誰(shuí)能“電”定未來(lái)

新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的安全與能量密度極限仍在往前進(jìn)。近日，動(dòng)力電池“一哥”寧德時(shí)代再邁出一大步：第一代鈉離子電池。炙手可熱的“鋰”，迎來(lái)了新對手“鈉”，“固態(tài)電池”正在為薄發(fā)而厚積。

以清潔能源替代化石能源的革命正在加速，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將發(fā)生什么新變化?鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化前景如何?被寄予厚望的“固態(tài)電池”何時(shí)能真正大規模應用?還有怎樣的“新新能源”正在研發(fā)的路上?

新技術(shù)井噴爆發(fā)

動(dòng)力電池百花齊放

7月29日，寧德時(shí)代發(fā)布鈉離子電池

寧德時(shí)代發(fā)布第一代鈉離子電池?；诓牧象w系的突破，這款鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優(yōu)異的熱穩定性、良好的低溫性能與高集成效率等優(yōu)勢。

7月16日，蜂巢能源無(wú)鈷電池實(shí)現量產(chǎn)

蜂巢能源宣布，首款無(wú)鈷電池實(shí)現量產(chǎn)。據稱(chēng)，這款無(wú)鈷電池能量密度為240wh/kg，循環(huán)壽命可超過(guò)3000次，通過(guò)150℃的熱箱測試和140%SOC的過(guò)充測試。

3月10日，廣汽埃安發(fā)布“彈匣電池”

廣汽埃安發(fā)布“彈匣電池”，其具備超高耐熱穩定的電芯、超強隔熱的電池安全艙、極速降溫的速冷系統、全時(shí)管控的第五代電池管理系統，并已通過(guò)整包針刺試驗。

1月9日，蔚來(lái)稱(chēng)將推150kW·h固態(tài)電池組

蔚來(lái)宣布即將推出一種突破性的電池選項——150千瓦時(shí)電池組，由超高能量密度的固態(tài)電池組成。蔚來(lái)宣稱(chēng)，有信心明年第四季度開(kāi)始交付此電池組。

1月初，“摻硅補鋰”硅負極材料面世

國軒高科、廣汽埃安、蔚來(lái)汽車(chē)和智己汽車(chē)相繼發(fā)布采用摻硅補鋰技術(shù)的硅負極材料。通過(guò)這一技術(shù),配套相關(guān)電池的車(chē)輛可實(shí)現1000公里的超長(cháng)續航。

去年3月，比亞迪發(fā)布刀片電池

“刀片電池”通過(guò)結構創(chuàng )新，使其體積利用率和續航里程相較傳統電池包提升50%以上。另外，“刀片電池”的設計使它在短路時(shí)產(chǎn)熱少、散熱快，能通過(guò)針刺試驗。

有兩大優(yōu)勢

鈉電池欲挑戰鋰電池壟斷

優(yōu)勢1：更安全并兼顧充電效率

每逢炎熱夏季和嚴寒冬季，各新能源汽車(chē)品牌無(wú)不心存擔憂(yōu)，前怕電池熱失控，后怕電池虛電。能量密度和安全性，是當前制約鋰電池發(fā)展的兩個(gè)重要維度，研究人員一直期望有所突破。寧德時(shí)代的鈉離子電池發(fā)布，迅速成為關(guān)注熱點(diǎn)，因為其有機會(huì )打破以上桎梏。

據寧德時(shí)代公布的信息：第一代鈉離子電池的單體能量密度為160Wh/kg;在常溫下充電15分鐘，電量就可以達到80%，具備了快充能力。換言之，鈉離子電芯集成到電池系統后，系統的能量密度仍可達128Wh/kg。這個(gè)數據雖不如現有的磷酸鐵鋰電池，但差距并不大。而且第二代鈉離子電池將有望達到200Wh/kg，快速補齊能量密度短板。

更具意義的是，鈉離子本身對溫度不敏感，熱穩定性表現優(yōu)異，在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90%以上的放電保持率，超過(guò)了國家標準。既不像鋰離子電池那樣熱一點(diǎn)冷一點(diǎn)都受不了，甚至動(dòng)不動(dòng)就自燃爆炸。華金證券在研報中指出，鈉離子電池的負極可以用金屬鋁箔作為集流體，雙鋁集流體不存在過(guò)放電問(wèn)題，相對安全。

鑒于鈉離子電池生產(chǎn)尚未規?；?，寧德時(shí)代也給出了一個(gè)A+B的解決方案：一個(gè)電池包里，既有鋰離子電池模組也有鈉離子電池模組，將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭，串聯(lián)、并聯(lián)集成，通過(guò)BMS(電池熱管理系統)進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，優(yōu)勢互補。

優(yōu)勢2：降低造車(chē)成本和售價(jià)

在質(zhì)疑聲中，寧德時(shí)代投入上百億元研發(fā)鈉離子電池，除了在能量密度和安全性的平衡點(diǎn)外，還有一個(gè)關(guān)鍵：擺脫原材料成本的掣肘。

曾毓群今年5月放言“搞一個(gè)鈉”之時(shí)，電池級碳酸鋰的價(jià)格正一路猛沖，7月底每噸已破10萬(wàn)元大關(guān)，動(dòng)力電池企業(yè)的產(chǎn)品毛利率持續下滑。除了價(jià)格暴漲，鋰的全球供應鏈的穩定性也讓人不安。記者留意到，由于鋰電池短缺、原材料上漲問(wèn)題已開(kāi)始向下游傳遞。多家電池供應商紛紛發(fā)出調價(jià)函，調高電池價(jià)格，后續或帶動(dòng)新能源汽車(chē)售價(jià)上漲。為了緩解“電池荒”，許多動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)都在擴產(chǎn)，寧德時(shí)代目前也在擴大產(chǎn)能，但曾毓群指出，這個(gè)過(guò)程短則需2~3年，長(cháng)則3~5年。

相對而言，鈉資源更豐富、售價(jià)更低。華金證券的研報表示，自然界的鈉資源存量約為鋰元素的1000倍;鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化后成本較低;按照正極材料、負極材料、電解液、隔膜、集流體等成本預估，鈉離子電池的成本比鋰離子電池的成本減少30%~40%。

乘聯(lián)會(huì )秘書(shū)長(cháng)崔東樹(shù)告訴記者，動(dòng)力電池占整車(chē)成本的四五成左右，一旦成本能下去，整車(chē)售價(jià)也將更加實(shí)惠。若寧德時(shí)代牽頭，完善了其產(chǎn)業(yè)鏈并開(kāi)始大規模量產(chǎn)，那么鈉離子電池在材料成本上的巨大優(yōu)勢將迅速映射到相關(guān)產(chǎn)業(yè)之上。

疑問(wèn)：材料便宜不必然形成低成本

"鈉離子"當下似乎風(fēng)頭正盛，但何時(shí)能量產(chǎn)裝車(chē)，才是更具有現實(shí)意義的事情。事實(shí)上，對鈉離子電池持觀(guān)望態(tài)度的業(yè)內人士并不少。國內一家新能源主機廠(chǎng)的車(chē)型研發(fā)負責人認為，當前鈉原料用于動(dòng)力電池仍面臨諸多挑戰，譬如當前產(chǎn)業(yè)鏈不完善，僅憑寧德時(shí)代“單槍匹馬”，有可能造成鈉離子電池的成本甚至比鋰電池還高。

對此，寧德時(shí)代也給出了時(shí)間表：2023年有望將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。“第一代鈉離子電池已經(jīng)開(kāi)始了與車(chē)企和儲能客戶(hù)進(jìn)行商業(yè)化合作。”曾毓群表示，未來(lái)3~5年內鈉離子電池產(chǎn)業(yè)將會(huì )擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，屆時(shí)成本優(yōu)勢便會(huì )顯現?；阝c鹽龐大的儲備量，未來(lái)價(jià)格也不會(huì )出現類(lèi)似鋰電池的原料價(jià)格高漲。

記者也留意到，在國內，除了寧德時(shí)代，目前只有個(gè)別中小企業(yè)在鈉離子電池方面“有所作為”。如中科海鈉去年9月實(shí)現鈉離子電池的量產(chǎn)，電芯產(chǎn)能可達30萬(wàn)只/月;格林美今年5月完成對鈉離子電池材料的研發(fā)，并送至下游客戶(hù)測試;鵬輝能源進(jìn)行了鈉離子電池樣品測試，預計年底批量生產(chǎn)。在全球，從事鈉離子電池工程化的公司也有20多家，包括松下、豐田、LG等巨頭公司。不過(guò)，整體來(lái)看，當前鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)規模依然較小，大部分動(dòng)力電池的頭部廠(chǎng)商并未將重心放在鈉離子電池上。

現狀：新能源車(chē)爆發(fā) 突破電池瓶頸是關(guān)鍵

在碳中和的長(cháng)遠目標下，動(dòng)力電池迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期。據市場(chǎng)研究機構集邦科技預測，2021年全球新能源車(chē)的銷(xiāo)售量將達到435萬(wàn)輛，年增長(cháng)率49%。同時(shí)，中汽協(xié)預估，2021年中國新能源汽車(chē)總銷(xiāo)量將達240萬(wàn)輛。增長(cháng)迅猛的新能源汽車(chē)市場(chǎng)對于電池的需求量巨大，僅國內市場(chǎng)，今年前六個(gè)月動(dòng)力電池產(chǎn)量累計74.7GWh，同比增長(cháng)217.5%。目前的數據來(lái)看，鋰離子電池是當仁不讓的“牛鼻子”。行業(yè)研究機構彭博新能源財經(jīng)近日發(fā)布的《新能源展望》年度報告顯示，2020年，全球動(dòng)力電池產(chǎn)能只有100Gwh的量級，但到2030年，交通和儲能對鋰離子電池的需求將激增至5.9Twh，這意味著(zhù)一個(gè)超萬(wàn)億元的新藍海洶涌而來(lái)。

供需矛盾將逐漸呈現。高工鋰電曾發(fā)布預測數據，隨著(zhù)儲能和出行領(lǐng)域的需求爆發(fā)，2030年，鋰資源的供求關(guān)系將趨于緊繃。美國銀行全球研究部的報告甚至預測，鋰離子電池最早在2025年將面臨斷供。與此同時(shí)，具有突破性的新型鋰離子電池的研發(fā)進(jìn)展也不容易。如特斯拉正研發(fā)的新款46800鋰電池，采用了新的干法電極工藝，雖然稱(chēng)能“6倍性能提升，成本降低56%”，但馬斯克近期也坦言，這款電池目前只有90%的工藝進(jìn)展順利，且僅能小規模有限生產(chǎn)。

我國未雨綢繆，已經(jīng)從政策層面推動(dòng)新動(dòng)力儲能項目。6月末，國家發(fā)改委、國家能源局共同發(fā)布《新型儲能項目管理規范(暫行)(征求意見(jiàn)稿)》，直接叫停電池梯次利用儲能項目。征求意見(jiàn)稿提出，要加快鈉離子電池等技術(shù)開(kāi)展規?；囼炇痉?。

征求意見(jiàn)稿還規定，業(yè)內儲能將不能用二手電池，電池的更新速度會(huì )加快。新建的電化學(xué)能儲能電站只能使用新電芯，也將導致成本的大幅度提升。在鋰電池原材料供需緊張之下，此時(shí)低成本鈉離子電池的登場(chǎng)，也算得上適逢其時(shí)，一旦其實(shí)現大規模量產(chǎn)，將有望取代“二手電池”迅速搶占國內甚至海外儲能市場(chǎng)。

未來(lái)：固態(tài)電池被寄予厚望

除了鈉離子電池和鋰離子電池，業(yè)內人士普遍認為，動(dòng)力電池仍存在很多技術(shù)路徑，包括固態(tài)電池、燃料電池等，正如中汽協(xié)副總工程師許海所說(shuō)的：“未來(lái)仍存不確定性。”

記者留意到，多種更穩定的新形態(tài)電池業(yè)內正在積極探索，如當前不少車(chē)企押寶的固態(tài)電池。蔚來(lái)汽車(chē)在今年6月發(fā)布了自主研發(fā)的固態(tài)電池包，預計將在2022年第四季度實(shí)現商用化。

LG能源、松下等電池巨頭預測，2025年至2027年間，全固態(tài)電池就能實(shí)現商業(yè)化;大眾集團、寶馬集團也計劃到2025年就可以推出搭載固態(tài)電池的原型車(chē)。

競爭：車(chē)企加入“造電池”角逐

當前，動(dòng)力電池市場(chǎng)的競爭正愈加激烈，韓國的LG能源對寧德時(shí)代“一哥”的市場(chǎng)占有率虎視眈眈，并曾在今年5月動(dòng)力電池裝機量短暫超越寧德時(shí)代，成全球第一名。二線(xiàn)動(dòng)力廠(chǎng)商也在躍躍欲試，中航鋰電正在迅速擴張電池版圖，這家在2018年全年裝機量還僅為0.71GWh的企業(yè)，到2020年已高達3.55GWh。除此之外，寶馬、吉利、長(cháng)城、比亞迪等傳統車(chē)企也在自建動(dòng)力電池工廠(chǎng)，和電池供應商“搶”市場(chǎng)。長(cháng)城汽車(chē)近日發(fā)布了一款自研的“大禹電池”。有的車(chē)企則通過(guò)與動(dòng)力電池廠(chǎng)商完成深度綁定以鎖定產(chǎn)能，如戴姆勒入股賦能科技，大眾入股國軒高科，以此解決被動(dòng)力電池廠(chǎng)商掣肘的成本問(wèn)題。