动力电池:撑起新能源汽车发展之翼

2021年,我国新能源汽车产业出现多个具有标志性的数据,比如新能源汽车产量突破300万辆。中国汽车工业协会发布的数据显示,1~11月,我国新能源汽车产销分别完成302.3万辆和299万辆,同比均增长1.7倍,市场渗透率达到12.7%。

  按照产业生命周期理论,一种新产品市场占有率达到10%以后,会从初创期进入成长期,然后市场渗透率大幅提升,产业将会迎来爆发式增长阶段。由政策驱动转向市场驱动的我国新能源汽车行业正在进入这一阶段。“我国新能源汽车行业迈入新阶段,动力电池产业功不可没,为新能源汽车产销量超过300万辆打下了基础,推动着我国新能源汽车产业从幼稚期走向成熟期。”中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长马小莉说。

  动力电池全产业链发展形势可喜

  中国汽车动力电池创新联盟的数据显示,11月,我国动力电池装车量20.8GWh,同比上升96.2%,环比上升35.1%,与新能源汽车产销量增长遥相呼应。11月的动力电池装车量只是一个缩影,多年来,我国动力电池装车量一直保持高速增长。

  2013年,我国动力电池装车量仅为0.7GWh;2014年迅速增长到3.2GWh,增长率为357.14%;2015年装车量提升到15.5GWh,增长率为384.38%,连续几年呈现出爆发式增长态势。马小莉告诉记者:“受新能源乘用车示范推广的拉动,动力电池装车量连续2年翻了3倍,从中可以看到,市场对新能源汽车有很强的需求,动力电池装车量也随之大幅攀升。”

  随后几年,动力电池装车量增长速度有所降低,但依然保持了两位数的增长率。2021年,我国动力电池装车量再次出现爆发式增长。11月,动力电池装车量20.8GWh,同比上升96.2%,环比上升35.1%;1~11月,累计装车量为128.3GWh,同比上升153.1%。真锂研究总裁墨柯分析称,去年,我国新能源汽车产业受疫情影响,增长速度放缓。好在我国采取有力举措迅速控制住了疫情,今年新能源汽车产业随之进入快速增长期,产销量一路上扬,也拉动了动力电池装车量翻倍增长。

  另外,在装车量不断提升的同时,产业结构也在不断优化。动力电池产业正从早期的分散式布局向头部企业集中,优秀企业对市场的贡献越来越大。《动力电池蓝皮书》显示,2009年,我国开展新能源汽车示范推广后,全国共有230多家动力电池生产企业,良莠不齐的现象非常突出。经过多年发展,我国动力电池排名前十的企业市场占比已经达到91.9%,今年1~11月装车量达到118.06GWh。宁德时代不仅引领国内动力电池产业高速增长,更率先进入全球动力电池第一阵营,为宝马、特斯拉、大众等跨国汽车巨头供应电池。

  在动力电池回收利用环节,行业也在积极探索可行的道路。近年来,国家出台《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等一系列政策,落实生产者责任延伸制度,推动构建动力电池回收利用体系。实施废旧动力电池综合利用行业规范管理,促进资源向优势企业集聚。鼓励企业加大技术创新,研发推广废旧锂离子电池清洁高效回收利用等一批先进适用技术设备。目前,全国已建成回收服务网点10074个,覆盖31个省级行政区。中国铁塔等企业在通信基站备电、储能等领域广泛开展梯次利用实践,建设了一批梯次利用示范项目,探索形成了梯次电池“以租代售”等创新商业模式。再利用行业的锂钴镍等金属回收率分别达到92%、98%、98%,突破了短流程提取有价元素等技术并实现产业化应用。

  技术水平已属国际一流

     相比于装车量的爆发式增长,更令行业鼓舞的是,我国动力电池技术水平的不断进步。

  我国动力电池门类比较齐全,三元电池、磷酸铁锂、钛酸锂等主流动力电池在国内都有市场,电池的多样性给我国新能源汽车的发展提供了有力支撑。且在最主流的三元电池和磷酸铁锂电池上,我国的技术水平已属国际一流,吸引着全球著名汽车企业纷纷采购。

  就技术而言,目前我国三元电池产品以532/622材料+石墨体系为主,单体比能量从2012年的150Wh/kg提升到近300Wh/kg。马小莉说:“随着高镍技术的不断进步,未来三元电池的比能量仍有一定上升空间,产品系统能量密度将超过200Wh/kg。”

  近年来,磷酸铁锂电池普遍受到汽车企业的重视,这与磷酸铁锂电池技术进步密不可分。“磷酸铁锂电池单体比能量从2012年的100Wh/kg提升到现在的180Wh/kg,接近于能量密度的天花板。但这并不意味着磷酸铁锂电池技术没有了进步空间,宁德时代研发的CTP技术、比亚迪的刀片电池等为其创造了新的发展机遇。”马小莉告诉记者,磷酸铁锂电池系统能量密度最高能达到164.5Wh/kg。

  动力电池领域可谓百花齐放,为了应对镍、钴、锂资源的不足,行业也在探索动力电池的多种可能性。如蜂巢能源未雨绸缪研发出的无钴电池。据蜂巢能源总经理杨红新介绍,NMX无钴电池循环寿命可达2500次,单次充电可满足880公里的续驶里程需求。再如钠离子电池。宁德时代已发布第一代钠离子电池,并表示正加速钠离子电池的产业化布局,在2023年实现规模量产。中科院物理所研究员、中科海钠科技有限责任公司董事长胡勇胜带领团队也在钠离子电池领域取得了突破。胡勇胜告诉记者:“钠离子电池已通过中国汽车技术研究中心有限公司(以下简称“中汽中心”)的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,经受住了短路、过充、过放、挤压等实验的考验。”

  除了安全性高于锂电池外,钠离子电池的经济性也更突出。据介绍,钠离子电池量产之后可以做到比锂电池成本低30%。钠离子电池的低温性能也优于锂电池,工作温度为-30℃~55℃。目前,钠离子电池的循环寿命达到4500次以上,正在从实验室走向工程化应用。

  另外,在固态电池领域,行业也在不遗余力地进行研发,并已在半固态电池方面取得了一定成绩,包括即将上市的蔚来ET7等车型表示将在量产车上搭载半固态电池。从相关渠道了解到,国内有多家初创型电池企业在半固态电池上取得了进展,正在做装车测试工作。

  近年来,我国动力电池技术屡有突破,助力我国新能源汽车加速走进千家万户。

  加速“走出去”布局全球

  由汽车大国迈向汽车强国必须“走出去”。新能源汽车是我国实现由汽车大国到汽车强国的必由之路,加快新能源汽车“走出去”尤为必要。这些年,车企也积极推进新能源汽车“走出去”,2021年,“欧洲市场”和“新能源汽车”成为中国品牌汽车出口的两个关键词。不过,相对于新能源汽车,我国动力电池则更早走向了全球,不仅产品被认可,在标准体系的制定中也有了一定的话语权。

  多年来,我国在传统汽车领域大多采用国外的标准体系,在国际标准体系中难觅中国标准的身影。进入新能源汽车时代,这种窘境有所改变。中汽中心检测认证事业部总工程师王芳告诉记者:“中汽中心制定的多项动力电池标准被国际标准组织采纳,在国际标准体系中有了中国声音。”

  有了技术做后盾,一批电池企业争相走出国门,在国外建立电池生产工厂,为全球多家汽车企业配套供货。2019年10月,宁德时代在德国图林根州投资18亿欧元建设电池工厂,预计2022年可实现14GWh的电池产能。这家工厂将为奔驰、宝马、大众及沃尔沃等汽车企业提供电池产品。除此外,欣旺达新能源科技有限公司也在欧洲建立了电池生产工厂,比亚迪正在筹划海外建厂……一批批动力电池企业不断“走出去”,成为中国动力电池企业实力的有力见证。

  另外,为弥补我国锂资源的不足,国内电池企业很早就在海外进行布局,如赣锋锂业在澳大利亚拥有Mount Marion锂辉石矿山50%的权益,在阿根廷拥有Cauchari-Olaroz锂盐湖51%的权益、Mariana锂盐湖88.75%的权益等。北京安泰科信息股份有限公司镍钴锂项目部高级分析师刘磊告诉记者,在镍钴锂资源方面,国内不少企业都在全球积极布局,如有19家中企在刚果(金)参与开采钴资源。“钴原料产量预计从2020年的14万吨增长至2021年的15.5万吨,其中中国在刚果(金)的项目贡献巨大,以洛钼Tenke项目为代表的中资企业的增产量预计在1万吨左右,中企投资项目产量约为5.1万吨,同比增长17.6%。”刘磊说。

  中国动力电池企业正在全球进行资源布局,这为后续我国动力电池产能的扩充提供了保障,也为我国新能源汽车产销量的持续增长提供了支撑。

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