出品|虎嗅驻西南编辑
作者|雨林下
题图|视觉中国
动力电池涨价的声音几乎传遍了全行业。
继比亚迪《电池价格上调联络函》流出后,鹏辉能源、国轩高科也先后传出调价消息。
电子时报报道,电池模组厂已获通知,因电动汽车、储能等下游需求拉升,明年年初,圆柱形锂电池电芯将再次涨价,涨幅5%-15%。
虎嗅向四川新能源汽车创新中心(欧阳明高院士工作站)求证了解,今年确实有电芯产品由于材料价格上涨,显著提高了采购价,往常汽车行业即使材料涨价,也会被整车厂压着不涨电芯,但今年统一调价说明整个上下游都认识并接受了材料上涨的事实。
成本太高,车子也跟着涨价。特斯拉是最敢带头的,Model 3后轮驱动版一周内售价上调两次至25.5万元,Model Y也加到28万元。接着有小鹏汽车收缩车主权益,新用户下单权益将近少一半。
不过,将价格负担转嫁给消费者始终不治本,实现电池技术突破,研发功能相当的新材料才是降成本的根。
业内周知,锂电池技术发展缓慢,一直在量变,几乎未质变。从80年代的钴酸锂,到90年代的磷酸铁锂,再到当下的三元锂,二三十年间人们都没有发现更合适的替代材料,只好通过改进材料配比和制作工艺来提升性能参数。
动力电池的构成主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜和电池外壳五部分。其中,最限制发展的是正负极材料。
正极材料微创新
正极材料是构成动力电池的主角,好坏直接决定性能指标,在电池总成本中占比约40%。目前主流的动力电池也以主角来命名,比如三元锂电池和磷酸铁锂电池,区别就在正极材料。
每种正极材料都有相应的理论能量密度,选择任何一种,就相当于选择了电芯能量密度上限和充放电功率的大体范围。
美国地质勘探局数据显示,截至 2020 年末,全球锂资源量约 8600 万吨,但60%的锂资源分布在南美地区,中国锂资源储量仅占总量的6%,高度依赖进口。
由于资源开发具有不确定性,新能源汽车的电池需求又成倍增长,锂价的步步攀升增加了电池厂的成本焦虑,导致厂家有充足动力研发锂的替代品。
宁德时代就在7月发布了第一代钠离子电池,创新开发AB电池系统方案,把钠和锂集成混搭,做成锂钠电池系统。
对此,智锂物联创始人李立国博士告诉虎嗅,企业端发布新的技术路线或有助于抑制上游对锂资源的期货囤积,是一种材料的成本战略。但落实到产业化应用上,还涉及打通产业链、规模化起量和寻找客户等环节,是否具有现实性价比还待验证。
此前,LG化学也声称研发出NCMA四元锂电池供给特斯拉。这是一款高镍低钴的动力电池,配比含85%~90%镍材料,能量密度高,稀有金属钴的含量也减到了5%以下,可大幅降低成本。
据韩媒《市场经济》11月底报道的最新进展,首个搭载四元锂电池的悍马纯电车已经面世,明年上半年计划正式量产。
图源:시장경제 搭载四元锂电池的悍马纯电车
12月3日,印度初创公司Saturnos发布了秘密研发五年的增强型铝离子电池,这款电池跳出了现有体系,以铝、铌作为正极材料,技术跨度大,噱头很足。
然而,不论各方如何吹捧自家技术,只要没有商业量产,始终流于概念。在真正的电化学意义上,要从改善跃升为颠覆,仿佛是在暗夜里走迷宫,碰对出口就可以很快看到曙光,绕错道则原地打转难见天日。
负极材料小步跑
相比正极的难突破,负极材料有相对实质的进展。
负极主要用于动力电池能量的储存释放,影响电池的首次效率、循环性能,直接关系到能量密度,占电池总成本约10%。
近年来,在传统石墨的潜力已经被充分挖掘的情况下,有助于电池容量再提高的新一代负极材料——硅,也逐步开始商用。与石墨相比,硅元素在地壳中分布广泛,更价廉易得。2020年底,新三板公司贝特瑞(835185)主导制定了首个相关领域的国家标准GB/T38823-2020《硅炭》。
但是,硅在目前应用中还受诸多因素限制。由于属性是半导体,电导率低,体积变化大,多次循环后,硅容易破裂粉碎,造成电池容量急剧衰减。加之制备工艺复杂,各家企业的工艺和技术路线都不同,难以标准化和规模化。因此,现阶段的硅基负极材料还是按比例掺杂在石墨中应用。
四川是国内硅产业发展最集中的地区,峨嵋半导体材料厂和成都有机硅研究中心积淀深厚,同时,西南也是锂矿、磷矿的主产地,丰富的低价水电、完善的新能源产业配套,加之中欧班列的交通优势,吸引了众多电池负极材料商进场布局。
今年3月,上海璞泰来(603659)宣布投资140.8亿元在四川邛崃建产线。4月,洛阳月星新能源、河北坤天新能源在四川遂宁落户负极材料项目。6月,贝特瑞在四川宜宾动工新建的5万吨负极材料项目。8月,上海杉杉股份(600884)在四川眉山投建年产20万吨负极材料的一体化基地。
动力电池的需求带动了负极材料出货量提升,过去未涉及该类业务的企业也加入到这一赛道。
12月,以有机硅密封胶为主营业务的四川硅宝科技(300019)正式签约了在眉山投建1万吨/年锂电池用硅碳负极材料、4万吨/年专用粘合剂生产基地、锂电材料研发中心的项目。相关负责人告诉虎嗅,由于看好硅基的未来趋势,公司依凭对硅产业的多年积累选择进入负极材料领域,并将其作为新的增长曲线。2016年起公司就与高校院所开展了研究,2019年建成50吨/年硅碳负极材料的中试生产线,目前已通过数家电池厂商测评实现了小批量供货。
材料革新七分靠运气
区别于其它硬科技产品要靠有延续性的工艺迭代调试,化学材料的革新对过往积累的依赖性不强。
可以形象的理解成是练魔法,增删不同的元素意味着生成的法力和效果不尽相同,能否革命性的搞出新花样,就看配方怎么搭。这个过程或许并不复杂,更像比谁运气好,谁先猜对排列组合。
本质上,其实是体现了创新对不同产业环节的驱动差异。也就是说,在化学材料领域,先发优势抢跑不了多远,即便团队和客户略胜一筹,只要技术没有实现重大突破,大家就还处于同一起跑线。
就算坐拥了豪华工厂,但凡新出的工艺用不上,再精密的硬件设备都是累赘,对竞争对手而言,这些积累毫无意义。
所谓,一将功成万骨枯。
材料学被戏称“天坑专业”并非无厘头,从业者大多对这种浪漫却残酷的科研宿命抱有心理准备。
耐住寂寞不断证伪是常态,就算翻山越岭避开了重重歧路,快要临近正解时,也还需要市场这只大手默契配合,才能将实验成果推向现实应用。
这样的周期或许是一年,是十年,甚至是几辈人。但正是这些试错和等待的接力,衍生出了人类科学史的枝蔓,拓宽了社会发展的可能,泽及后人。
天坑需要女娲补,动力电池的“质变”需要材料研究者们再接再厉。
本文为「 西南新能源产业 」专题策划,往期回顾:《锂电池被“看穿”》;《别斗了,氢和锂电没得争》;《“氢能”自我造血路漫漫?》,将持续呈现西南地区能源近况,欢迎交流。
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