鉅大LARGE | 點擊量:980次 | 2020年02月26日
新電池公司入市的時機到了嗎?
市場變化更像是一把雙刃劍,對其他公司可能是毒藥,但對有實力的電池廠來說卻是良機。
對新電池公司而言,現在是進入動力鋰電池市場,單打獨斗的合適時機嗎?
蜂巢能源對該問題的回答:是的。
前身長城汽車動力鋰電池事業部,從去年開始作為蜂巢能源發出聲音。一方面,蜂巢能源替代長城汽車作為其魏派P8插混的PACK總成供應商;另一方面,今年它舉辦產品公布會和投資者大會,介紹旗下的四元電池、無鈷電池以及下一個五年發展計劃。
蜂巢能源為何在新能源汽車市場趨于冷靜,規模增勢減緩之際獨立為電池供應商?它為何將研究重點放在四元電池和無鈷電池上?從去年八月立項到現在已經過去一年多的時間,四元電池項目進展如何?帶著這些疑問,NE時代記者采訪了蜂巢能源總經理楊紅新。
新的進入時機?
從大環境上看,今年的新能源汽車市場一改往年的火熱,沉寂下來。前9個月新能源乘用車同比下降30%。這一跌幅引起一片對新能源汽車市場的看衰。與此同時,寧德時代、比亞迪、中航鋰電等幾乎將動力鋰電池市場瓜分殆盡。無論是需求端,還是供給側,仿佛都沒有給予一家獨立電池供應商存活、壯大的合適時機。
但在蜂巢看來,市場變化更像是一把雙刃劍,對其他公司可能是毒藥,但對有實力的電池廠來說卻是良機。
楊紅新用水到渠成來形容蜂巢選擇的獨立時機。他從新能源市場變化、技術路線、設備成本及技術、原材料質量等多方面來解釋這四個字。
2017、2018年補貼大量存在,它造就的新能源汽車市場雖增速迅猛,卻脆弱而敏感。但很快,到2020年補貼退出,這一市場轉變由政鋰離子電池廠家策驅動型轉成市場驅動型。尤其是,特斯拉國產,合資車企將投放國產電動汽車,他們將拉動整個電動汽車市場的快速增長。蜂巢預計,高速增長期會在2021年左右到來。
雖然補貼政策倍受質疑,但不可否認,政策刺激新能源汽車市場發展的同時也使技術路鉅大鋰電線更加明確,設備、基礎設施、原材料供應鏈等體系更加成熟。
經過多年的運行,國內新能源汽車動力鋰電池的技術路線之爭得以稍稍平息。鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰漸漸消失于動力鋰電池市場;磷酸鐵鋰地位由盛及衰,卻漸有回暖的趨勢;三元鋰離子電池成為常青樹,得到各家車企的認可。現在三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池成為主流,成為電池廠或者車企的待選對象。
而且,OEM將在2020年開始陸續推出真正的純電動汽車平臺,對電池的性能、形態、規格都有著相對明確的需求。此時,放在電池廠面前的是,大規模服務于整車的標準化電池需求。
國內新能源汽車市場被拉動著成為全球首位市場時,也將原材料廠和設備技術鍛煉了出來。楊紅新直接點出多年新能源汽車發展的好處。并且,鋰離子電池的重要應用場景,在由消費類電子向電動汽車的過程中,行業也越來越清晰的認識到,從原材料,工藝設備,技術,到檢測標準都面對變革。
此時進入后,我們可以沒有任何歷史負擔,采用最先進的設備,選用最適合車用鋰離子電池要求的工藝。鋰電設備每年的成本能下降10%到20%,而且技術在進步。例如蜂巢使用的高速疊片機,最開始行業內單工位疊片速度是1.2s/pcs,接著是0.8s/pcs,而蜂巢采用的是0.6s/pcs的疊片機。同時完成了0.45s/pcs的第二代線性疊片設備的原型機的開發,預計追平卷繞工藝的0.25s/pcs的第三代疊片將于2023年完成開發。
原材料廠近年來在產品質量、價格競爭力方面與日韓的差距也在縮小。鋰電供應鏈的建設基本上已經達到一個很好的時機。
三元電池具有較高的能量密度,但是其安全性問題,一直困擾著行業,為了解決能量密度與安全性協同發展的問題,蜂巢能源在新材料體系方面也做了許多探索,例如,我們一直在開發的四元電池。
為何是四元電池?
當前,三元鋰離子電池成為長續航的中高端電動汽車的不二選擇。而如何克服它在安全性上的不足,是接下來很長一段時間內電池廠思考的重點。電池廠普遍從正負極材料、隔膜和電解液入手,尋找更為安全的材料。
四元電池的正極材料,是在傳統鎳鈷錳正極材料的基礎上再摻入第四元素鋁。這是蜂巢尋找到的比三元更穩定的正極材料。
為了滿足消費者對500KM續航的需求,大量的研究集中在高容量的正極材料。高鎳電池在這個過程中因高能量密度得到認可。
三元鋰離子電池分為NCM鎳鈷錳電池和NCA鎳鈷鋁電池。同樣是三種元素,不同在于錳和鋁。鎳的作用是提高材料的體積能量密度,鈷可以提高材料的循環和倍率性能。錳和鋁的作用相同,在于提高電池結構的化學穩定性。其中含錳三元體系熱穩定性更佳。目前除了特斯拉外,多數車企采用的均為NCM鋰離子電池。
NCM從442、523、622到現在的811系三元電池,研發中的90系電池,鎳含量越來越多,高鎳電池成為一種趨勢。但錳元素含量減少,難以穩定更多的鎳。高鎳電池顯現出熱穩定性差和循環性能不佳的痛點。
我們是為了解決三元鋰離子電池的痛點才選擇四元電池。楊紅新表示。
蜂巢在七月份的公布會中是如此介紹第四元素的,通過摻入第四元素,蜂巢使得晶粒之間的邊界強度增強,減少了有害相變轉變的微隙,讓材料結構和反應變得更加穩定。
記者從一篇發表于ACSEnergyLetters的《四元分層高鎳NCMA陰極鋰離子電池》論文中了解到,將外來金屬離子摻雜到原始NCM電池正極材料中,可以提高結構穩定性。在各種摻雜金屬中,鋁由于其穩定作用而被廣泛使用。
楊紅新解釋稱,三元鋰離子電池熱失控的溫度一般在210度,而四元電池可以做到近240度。這就意味著,四元電池可以延遲熱失控的發生。同時它可以減少產氣量,放緩對極片循環性的影響,避免正負極的接觸,防止短路。
除了四元電池,蜂巢也在研究無鈷電池。鈷,作為三元鋰離子電池中全球匱乏的材料,價格高昂。假如能將鈷的含量減少,降至零,正極材料成本可以降低10%鋰離子電池-15%,電芯BOM成本降低5%。
鋰離子電池無論是四元電池,還是無鈷電池,均是蜂巢平衡能量密度、安全性和成本的嘗試。我們認為未來的競爭就是集中在含不含鈷,在熱穩定性和壽命。NCMA在8系里的安全性和穩定性,也就是壽命、熱穩定性都是非常好的材料。
進展如何?
從2018年九月立項到如今,已經過去了一年的時間。蜂巢的材料開發和電芯產業化進展到哪種程度了呢?相信,外界對蜂巢的新項目的進展非常感興趣。或者關于新材料的開發和產業化進展,一直是動力鋰電池公司和車企的關重視點。
七月份時,蜂巢宣布,于2018年九月立項的四元材料電芯,預計將在今年年底前完成材料開發,并在2020年第四季度實現四元電芯的SOP。
楊紅新對該問題的回答很坦誠,材料已經到中試階段,做到300KG級。電芯層面,我們正在做150Ah大電芯,現在處于A樣階段。
開發方面應該沒有問題,問題重要在產線。我們要同步推動四元材料體系的建設。四元前驅體可以使用三元的產線,但它仍稍有不同。我們要推動整個供應鏈的建設,方可批量生產。而且電芯的開發時間一般是12個月,正好是現在到明年第四季度。這個周期是足夠的。
當然,楊紅新承認,四元電池是一種全新的材料。它要大量的測試驗證成熟之后才可推入市場。現在它正處于研制和試生產的過程,以后驗證過程中會出現哪些問題,他無法預知。但從現在測試的情況來看,結果還不錯。
四元電池的性能還有待時間和市場的檢驗。正如論文所指出的,鋁摻雜明顯改善了高鎳NCM正極的循環穩定性,但同時存在引入過多時的容量損失。
即使量產后,擺在四元電池面前還有成本一關。失去補貼后的電動汽車要憑能力來降成本,車企不僅會在意動力鋰電池的性能,而且會更加關注成本。
四元電池的生產成本可能稍微高一些,但原材料成本會低一些,綜合下來它與三元鋰離子電池的成本是打平的。長期來看,當它的量放大后,成本將會低于三元5%。
總之,無論是疊片工藝還是其他的更先進的工藝,無論是四元材料還是其他的正在探索中的新材料,都有可能成為動力鋰電池向前發展的關鍵推動因素。下一個又會是什么呢?
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