近日,上海车展因为冰淇淋的事格外受到关注。而在上海车展上还有另一个将推动时代进程的大事件发生。
这个行业轰动性的信息来自宁德时代,与锂电产业相关。
为什么说这件事有时代意义?首先是因为锂电太重要了。
在数字化时代,半导体和锂电这两项技术被认为是最能推动历史进程的。前者被被称为现代电子产品的大脑,后者是现在的电子产品以及新能源电动车的能量之源。
01
锂电池“上天”和锂电产业“变天”
这次,宁德时代一共公布了两件事:
一是,宁德时代在上海车展正式发布了凝聚态电池,开启了锂电池“上天”的新时代。
宁德时代还宣布将在今年内量产的第一代凝聚态电池,而且其凝聚态电池不仅用于汽车领域,还会用于航空领域。
凝聚态电池的出现,填补了宁德时代乃至锂电行业产品体系中在“天上飞”领域里的空白。至此,全面开启了海陆空全域电动化的时代,为产业发展打开了丰富的想象空间。
另一个是,宁德时代还发布了指向全价值链碳中和的零碳战略,这将是锂电产业最大规模的碳中和行动。
为什么这么说?因为这不光涉及宁德时代一家企业。全价值链碳中和,意味着不光是自己家的电池工厂要零碳,产业链上相关的环节都要零碳,包含矿、大宗原材料、电池材料、电芯制造、电池系统等等。
这是非常具有挑战性甚至是革命性的。一方面,上游碳排放规模大,目前锂电池产品碳足迹的80%来自上游。另一方面,锂电池上游供应商数量庞大,并且来源复杂、利益不一。以宁德时代为例,公司上游供应商超过400家,来自矿产、化工材料、设备制造等多个不同行业。
总之,无论是产品体系的突破,还是产业链条的革命,锂电产业的天要变了。此前,在全球范围内,中国的锂电产业已经实现逆袭——锂电产业由欧美发明、日韩发展,中国获得主导权。如今,锂电产业又将迎来历史性的变化。
02
中国锂电池的逆袭
20多年前,日本掌握全球锂电池话语权,1998年日本的锂电池年产能迅速飙升至4亿支,在全球锂电池市场份额占比高达90%。紧随其后的是韩国企业。
彼时,我国的锂电池市场被日本企业垄断,电池组价格高昂,单价高达1100美元/千瓦时。
90年代初中国开始研究锂电池,经过十多年的发展,全球锂电池行业大洗牌,我国锂电池产量一举反超日韩,成为全球领导者,一个电池组的价格下降到137美元/千瓦时,10年间降低了89%。
如何做到的?
2000年后,中国电池厂商逐渐意识到锂电池的重要性,大量企业开始转型发展锂电池。其中的制胜关键是原料和市场。
锂电池的核心材料是锂,虽然我国锂资源不算多,截至2020年仅占全球总储量的约7%,而且其中有近85%开采难度很大。但我国锂电池巨头公司有魄力,从2017年开始,就积极收购外国锂矿,目前中国已经掌握了全球一半的锂矿资源,锂电池产量更是占据了全球总产量的80%。
然后是市场。大家知道,中国新能源电动车发展迅猛,不仅国内市场巨大,而且目前在全球推广新能源汽车中占比超过半数。
再加上部分电池材料核心技术逐步国产化,降低了原材料进口成本,同时我国人工成本较低,这些都使中国的锂电池产品更有市场竞争力。目前全球锂电池市场份额中,中国占6成,韩国占3成,日本占1成。
03
固态电池,下一代动力电池技术
随着下游应用领域的不断扩展和需求增长,对锂电池行业提出了愈来愈高的要求,锂电池技术不断进步,向更高性能及安全性进发。固态电池符合锂电池技术发展趋势,或将成为锂电池的下一代形态。
目前市场上的普通液态锂离子电池的电解液呈完全100%的液态状态。而固态电池,简单地说,就是将锂电池中的液态电解质换成了固态。
液态到固态,提升作用有多大?
对比一下来看,液态电解质电池单位能量密度难以提升,续航里程无法突破,电池安全无法保证。一旦出现泄露、短路、起火,液态的电解液会迅速燃烧,甚至产生爆炸。
而固态电池最大的特点就是可以提升能量密度,大幅提升充电速度,并且有更高的安全性。如果用在新能源车上,就能极大地减缓新能源汽车消费者的里程焦虑,也能进一步拉进和燃油车的距离。
所以,现在无论是新能源车企,还是动力电池厂商,甚至是上游锂盐厂商都开始在固态电池领域进行大力发展,都想要将目前主流的液态锂离子电池逐步转为固态锂离子电池,并在积极布局。多个国家也都明确固态电池发展目标和产业技术规划。与此同时,资本市场也看好固态电池,对固态电池领域相关企业高度关注。
而宁德时代发布的凝聚态电池则属于半固体电池的一种。
全固态电池本身的技术难度和高成本,目前的确陷入了研发和落地的瓶颈期,所以在此之前,半固态电池是一个不错的升级换代的有效过渡品。
而且,目前动力电池产业链中的材料、制作步骤和应用设备等大部分还是能够兼容,可以大幅降低前期的投入成本。
04
新的投资机遇
固态电池技术的推进,包括全产业链碳中和的目标下,将带来一系列新的创新和投资机遇。
中上游,也就是电池零部件及加工生产,这部分的创新机遇主要在固态电解质、正极材料、负极材料。
固态电解质是固态电池的核心,材料选型和制备工艺将成为核心壁垒。在这个环节目前除了有宁德时代、比亚迪等传统锂电巨头,还已经涌现出一批创新企业,例如钧山的生态圈企业清陶能源就是其中的代表企业之一。
目前,清陶能源目前已经是中国固态电池领域的顶尖玩家之一,已经解决了一系列相关的核心问题,申报专利已近100项,全球专利300多件。并逐步尝试实现固态电池量产。
清陶能源在2018年完成了全国首条固态锂电池产线建设并正式投产,产能达0.1GWh,产品主要用于特种电源、高端数码等领域。随后2019年、2022年分别开工建设年产10GWh的固态电池产线。
在新型正极材料领域,高压镍锰酸锂、富锂锰基材料、磷酸锰铁锂等新型材料,以及硫化物、氧化物系正极材料或将在固态领域得到应用。
负极材料的重要性在固态电池领域得到进一步提升,成为拉开电化学窗口的核心。
中游,也就是电池厂,固态电池带来的主要是对产业链中游环节价值链的重塑。需根据固态电池特质,改进生产工艺和产品形态,以达到最优性能。
下游,与之相关的包含消费电子、动力电池、储能、回收利用。
以回收利用为例,由于锂是可再生资源,锂动力电池的寿命大概在6-8年,当电动车销量稳定之后,只需要通过回收就可以解决锂的来源问题。从这一点来看,更加强化了锂电池回收是产业链中不可或缺的作用和地位。
可以预见,随着新能源车等下游应用的进一步增加,锂电池回收的市场会逐渐变大。
以新能源车领域粗略做一下估算,按动力电池6-8年的寿命倒推,目前需要回收的锂电池主要是2015~2017年左右上路的新能源车。
根据中国汽车工业协会公布数据显示,我国新能源汽车2017年全年累计产销分别为79.4万辆和77.7万辆。而且,那时比较多的主要是交通运输行业的商用车以及公交车。
2021年,新能源汽车市场发 展势头强劲,全球新能源汽车销量较上年增长超过100%。2022年全年,全球新能源乘用车累计销量为1009.12万辆。
由此推断,动力电池回收的高增长可能在2026年之后即将显现。伴随着全球新能源汽车销售的陡峭增长曲线来看,新能源汽车动力电池回收这个赛道的前景,也是足够让人激动的。
全球零碳和中国碳中和目标下,相关行业高速发展,动力锂电池作为新能源产品等终端应用的重要零部件,发展空间巨大。
而相较于传统锂电池,固态电池在安全性、能量密度、环境适应性等方面具备突出优势,受到国家政策的高度支持、初创企业和传统巨头的持续追捧,锂电行业发展方向清晰。可以预见,还将有更多创新企业涌现。
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