的鈉元素成為替代之選。而且鈉和鋰從化學(xué)性質(zhì)上較為相似,可以迅速套用鋰電池技術(shù)。

更為關(guān)鍵的是,因?yàn)殁c元素化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定,對(duì)寒冷天氣具有更好的耐受度,大幅降低寒冷天氣掉電的可能。即便是零下20度的環(huán)境中,鈉電池的電解質(zhì)仍然能夠穩(wěn)定放電。

故此,在未來鈉離子電池技術(shù)成熟時(shí),無論是電子產(chǎn)品,還是電動(dòng)汽車,都有更為廣泛的適用范圍。

比如在我國(guó)東北、內(nèi)蒙以及青藏高原等寒冷天氣居多的地區(qū),電動(dòng)車普及度較低;且某些大牌手機(jī)因環(huán)境溫度較低,導(dǎo)致電池電壓低于正常使用電壓,從而無法開機(jī),影響正常使用。

人無遠(yuǎn)慮,必有近憂,對(duì)于企業(yè)而言也一樣。尤其是做大做強(qiáng)之后的細(xì)分賽道頭部企業(yè)。寧德時(shí)代之所以極力推進(jìn)鈉離子電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用,或許正是看到了近年來華為的遭遇。

海外限制華為的芯片供應(yīng),華為掏出“備胎”海思麒麟芯片,直接封鎖華為芯片供應(yīng),華為則直接拿出鴻蒙系統(tǒng)和你講“萬物互聯(lián)”。

專注動(dòng)力電池領(lǐng)域的寧德時(shí)代,今年6月份動(dòng)力電池裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到49%,依照目前不斷擴(kuò)產(chǎn)的趨勢(shì),該數(shù)據(jù)有望進(jìn)一步提升。

而根據(jù)SNE Research數(shù)據(jù),2020年寧德時(shí)代在電動(dòng)汽車上的裝機(jī)量為34GWh,市場(chǎng)份額達(dá)24.82%,排名全球第一。LG新能源裝機(jī)量為31GWh,市場(chǎng)份額22.63%,緊隨其后。

今年前五個(gè)月,寧德時(shí)代依然以22.1GWh的裝機(jī)量和27.1%的市場(chǎng)份額名列第一,LG新能源以21.7GWh的裝機(jī)量和26.6%的市場(chǎng)份額排名第二。顯然,寧德時(shí)代已經(jīng)對(duì)海外競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)形成優(yōu)勢(shì),疊加比亞迪等國(guó)內(nèi)其他企業(yè)的占比,國(guó)內(nèi)企業(yè)在全球動(dòng)力電池領(lǐng)域較海外企業(yè)有明顯優(yōu)勢(shì)。

但這種優(yōu)勢(shì),是建立在鋰礦自給率只有20%的基礎(chǔ)上,一旦海外鋰礦進(jìn)口被掐斷,以寧德時(shí)代為代表的國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè),將面臨比華為更嚴(yán)峻的考驗(yàn),可以說毫無緩沖期可言。但是鈉離子電池技術(shù),卻可以為國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè),提供不可多得的喘息的機(jī)會(huì)。

正如我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè),早年間因?yàn)槿蚬?yīng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)順暢,忽視了依托全球最完整的工業(yè)體系打造自己的光刻機(jī)供應(yīng)鏈,導(dǎo)致近兩年頻頻被卡脖子,終究要補(bǔ)上這一環(huán)。寧德時(shí)代積極探索鈉離子電池技術(shù)在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用,某種程度上,就是在研制動(dòng)力電池領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:動(dòng)力電池,寧德時(shí)代