走好科技自立之路 中國動力電池下好創新“先手棋”

    今年7月,新能源汽車產銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛,市場呈現出“淡季不淡”的特點,產銷環比和同比繼續保持增長,且雙雙創歷史新高。考慮到通常下半年才是新能源汽車的銷售旺季,2021年新能源汽車銷量有極大的概率超出市場預期。

　　自從1890年愛迪生首次發明可充電的鎳鐵蓄電池後,化學體系繁多的電池被廣泛應用於軍事、電子消費、交通出行等各個領域。但恐怕沒有哪個行業能像新能源汽車一樣,為全球電池產業帶來歷史性的機遇和考驗。

　　統計數據顯示,今年7月,新能源汽車產銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛,市場呈現出“淡季不淡”的特點,產銷環比和同比繼續保持增長,且雙雙創歷史新高。考慮到通常下半年才是新能源汽車銷售的旺季,2021年新能源汽車銷量有極大的概率超出市場預期。

　　更重要的是,從上游的大宗原材料到中游的電池、電機,再到下游的充電樁,發展新能源汽車可以打通光伏、電池、半導體等核心技術。從整車企業紛紛加快佈局新能源汽車業務,到動力電池呈現出供不應求的態勢、電池產業鏈爭相擴產,再到最近中央部署碳達峯、碳中和工作時強調,要堅持全國一盤棋,糾正運動式“減碳”……由新能源汽車引發的這股熱潮究竟會流向何方,成為電池賽道的風向標。

　　“從2021年開始,全球鋰電池市場需求會有明顯的提升,但反觀供給端,目前全產業鏈的產能供給增長相對較慢,有效供給不足。”寧德時代新能源科技股份有限公司董事長曾毓羣預測説,未來5年,鋰產業市場將迎來井噴期,進入TWh時代。

　　這意味着,在從原材料供應、電池製造、新能源汽車研發乃至能源結構調整、發展綠色儲能的各個環節,需要所有參與者齊心協力,完成高質量發展的“接力跑”。

　　中國電池企業為何爭相擴產能

　　“因動力電池供應不足,我們將短暫停產”“電池供貨商給多少,特斯拉就買多少”……這個夏天,動力電池的火熱程度比起高温也不遑多讓。

　　據中國汽車工業協會的統計,今年7月,我國新能源汽車產銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛,環比增長14.3%和5.8%,同比增長1.7倍和1.6倍。今年1-7月,新能源汽車產銷分別達到150.4萬輛和147.8萬輛,同比增長均為兩倍。

　　新能源汽車銷量的增長自然而然的引發了全球動力電池產業的迅速增長。

　　高工產業研究院(GGII)發佈的《新能源汽車產業鏈數據庫》顯示,2020年全球新能源汽車銷量約319萬輛,同比增長44%,動力電池裝機量約136.30GWh,同比增長了18%。按照GGII的預測,到2025 年,全球新能源汽車滲透率將提升至 20%以上,動力電池出貨量將達到 1100GWh。

　　新能源汽車出色的銷量表現和市場預期,導致動力電池產業鏈迅速進入投資擴產的熱潮。

　　其中,動力電池行業龍頭企業寧德時代祭出最大手筆,公佈了一個不超過582億元的募資定增計劃。按照計劃,除了93億元用於補充流動資金外,此次鉅額定增的大部分資金主要用於擴張產能、推進新能源先進技術研發與應用項目,規劃擴張動力與儲能電池產能達137GWh。

　　事實上,準備騰出手來擴充產能的並非只有寧德時代一家。

　　公開資料顯示,僅在今年第一季度,寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電等電池廠商相繼公佈了20多個動力電池相關新增投建項目,投資高達1600億元,建設年產能超過350GWh。有證券分析師預計稱,到2025年年底,全球電池企業產能合計將達到2242GWh。

　　“競爭的王道就是,技術要比對手更強,產品也要比對手更豐富。所以要一邊加快產能佈局,一邊還要不遺餘力地提高電池的技術水平。”中國汽車工程學會名譽理事長付於武認為,對於像寧德時代、比亞迪、國軒高科等頭部電池企業來説,抓住眼下的歷史性機遇加大技術研發投入,擴張產能佈局,“是十分合乎邏輯的”。

　　GGII的統計數據顯示,2020年全球動力電池裝機量約136.30GWh,同比增長18%。在裝機量排名前10的電池企業中,中國企業佔據6席。中國電池企業在全球市場的份額總和也超過了韓國、日本,位居第一。

　　“全球汽車駛入電動化轉型快車道,而中國動力電池已走在了世界前列。”付於武評價説,從需求側來看,大量整車企業對電動化的態度發生了重大轉變。之前中國汽車的電動化轉型走在了前列,現在包括大眾、奧迪、奔馳等在內的德國車企也開啓了電動化轉型步伐,因此動力電池需求量激增。從供給側來看,優質的動力電池供應商仍然產能不足。“雖然全球範圍內的電池廠不少,一些整車企業也在試圖自己掌握電池,但中國動力電池產業無論技術還是產能,均穩居世界前列。”

　　值得注意的是,動力電池產業的市場集中度進一步上升,有“頭部企業撐死,其他企業餓死”的趨勢。2020年,全球動力電池裝機量前10的企業裝機量總和約為126.47GWh,佔全球動力電池裝機總量的93%,這一佔比同比增長4%。

　　“這説明動力電池的產能存在結構性,高端產能仍然偏緊。今後在各家的擴軍備戰中,落後產能將逐漸被淘汰。”有業內人士表示,連續4年榮膺動力電池裝機量全球第一的寶座後,寧德時代試圖再次以募資定增下好“先手棋”,一邊加強動力與儲能電池產能建設,一邊繼續投入先進技術研發,這有助於夯實其在動力電池和儲能電池領域的領先地位。

　　中南財經政法大學數字經濟研究院執行院長盤和林認為,得益於中國在新能源汽車領域的先發優勢,不少中國電池企業在動力電池上擁有足夠的技術儲備,“無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,這些中國電池企業都具備明顯的規模優勢和技術優勢,同時我們也有供應鏈完整的優勢。”

　　他建議説,電池企業在擴張產能的同時也要加強技術升級,多向技術創新要效益。“例如鋰電池回收的問題,鋰電池材料還難言過剩,電池企業應十分注意注重資源的循環應用。這對於企業和經濟社會的可持續發展來説都是十分重要的。”

　　如何闖過原材料漲價、低端產能過剩的險灘

　　仔細看看鋰精礦價格的飆升曲線,就會明白上述擔憂無不道理。

　　據瞭解,與今年1月1日的價格相比,7月20日的碳酸鋰價格上漲了66%,氫氧化鋰價格上漲了96%。

　　顯然,隨着電池產業擴產潮的到來,上游電池材料的供應可能出現瓶頸。有測算結果顯示,到2025年,全球鋰資源供應量摺合120萬噸碳酸鋰當量,而需求為150萬噸碳酸鋰當量,將存在約30萬噸的缺口。

　　“全球電池需求量的迅速增長,而鋰資源空間分佈不均勻,中國電池產業鏈開始面臨鋰資源約束問題。”光大證券的一份行業研究報告顯示,一方面鋰資源的總量分佈有限,地殼丰度僅為 0.006%;另一方面,鋰資源的空間分佈不均勻,鋰礦主要分佈在澳洲、南美地區,我國的電池生產用鋰對外依存度過高。

　　此外,由於之前鋰礦週期下行導致很多礦場關停,疊加國外新冠肺炎疫情肆虐的不利影響,短期內鋰資源供應很難滿足下游快速增長的需求。

　　毫無疑問,解決原材料短缺的根本出路在於電池技術革新。寧德時代不久前發佈的第一代鈉離子電池就驗證了這一思路。

　　“有人議論説,電池的化學體系已經很難創新了,只能在物理結構上做些改進。我們認為電化學的世界就像能量魔方未知遠遠大於已知,我們樂此不疲地探索其中的奧秘。”曾毓羣在發佈會上直言,“多元化的技術路線是電池產業長期穩定發展的重要保障。”

　　一方面,鈉資源的丰度更高、成本更低;另一方面,鈉離子電池在低温性能、快充以及環境的適應性等方面也擁有獨特優勢,可以與鋰離子電池相互兼容互補。但由於鈉離子體積較大,在材料結構穩定性和動力學性能方面要求更嚴苛,此前鈉離子電池遲遲難以實現大規模商業化應用。

　　據介紹,基於材料體系的一系列突破,寧德時代研發的第一代鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低温性能與高集成效率等優勢。其電芯單體能量密度高達160Wh/kg;常温下充電15分鐘,電量可達80%以上;即使在零下20攝氏度低温環境中,它也擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上;熱穩定性遠超國家強制標準的安全要求。

　　“第一代鈉離子電池既可應用於各種交通電動化場景,尤其在高寒地區具有突出優勢,又可靈活適配儲能領域全場景的應用需求。”寧德時代研究院副院長黃起森表示,為了彌補現階段鈉離子電池在能量密度上的短板,寧德時代還開發了AB電池系統解決方案,即鈉離子電池與鋰離子電池兩種電池按一定比例進行混搭,集成到同一個電池系統裏,通過BMS精準算法進行不同電池體系的均衡控制。

　　光大證券的分析師認為,在對能量密度要求不高的場景中,鈉離子電池將有着廣泛的應用前景。例如儲能、電動兩輪車與A00級新能源汽車,預計到2025年,這三大領域國內電池需求將達到123GWh。

　　由於能夠直接決定新能源汽車的產品性能,動力電池被視為新能源汽車的“靈魂”。

　　“電池企業在擴張產能的同時提高電池技術水平,是一個不小的挑戰。因為未來圍繞電池技術的競爭會很激烈。”付於武坦言,無論是電池生產商還是主機廠,都想“把靈魂掌握在自己手裏”,都想牢牢掌握核心技術。像特斯拉、大眾等跨國車企已經開始籌備自建動力電池工廠。

　　“以寧德時代為代表的中國電池企業已經走在了世界電池產業的前列,這是一個極為珍貴的機會,甚至可以説是歷史性的機會。在下好了先手棋的基礎上,後面還要繼續努力。”他告訴記者,要成為世界領先的電池企業,就必須實現科技創新,走好科技自立之路。“無論是電池材料技術革新,還是電池結構的創新、生產工藝的升級,都離不開研發這潭活水。只有電池技術創新成果源源不斷的湧現,我們才能鞏固好已有的先發優勢。”

　　據介紹,圍繞“以可再生能源發電和儲能替代固定式化石能源、以動力電池助力電動車的發展、以電動化和智能化的集成作為一個創新”的三大戰略方向,寧德時代打造了材料化學體系、系統結構以及極限製造和商業模式的四大創新支撐,形成了從前沿基礎研究到產業化應用,再到商業化大規模的推廣快速轉化的能力。

　　“這一輪電池產業擴張中暴露出原材料價格上漲、低端產能過剩等問題,需要儘快加以解決。”新能源汽車獨立研究員曹廣平提醒説,目前整個新能源汽車行業仍處於逐漸成熟的階段,但有些問題需要未雨綢繆。“例如,等到這一大批動力電池該退役的時候,希望我們已建成了科學、合理的電池回收體系,讓新能源汽車能夠真正地為‘碳達峯、碳中和’作出貢獻。”

　　值得一提的是,8月25日,工業和信息化部在答覆政協提案時表示,將組織有關標準研究機構適時開展鈉離子電池標準制定,並在標準立項、標準報批等環節予以支持。工信部將在“十四五”相關規劃等政策文件中加強佈局,從促進前沿技術攻關、完善配套政策、開拓市場應用等多方面着手,做好頂層設計,健全產業政策,統籌引導鈉離子電池產業高質量發展。

　　同時,科技部將在“十四五”期間實施“儲能與智能電網技術”重點專項,並將鈉離子電池技術列為子任務,以進一步推動鈉離子電池的規模化、低成本化,提升綜合性能。

　　“創新是寧德時代的基因,也是寧德時代加速發展的動力。我們有超過5000名研發人員,大家聚精會神地搞科研。”曾毓羣坦言,“碳中和”時代的到來,意味着人類社會生產力深刻的變革,它將給各行各業帶來深層次的影響,更推動了新能源產業的蓬勃發展,給不同技術提供了施展的舞台。

　　有人説,“更優越的性能、更低的成本、更好的安全性”是動力電池發展過程中的“不可能三角”。但從某種意義上來説,一部電池發展史幾乎就是人類馴化各類化學元素,不斷探索能源利用率極限的歷史。能源是人類社會發展的物質基礎,而“碳達峯、碳中和”時代無疑將加速新能源電池行業前進的車輪。(中國青年報 許亞傑)