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    動力電池的“備胎”故事:鋰不夠,鈉來湊?

    添加時間:2021/7/30 16:54:44 編輯:電池在線網  文章來源:電池在線網

    “ 一旦海外鋰礦進口被掐斷,國內動力電池企業將面臨比華為更嚴峻的考驗,可以說毫無緩沖期可言!

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

    這款車的外形時髦,內飾精致,搭載鉛酸電池,用220V的家用電源,三個小時即可充滿。但卻有個致命的問題:雙短。

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

    作為造車老師傅,通用不是不知道這玩意不行。這實在是個無奈選擇——當地政府零排放法案提了個要求,在加州銷售汽車的公司,必須在規定時間內銷售一定比例的電動車。

    通用深知EV1的短處,因此對“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也只生產了1100輛。2005年5月13日,最后一批EV1登上拖車,被拉進了拆車廠。

    EV1與公路永別,但人們對電動汽車的關注,卻并未因此而衰。在電動車路線上,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,對外宣稱續航里程近1000公里,再次將電動車推向臺前。

    在此后的幾年里,電動車是最火爆的產業。在世界各國的“碳中和”目標下,不使用化學燃料的電動車獲得了更大空間,也給產業鏈上的電池供應商帶來了大考驗——除了提供更好的電池,電池產能也是個現成問題。

    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”

    動力電池之于電動車,相當于汽油與燃油車的關系,重要程度不言而喻。

    2021年7月中旬,某造車新勢力TOP5企業董事長為拿到動力電池,在寧德時代蹲守一周。頭部企業拿貨尚且如此困難,動力電池短缺程度可見一斑。

    根據中汽協數據,2021年6月新能源汽車銷量為25.6 萬輛,同比增長1.4倍。

    只上半年,新能源車銷量達120.6萬輛,同比增長2倍。據此預計,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缺口,給動力電池企業帶來確定性增量市場。據蓋世汽車不完全統計,2021年一季度,寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電等動力電池企業相繼公布了20多個動力電池相關新投建項目,投資高達1600多億元,建設年產能超過350GWh。

    億緯鋰能加碼押注,斥資24.5億元投建5條不同類型鋰電池生產線,累計產能約為12.2GWh。

    即便如此,動力電池產能還是面臨巨大缺口。全球新興能源市場調研機構SNE Research預測,到2023年,全球電動汽車對動力電池的需求達406千兆瓦時(GWH);而動力電池供應預計為335千兆瓦時(GWH),缺口比例約為18%。

    千萬不要以為這個缺口會被時間填平,到2025年,這一缺口將擴大到約40%。

    這其中的原因,便是動力電池所需的鋰原料緊缺。

    作為鋰礦資源下游主要需求方,動力電池的爆發自然帶動鋰礦資源需求共振提升。以現有增速來看,興業證券預測2025 年鋰鹽需求或達到138萬噸LCE,年均復合增速或接近29%。

    從鋰礦的現有儲量看,全球近91%的儲量主要分布在智利、阿根廷、美國、津巴布韋、葡萄牙、澳大利亞、中國、加拿大和巴西等9個國家。

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

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

    雖然經過國內從業企業多年布局,贛鋒鋰業、天齊鋰業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口的前提下,終究存在被“卡脖子”的風險。一旦因為某些外部因素導致國內企業持股礦場停止供貨,國內鋰礦供應勢必會出問題。

    故此,國內動力電池領域亟需尋求新技術,緩解動力電池產能不足和鋰礦資源供給不足等問題。采用“鈉離子”技術的蓄電池應運而生。

    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于2020年量產,現階段已經在儲能領域落地。

    今年6月中旬剛上市的愛瑪科技,7月份在經銷商大會上宣布推出鈉離子電池,未來將用于電動兩輪車。而鋰材料動力電池龍頭寧德時代,如今正在推動鈉離子電池向動力電池領域拓展。

    2020年,中科海鈉量產了全球首款具備自主知識產權的產品化鈉離子電池。今年6月底,中科海鈉和山西新陽清潔能源主導的,1MWh鈉離子儲能系統在山西落地。

    針對目前已經落地的儲能領域,在鈉離子儲能系統落地之前,主要采用容量衰減至80%以下,驗證過安全可靠的動力電池,即依法依規強制報廢的鋰電池。這種情況下,大批沒有通過安全驗證的廢舊電池就只能淘汰。

    根據GGII材料,2018年動力電池回收總量中,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,在電池回收領域,梯次利用的規模遠低于回收拆解的規模。

    被淘汰的動力電池,只能回收其內部鎳、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、負極的碳粉塵,以及電解質中的強堿和重金屬離子,在回收時對技術水平要求極高,稍有不慎就會危害環境和工作人員身體健康。

    以目前技術來看,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,必然會分解出含氟、氯等危害物的氣體。故此,無論是從保護環境角度,還是保護從業人員角度出發,鋰電池制備技術都亟需升級,或者直接選取新材料制備儲能用電池。

    鋰離子電池目前在動力電池領域的應用,主要集中在電動汽車和電動二輪車領域。就電動汽車而言,鋰離子電池經過充分驗證的工作效能,得到眾多廠家的信賴。鈉離子電池作為新興事物,自然難以撼動其堅固的市場地位,但是對于續航里程要求更低的電動二輪車而言,無疑是絕佳的使用場景。

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

    有消息稱,該自燃電動自行車所用電瓶,很可能是強制報廢的回收電池。電動自行車企業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。如果有性價比更高,安全效能更強的替代品,是否可以有效降低這種情況的發生?

    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為標準,如果用錳酸鋰正極,配石墨負極用于鋰離子電池,成本為1022美元;鋰元素占比約為4.3%,對應的錳基正極,鈉只需4.57美元,大幅節省38.95美元,由此帶來正極成本下降4%左右。從而推動電解質鹽、過渡金屬、有機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;但是對于短途代步的電動二輪車而言,在大幅降低生產成本,且能維持與鋰電池較為相似的續航里程情況下,在電動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吃螃蟹的人。

    將鋰離子電池從應用場景要求更低的電動二輪車中解脫出來,對于鋰離子動力電池而言,無疑是提升了鋰礦供給集中度,從而緩解國內鋰礦供應不足的問題。

    而在儲能領域,鈉離子儲能系統的落地,已經客觀反映出監管層對于鈉離子與鋰離子電池的功能劃分;即推動鈉離子電池在儲能領域的商用,弱化現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,并不屬于同一競爭賽道。鈉離子電池主要應用場景,并不涉及目前鋰離子主要面向的動力電池領域。反而伴隨鈉離子電池的普及,可以為鋰離子電池節省面向電動二輪車的產能,從而加大對動力電池的產出,換取更大的利潤。

    03 電池界的“海思備胎”

    盡管鈉離子電池,目前主要面向電動二輪車和儲能領域,但不代表其不能運用在動力電池領域。

    實際上,鋰電池自1997年至今,生產工藝一直停滯不前,針對鋰元素化學性質活躍,提純難度大,回收難度大的工藝瓶頸一直沒有突破。儲量更大,化學性質更穩定的鈉元素成為替代之選。而且鈉和鋰從化學性質上較為相似,可以迅速套用鋰電池技術。

    更為關鍵的是,因為鈉元素化學性質更穩定,對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度的環境中,鈉電池的電解質仍然能夠穩定放電。

    故此,在未來鈉離子電池技術成熟時,無論是電子產品,還是電動汽車,都有更為廣泛的適用范圍。

    比如在我國東北、內蒙以及青藏高原等寒冷天氣居多的地區,電動車普及度較低;且某些大牌手機因環境溫度較低,導致電池電壓低于正常使用電壓,從而無法開機,影響正常使用。

    人無遠慮,必有近憂,對于企業而言也一樣。尤其是做大做強之后的細分賽道頭部企業。寧德時代之所以極力推進鈉離子電池在動力電池領域的應用,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,華為掏出“備胎”海思麒麟芯片,直接封鎖華為芯片供應,華為則直接拿出鴻蒙系統和你講“萬物互聯”。

    專注動力電池領域的寧德時代,今年6月份動力電池裝機量已經達到49%,依照目前不斷擴產的趨勢,該數據有望進一步提升。

    而根據SNE Research數據,2020年寧德時代在電動汽車上的裝機量為34GWh,市場份額達24.82%,排名全球第一。LG新能源裝機量為31GWh,市場份額22.63%,緊隨其后。

    今年前五個月,寧德時代依然以22.1GWh的裝機量和27.1%的市場份額名列第一,LG新能源以21.7GWh的裝機量和26.6%的市場份額排名第二。顯然,寧德時代已經對海外競爭企業形成優勢,疊加比亞迪等國內其他企業的占比,國內企業在全球動力電池領域較海外企業有明顯優勢。

    但這種優勢,是建立在鋰礦自給率只有20%的基礎上,一旦海外鋰礦進口被掐斷,以寧德時代為代表的國內動力電池企業,將面臨比華為更嚴峻的考驗,可以說毫無緩沖期可言。但是鈉離子電池技術,卻可以為國內動力電池企業,提供不可多得的喘息的機會。

    正如我國芯片產業,早年間因為全球供應鏈運轉順暢,忽視了依托全球最完整的工業體系打造自己的光刻機供應鏈,導致近兩年頻頻被卡脖子,終究要補上這一環。寧德時代積極探索鈉離子電池技術在動力電池領域的應用,某種程度上,就是在研制動力電池領域的國產光刻機。







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