上下游夹击 产能过剩将至:动力电池如何破局下个十年?

动力电池的成长正在推动着越来越热闹的中国新能源汽车市场,其技术瓶颈与成本压力也正在考验着电池企业。

上下游夹击 产能过剩将至:动力电池如何破局下个十年?

动力电池的成长正在推动着越来越热闹的中国新能源汽车市场,其技术瓶颈与成本压力也正在考验着电池企业。

相关研究机构数据显示,2017年我国新能源汽车动力电池装机总电量约36.4GWh,同比增长29%,中国再次成为全球最大的动力电池应用市场。其中,排名前三的企业分别为宁德时代、比亚迪和沃特玛。

“近几年,电池技术取得了不少进步。但国内动力电池企业仍然面临着上下游企业的压力,一方面下游车企面临补贴退坡要求电池企业降低配套价格,另一方面上游原材料价格近年来上涨也给电池企业带来压力。”沃特玛副总裁钟孟光在中国电动汽车百人会高层论坛(2018)上表示。

技术推进

电池技术的进步有目共睹,作为动力电池重要指标的电池能量密度正在不断提高。按照国家电池技术路线图的规划,到2020年电池能量密度单体要达到300瓦时/公斤。公开数据显示,截止到2017年年底,我国电池能量密度单体达到230瓦时/公斤左右。也就是说,2018、2019年还需要再提高50~70瓦时/公斤。

“这个我认为是可以做到的。”中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高对记者表示,面向2025年产业化,希望冲击单体电池400瓦时/公斤,但这需要在电池材料方面取得突破。目前市场上锂电池使用的多为石墨负极材料,从石墨的克容量和压实密度看,负极材料的能量密度很难再得到提高。“如果电池能量密度单体达到300瓦时/公斤,需要向硅碳负极材料转型。如果达到400瓦时/公斤,需要变的则是正极材料。”

“钴和镍都是战略物资,下一步目标——高比能量电池正极主要是无钴无镍材料。在400瓦时/公斤高比能量动力电池方面,国家电池创新中心开展了富锂锰基固溶体的工程技术研究。首次研究出比容量400毫安时/克正极材料(新结构的富锂正极材料),这是对传统锂离子正极材料的一大突破。三元811正极比容量只有210毫安时/克,现在新结构富锂正极材料已经做到400毫安时/克,这为实现锂离子电池500瓦时/公斤的目标提供了可能性,不过目前还处于基础研究的阶段。”欧阳明高说。

但电池技术的提高应该是全面的,不能只追求能量指标。在钟孟光看来,电池的安全性、循环寿命、低成本也是未来没有补贴的情况下需要解决的问题。“在电池的高功率密度、高倍率充放、耐高低温等方面都需要做出努力。”钟孟光介绍,对于纯电动公交车来说,为综合考虑充电场站的使用效率,快充速度有时甚至比电池能量密度更为重要。目前,沃特玛研发的高性能动力电池,已具备6C大倍率下持续充放电特性,可以实现15分钟充电到80%。

“目前,搭载沃特玛低温电池的纯电动汽车在新疆、东北、呼和浩特等零下30度左右的环境也连续运营了三个冬天。”钟孟光介绍,目前在内蒙古呼和浩特市运行的电动汽车,除了因空调制热、电除霜等增加能耗外,主要续航能耗基本与其它季节持平,电池续航衰减不高于5%。

优胜劣汰

市场蛋糕在变大,但竞争也愈演愈烈。电池企业一方面在技术上进行研发,另一方面为了抢夺市场而不断扩大产能。公开资料显示,2017年上半年,近20家动力电池企业进行了扩产,扩产总产能超过65GWh。如果按一辆新能源汽车配55kWh电池计算,相当于可以装配278万辆,如果按40kWh/辆计算,则可以装配382万辆。根据相关规划,预计到2020年中国新能源汽车销量将达到200万辆的规模,未来动力电池产能过剩已成定局。值得注意的是,动力电池装机总电量前十动力电池企业合计达26.81GWh,占整体电池企业的74%,行业优胜劣汰的特征十分显着。

在原材料价格上涨、补贴退坡的大背景下,许多电池企业也面临着倒闭的风险。比如,美国汽车电池制造商A123在短短三年内就从IPO走向破产,主要是因为电池成本依然居高不下,而订单数量并未跟上。“电池的成本对我们做动力电池的企业来说,压力是非常大的。”钟孟光坦言。

以锂电池为例,其对原材料碳酸锂和高纯球状石墨的需求量巨大。“去年石墨涨了10多倍的价格,碳酸锂价格从4万元涨到不到10万元,钴的价格也翻了一倍。”中国工程院院士干勇说,电池原材料成本占电池成本的75%左右。此外,电池型号标准不统一,不利于标准化运营,电池回收系统也没有建立起来。

在贝特瑞董事长贺雪琴看来,电池回收解决方案是使动力电池材料价格稳定、持续下降,最终实现可持续发展的根本方案。一方面要解决电池溯源的问题,做到每一只电池都能够可追溯。另一方面国家要鼓励尽快的建立专业回收机构或回收企业。“从目前来看,电池的回收是不挣钱的,回收完了以后,这些原材料卖出去只能满足回收成本的1/3到1/2,政府应该在政策上给予这些回收企业相应的支持或者对其进行补贴,因为回收企业也要赚钱,否则很快就会关张。”中国工程院院士孙逢春在接受包括第一财经在内的记者采访时表示。

而电池企业如果想要在竞争中取胜,归根结底还是在于如何做到降本增效。以在电池企业中排名前三的沃特玛为例,其降本增效的途径有三个方面。一是降低电池成组以后的系统价格。“如果电池PACK的成本以后不低于1元/瓦时,这对我们纯电动汽车大面积的普及推广是一个非常大的挑战。我们从电池占车辆成本的50%左右(2015年)降低至目前的35%—45%之间。除了提高能量密度,提升续航里程方面的技术创新外,在改进工艺、降低材料成本上也做了很多工作,主要是体现在电池PACK上,通过采用一些新的成组技术、轻量化的材料去实现。”钟孟光对记者表示。