03我国动力电池产业瓶颈
虽然我国动力电池装机量处于全球领先地位,但从全产业可持续发展角度看,我国动力电池产业仍然面临诸多问题。
1、我国锂矿、钴矿资源极其有限随着新能源汽年产量的提升,全球每年消耗的动力电池原材料数量巨大,对相应的供给能力也提出了要求。全球近70%的探明锂矿资源分布在南美洲的智利、阿根廷、玻利维亚三国,另外也有一部分分布在澳大利亚和中国。
我国锂资源储量约占全球锂资源储量的6%。与国外相比,我国锂矿资源储量低,品味参差不齐。2019年国内利用自身的锂资源加工的基础锂盐仅为6．5万吨,其余锂精矿依赖进口(共进口172万吨锂辉石精矿),且进口矿石主要都来自澳大利亚。锂矿资源作为动力电池重要的战略资源,长期严重依赖进口,近几年来我国与澳大利亚在政治、经济领域存在诸多争执,为我国动力电池产业的发展蒙上一层阴影。
钴资源目前是电池材料中最为紧缺的矿产资源之一,地壳中钴的平均丰度为0．0025%,不但分布分散,而且多为铜、镍和铁等矿种的伴生矿。截至2019年底,全球钻储量约为700万吨,且分布集中,刚果(金)、澳大利亚、古巴三国的储量占全球储量的70%。钴的价格波动较为明显,特别是近几年钴价格已经从180元/kg上升到650元/kg。钴的价格已经占到动力电池成本的10%。
作为世界上最大的钴消费国,我国的钴矿储量仅为8万吨,对外依存度达到80%以上。电池无钴化是目前多数厂家研究的重要课题。目前业内的共同发展趋势是用镍替代钴,能量密度理论上可以达到和三元锂相当,价格比三元锂明显下降,只比磷酸铁锂高一点。但目前还没有厂家能大规模量产无钴电池。
2、铝塑膜技术壁垒较高,国产化率不足20%铝塑膜是软包电池的外包装材料,是软包电池不可或缺的材料之一,占总成本17%～18%,比重仅次于正极和隔膜。
铝塑膜需要具备极高的阻隔性、良好的热封性能、耐电解液及较强的延展性、柔韧性与机械强度,被公认为技术难度超过隔膜、正极、负极、电解液,是锂电池产业链中技术壁垒最高的环节之一。
目前全球铝塑膜市场和技术一直被日韩等少数企业垄断,国产化率不足20%。其中DNP与昭和电工生产的铝塑膜市场占有率超过70%。目前道明光学已成功实现技术突破,加速了我国铝塑膜国产化进程。总体来看,现阶段我国铝塑膜在移动电子终端产品领域国产化率比较高,而在储能、动力电池等领域,仍是日本企业占据绝对的垄断地位。
表3:全球主要铝塑膜生产厂家
来源:火石创造根据公开资料整理
04动力电池技术发展趋势
1、钠离子电池应用前景广阔面对不断攀升的上游锂矿等资源价格,宁德时代在今年7月份发布钠离子电池。相比锂电池,首先,在储量方面,钠分布在全球各地,不受资源和地域限制;其次,由于不含钴和锂,钠离子电池的材料成本较低,相比锂电池可下降30%～40%;再次,其安全性也相对较高,在针刺、挤压、过充、过放等安全项目测试中不起火不爆炸;最后,钠离子电池的高低温性能也比较优异。
但是,单体能量密度偏低仍然是钠离子电池不容忽视的缺点。第一代钠离子电池电芯单体能量密度为160Wh/kg,远远低于目前锂离子电池150-350 Wh/kg。因此,钠离子电池被更多应用在储能领域、低续航里程的电动车。相信随着技术的不断突破,钠离子将会有更大的应用空间。
表4:3种电池性能对比
来源:36氪
2、全固态电池将成为动力电池的终极产品固态电池使用固体电解质,替代传统锂离子电池的电解液和隔膜。将液态电解质替换为固态电解质,大大降低了热失控的风险。固态电池的电化学窗口可达5V以上,高于液态电池(4．2V),允许匹配高能正极和金属锂负极,大幅提升理论能量密度。同时固态电池可简化封装、冷却系统,可进一步缩减电池重量。
出于对更高能量密度、更高安全性的追求,目前各国都在加紧固态电池的研发,并制定一系列的目标和措施,引导本国企业大力发展固态电池技术。
表5:全球主要国家电池研究目标
来源:火石创造根据公开资料整理
05建议
在“碳达峰”“碳中和”政策推力下,新能源汽车的发展势头强劲。根据乘联会数据,7月份我国新能源汽车的市场渗透率已达到14．8%,伴随着的是动力电池企业新一轮急剧的产能扩张计划。动力电池产业呈现鲜花着锦、烈火烹油的繁荣景象。
然而,在一片喝彩声中我们也应该清醒的认识到:一方面,上游原材料超过80%无法完全自供,海外原料供给存在不稳定因素,要求我国的动力电池产业坚持多技术路线协同发展的模式,避免在原材料上被“卡脖子”;另一方面,动力电池的发展仍然处于初期阶段,技术路线并未完全确定,一旦出现颠覆性技术,过去的技术可能一文不值。
因此,企业需稳健扩大产能,减少技术更迭带来的船大不好调头的风险。技术研发应聚焦于电池安全性、性价比、消费者体验等,避免“高田气囊”事件的发生。综上,坚持多技术路线发展、理性发展,对我国动力电池产业及企业的长久存续具有深远的意义。
参考资料1． 36氪 《新能源车的动力电池回收是个伪风口?》
2． 起点锂电大数据《2021上半年全球动力电池装机量top10》
3． 中国储能网《中国锂矿资源调查报告:资源分布及应用》
4． 钜大锂电《铝塑膜供应商分布分析》
