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锂电子的荣耀时刻

来源: 中国品牌杂志 中国品牌网 发布时间: 作者:宋谊青

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在硬件、软件到设计等一系列跨越式发展的背景下,电池技术一直是制约移动设备、电子产品和新能源汽车发展的主要因素。如今,电子设备的发展越发呈现出极端化的趋势:处理器核心越来越多、功率越来越大……于是,电池已成为用户“吐槽”最多的部件之一。

锂电池获诺奖

10月9日下午,诺贝尔化学奖花落锂电池的喜讯从瑞典向世界各地扩散,全球目光聚焦锂电池,人们纷纷致敬伟大的科学家。

三位锂电科学家的获奖,代表了锂电池领域突破的信号。

锂金属是元素周期表中直径最小的金属,在单位体积内它的密度可以做到很大,因此当它成为电池中的电极材料时,能够带来更高的能量密度。但由于它也是最活泼的金属,遇到氧气便会产生强烈的化学反应,释放热量,甚至爆炸,所以想要驾驭它非常难。

在应用领域上,锂离子电池在消费电子行业(手机、笔记本电脑等电子数码产品)的应用最为广泛,在2017年占比43.5%,交通市场占比41.3%,主要的应用就是电动汽车,剩余的市场占比属于工业储能市场。

在全球锂离子电池生产的区域分布来看,中国、日本和韩国三国形成了三足鼎立的局面。目前,中日韩三国生产的锂离子电池占全球产量的95%以上。其中,得益于中国新能源汽车及动力电池市场的快速发展,中国一跃成为全球锂电池最大的生产国。

锂电池是决定当前新能源发展特别是纯电动汽车发展的重要一环。可以说,它电池是电动车的“心脏”。而对于电动车来说,核心动力总成是电池系统+驱动系统+电控组成的大三电系统。特别是动力电池的成本占比最高,超过30%,而且技术仍在快速迭代。有机构预测,到2025年全球动力电池市场将达到约2500亿欧元。

如今,随着电气化成为国际间各大厂商早已达成的共识,动力电池技术的发展也是越来越快。据相关信息显示,2018年全球锂离子电池市场产量同比增加了21.81%,达到188.8GWh,过去5年间复合增长率更是达到了27.12%。

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电池有多重要?

事实上,动力电池供应已成为车企电动化战略的“阿克琉斯之踵”。

美国的特斯拉,在2019年上半年的股东大会上曝出,其电动车产能因为动力电池产能不足而受限,CEO马斯克不满松下电池产能供应。大众集团旗下奥迪首款面向市场的纯电动汽车,也因为动力电池的供应问题,被LG化学折磨得死去活来,死死卡住了脖子。

中国的电动车企,在动力电池领域的挑战则更加严峻。可以简单的概括为:除了比亚迪之外的任何一家电动车企,要想获得优质的动力电池供应商,需要接受非常严苛的付款条件,几乎没有任何谈判地位可言。

数据显示,2018年全球动力电池出货量前5家电池企业的供货量已经攀升至总量的73%,二八效应进一步凸显。

来自中汽协的最新数据显示,2018年我国动力电池规划和在建项目较2017年明显减少,盲目扩产项目大幅减少。2018年实现配套的动力电池企业数量较2016年减少了一半,同时排名前10位的企业市场占比达到了83%,意味着产业集中度大幅提升。

国家科技成果转化基金新能源汽车创业投资子基金合伙人兼总裁方建华表示,“行业洗牌已经开始了,多数不知名的企业会先倒下。到2020年,所有动力电池企业还能留下20-30家,现阶段80%以上的都会被淘汰。有些自然淘汰,有些被资本捧杀。”

“比亚迪、宁德时代等企业都有着非常强劲的动力,技术层面上也很乐观。”刚刚获得诺贝尔化学奖的日本科学家吉野彰曾在一次公开的技术交流大会上如此评价中国两家头部电池企业。

有越来越多的中国动力电池企业已经加入到全球电池供应链中。今年2月,宁德时代宣布与本田合作共同开发面向纯电动汽车等的锂离子电池,并将以截至2027年的长期合约向本田供应56GWh的电池。2018年底,孚能科技与戴姆勒签订供货协议,供货期限为2021-2027年。几乎在同一时期,亿纬锂能也取得了戴姆勒的长期供货合同……

未来,新能源汽车市场将会形成良币驱逐劣币的局面,也由此倒逼新能源制造企业推动技术升级。另一方面,全球汽车市场布局重心正在向亚洲地区,尤其是国内市场进行转移,像LG化学、松下和HK等日韩电池制造企业也将目标投向了中国,而锂电池技术作为新能源汽车的核心部分,国内新能源动力电池企业明显已经成为这场变革中承压的另一方。

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回收锂电池是一个挑战

锂电池发明者获得诺贝尔化学奖也表明,能够造福于人类社会和自然环境的实用性成果,同样能获得诺贝尔奖的垂青。

电池技术是一个复杂又艰难的交叉学科领域。锂离子电池的广泛使用也提出了另一个挑战,如何回收废弃的锂离子电池。如果处理不当,其反而会污染环境。

锂离子电池具有化学和电气双重风险,目前被归类为第9类危险品。

目前废弃锂离子电池通常来自手机、笔记本电脑和其他电子产品,而且常与其他类型的电池混杂在一起。此外,市场上的锂离子电池至少存在14种不同类型的阴极材料,对回收、储存和运输都提出了重大挑战,需要更为安全的技术和操作。

只有解决了锂离子电池在回收方面的可扩展性、低成本、安全性和环境可持续性,才可能从碳基经济向可持续能源转型,并减少化石燃料的使用和大量减少温室气体排放。

另一方面,目前的锂离子电池所装备的电动汽车,还无法与烧化石燃料的传统内燃机汽车竞争,尤其是价格。因此,还需要在锂离子电池的基础上研发出超级电池。或许这也是2019年诺贝尔化学奖对锂离子电池研究的一种驱动吧。