文_本刊記者 宋誼青
在硬件、軟件到設(shè)計(jì)等一系列跨越式發(fā)展的背景下,電池技術(shù)一直是制約移動(dòng)設(shè)備、電子產(chǎn)品和新能源汽車發(fā)展的主要因素。如今,電子設(shè)備的發(fā)展越發(fā)呈現(xiàn)出極端化的趨勢:處理器核心越來越多、功率越來越大……于是,電池已成為用戶“吐槽”最多的部件之一。
10月9日下午,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰電池的喜訊從瑞典向世界各地?cái)U(kuò)散,全球目光聚焦鋰電池,人們紛紛致敬偉大的科學(xué)家。
三位鋰電科學(xué)家的獲獎(jiǎng),代表了鋰電池領(lǐng)域突破的信號。
鋰金屬是元素周期表中直徑最小的金屬,在單位體積內(nèi)它的密度可以做到很大,因此當(dāng)它成為電池中的電極材料時(shí),能夠帶來更高的能量密度。但由于它也是最活潑的金屬,遇到氧氣便會產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),釋放熱量,甚至爆炸,所以想要駕馭它非常難。
在應(yīng)用領(lǐng)域上,鋰離子電池在消費(fèi)電子行業(yè)(手機(jī)、筆記本電腦等電子數(shù)碼產(chǎn)品)的應(yīng)用最為廣泛,在2017年占比43.5%,交通市場占比41.3%,主要的應(yīng)用就是電動(dòng)汽車,剩余的市場占比屬于工業(yè)儲能市場。
在全球鋰離子電池生產(chǎn)的區(qū)域分布來看,中國、日本和韓國三國形成了三足鼎立的局面。目前,中日韓三國生產(chǎn)的鋰離子電池占全球產(chǎn)量的95%以上。其中,得益于中國新能源汽車及動(dòng)力電池市場的快速發(fā)展,中國一躍成為全球鋰電池最大的生產(chǎn)國。
鋰電池是決定當(dāng)前新能源發(fā)展特別是電動(dòng)汽車發(fā)展的重要一環(huán)??梢哉f,它是電動(dòng)車的“心臟”。而對于電動(dòng)車來說,核心動(dòng)力總成是電池系統(tǒng)+驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)+電控組成的大三電系統(tǒng)。特別是動(dòng)力電池的成本占比最高,超過30%,而且技術(shù)仍在快速迭代。有機(jī)構(gòu)預(yù)測,到2025年全球動(dòng)力電池市場將達(dá)到約2500億歐元。
如今,隨著電氣化成為國際間各大廠商早已達(dá)成的共識,動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展也是越來越快。據(jù)相關(guān)信息顯示,2018年全球鋰離子電池市場產(chǎn)量同比增加了21.81%,達(dá)到188.8GWh,過去5年間復(fù)合增長率更是達(dá)到了27.12%。
事實(shí)上,動(dòng)力電池供應(yīng)已成為車企電動(dòng)化戰(zhàn)略的“阿克琉斯之踵”。
美國的特斯拉,在2019年上半年的股東大會上曝出,其電動(dòng)車產(chǎn)能因?yàn)閯?dòng)力電池產(chǎn)能不足而受限,CEO馬斯克不滿松下電池產(chǎn)能供應(yīng)。大眾集團(tuán)旗下奧迪首款面向市場的純電動(dòng)汽車,也因?yàn)閯?dòng)力電池的供應(yīng)問題,被LG化學(xué)折磨得死去活來,死死卡住了脖子。
中國的電動(dòng)車企,在動(dòng)力電池領(lǐng)域的挑戰(zhàn)則更加嚴(yán)峻??梢院唵蔚母爬椋撼吮葋喌现獾娜魏我患译妱?dòng)車企,要想獲得優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力電池供應(yīng)商,需要接受非常嚴(yán)苛的付款條件,幾乎沒有任何談判地位可言。
數(shù)據(jù)顯示,2018年全球動(dòng)力電池出貨量前5家電池企業(yè)的供貨量已經(jīng)攀升至總量的73%,二八效應(yīng)進(jìn)一步凸顯。
來自中汽協(xié)的最新數(shù)據(jù)顯示,2018年我國動(dòng)力電池規(guī)劃和在建項(xiàng)目較2017年明顯減少,盲目擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目大幅減少。2018年實(shí)現(xiàn)配套的動(dòng)力電池企業(yè)數(shù)量較2016年減少了一半,同時(shí)排名前10位的企業(yè)市場占比達(dá)到了83%,意味著產(chǎn)業(yè)集中度大幅提升。
國家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華表示,“行業(yè)洗牌已經(jīng)開始了,多數(shù)不知名的企業(yè)會先倒下。到2020年,所有動(dòng)力電池企業(yè)還能留下20-30家,現(xiàn)階段80%以上的都會被淘汰。有些自然淘汰,有些被資本捧殺?!?/p>
“比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)都有著非常強(qiáng)勁的動(dòng)力,技術(shù)層面上也很樂觀?!眲倓偒@得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本科學(xué)家吉野彰曾在一次公開的技術(shù)交流大會上如此評價(jià)中國兩家頭部電池企業(yè)。
有越來越多的中國動(dòng)力電池企業(yè)已經(jīng)加入到全球電池供應(yīng)鏈中。今年2月,寧德時(shí)代宣布與本田合作共同開發(fā)面向純電動(dòng)汽車等的鋰離子電池,并將以截至2027年的長期合約向本田供應(yīng)56GWh的電池。2018年底,孚能科技與戴姆勒簽訂供貨協(xié)議,供貨期限為2021-2027年。幾乎在同一時(shí)期,億緯鋰能也取得了戴姆勒的長期供貨合同……
未來,新能源汽車市場將會形成良幣驅(qū)逐劣幣的局面,也由此倒逼新能源制造企業(yè)推動(dòng)技術(shù)升級。另一方面,全球汽車市場布局重心正在向亞洲地區(qū),尤其是國內(nèi)市場進(jìn)行轉(zhuǎn)移,像LG化學(xué)、松下和HK等日韓電池制造企業(yè)也將目標(biāo)投向了中國,而鋰電池技術(shù)作為新能源汽車的核心部分,國內(nèi)新能源動(dòng)力電池企業(yè)明顯已經(jīng)成為這場變革中承壓的另一方。
電池技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜又艱難的交叉學(xué)科領(lǐng)域。鋰離子電池的廣泛使用也提出了另一個(gè)挑戰(zhàn),如何回收廢棄的鋰離子電池。如果處理不當(dāng),其反而會污染環(huán)境。
鋰離子電池具有化學(xué)和電氣雙重風(fēng)險(xiǎn),目前被歸類為第9類危險(xiǎn)品。
目前廢棄鋰離子電池通常來自手機(jī)、筆記本電腦和其他電子產(chǎn)品,而且常與其他類型的電池混雜在一起。此外,市場上的鋰離子電池至少存在14種不同類型的陰極材料,對回收、儲存和運(yùn)輸都提出了重大挑戰(zhàn),需要更為安全的技術(shù)和操作。
只有解決了鋰離子電池在回收方面的可擴(kuò)展性、低成本、安全性和環(huán)境可持續(xù)性,才可能從碳基經(jīng)濟(jì)向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型,并減少化石燃料的使用和大量減少溫室氣體排放。
另一方面,目前的鋰離子電池所裝備的電動(dòng)汽車,還無法與燒化石燃料的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車競爭,尤其是價(jià)格。因此,還需要在鋰離子電池的基礎(chǔ)上研發(fā)出超級電池,或許這也是2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)對鋰離子電池研究的一種驅(qū)動(dòng)吧。