導(dǎo)讀

8月28日，蜂巢能源董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新先生在第四屆世界新能源汽車大會(huì)動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)演講中預(yù)測(cè)，未來(lái)鋰電產(chǎn)品分布中，“大無(wú)鈷系”電池市場(chǎng)占比將超過(guò)70%。其中磷酸鐵鋰占比將超過(guò)60%，甚至還要更高。“大無(wú)鈷系”主要包括蜂巢能源研發(fā)推出的層狀無(wú)鈷材料電池以及傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰等電池體系。根據(jù)2022年上半年中國(guó)動(dòng)力電池裝車量數(shù)據(jù)分析，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池分別占比58.5%和41.4%，將儲(chǔ)能、兩三輪車、5G基站等數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計(jì)后，“大無(wú)鈷系”已經(jīng)占到65%左右的市場(chǎng)份額，那么大無(wú)鈷時(shí)代的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)將會(huì)是什么呢？容我一一道來(lái)，供大家參考分析。

行業(yè)動(dòng)態(tài)概述

現(xiàn)階段我國(guó)境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多處鋰礦，盡管受限于國(guó)土資源的審批手續(xù)流程，開采進(jìn)度較慢，但足以滿足未來(lái)全球3億多臺(tái)汽車全面電動(dòng)化需求。相較而言，三元鋰電池所需的鈷、鎳資源，較為緊缺。鈷資源主要集中在剛果(金)、印尼和澳大利亞，國(guó)內(nèi)已探明的鈷礦資源僅有13萬(wàn)噸，占比不到2%；鎳資源相對(duì)好一些，但也只有約400萬(wàn)噸，這意味著，想要發(fā)展三元鋰電池，其關(guān)鍵原材料鈷、鎳都將高度依賴進(jìn)口，在目前國(guó)際局勢(shì)下，很危險(xiǎn)。

包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰等在內(nèi)的“大無(wú)鈷系”電池與結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，大幅縮減了與三元鋰電池能量密度的差距，并在上游材料價(jià)格暴漲時(shí)成本優(yōu)勢(shì)凸顯，未來(lái)在整個(gè)動(dòng)力電池市場(chǎng)占比有望超過(guò)70%，其中磷酸鐵鋰占比超過(guò)60%，甚至還要更高。當(dāng)前磷酸鐵鋰電池已經(jīng)覆蓋500~700公里續(xù)航的主流市場(chǎng)，并在商用儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)三元鋰電池實(shí)施完全替代。

1.寧德時(shí)代將在今年第四季度向特斯拉供應(yīng)M3P電池，該電池包將達(dá)到72kWh，搭載在Model Y車型上，該版本Model Y將于明年初上市。從寧德時(shí)代公布的調(diào)研紀(jì)要來(lái)看，M3P并不是單純的磷酸錳鐵鋰電池，而是在磷酸錳鐵鋰材料中摻雜鋁、鋅、鎂等金屬元素生成的磷酸鹽做成正極，用以改善磷酸錳鐵鋰電池充放電的容量及循環(huán)穩(wěn)定性，能量密度較磷酸鐵鋰電池提升約15%，也可以歸于大無(wú)鈷系。

2.蜂巢能源目前已經(jīng)推出全球首款可量產(chǎn)的無(wú)鈷電池，已經(jīng)在歐拉櫻桃貓、閃電貓等車型上規(guī)?；慨a(chǎn)裝車，并將于2023年推出第二代層狀無(wú)鈷電池，預(yù)計(jì)成本與磷酸鐵鋰電池接近，續(xù)航可達(dá)到800Km。

3.廣汽埃安在研電動(dòng)汽車項(xiàng)目，動(dòng)力電池已經(jīng)全部鐵鋰化，部分量產(chǎn)電動(dòng)車型也在做磷酸鐵鋰電池替換三元鋰電的改型。Aion Y目前已經(jīng)完成95%的磷酸鐵鋰電池的替換；Aion S目前29%是磷酸鐵鋰電池，Aion V 目前33%是磷酸鐵鋰電池，今后都會(huì)持續(xù)提升磷酸鐵鋰電池的比例。

4.多年來(lái)，比亞迪在動(dòng)力電池領(lǐng)域一直堅(jiān)守磷酸鐵鋰路線，但在前幾年?duì)幦?guó)際大廠訂單時(shí)，也不得不研發(fā)三元鋰電池，其中福特野馬純電SUV——Mustang Mach-E就裝了比亞迪的三元鋰電池。而在今年一汽豐田發(fā)布的純電動(dòng)汽車bZ4X上，筆者驚喜地其發(fā)現(xiàn)安裝了比亞迪安徽無(wú)為工廠的磷酸鐵鋰電池。比亞迪，這家以電池起家的車企，最終通過(guò)改變磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的物體形態(tài)，讓這條看似“傳統(tǒng)”的技術(shù)路線獲得重生，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航、高穩(wěn)定性、高安全性，裝備全系車型。

5.7月20日，A股兩大正極材料廠商容百科技(688005.SH)、當(dāng)升科技(300073.SZ)，分別在各自的戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)上宣布將要進(jìn)軍磷酸錳鐵鋰材料領(lǐng)域。其中811三元正極材料最大供應(yīng)商容百科技收購(gòu)天津斯科蘭德進(jìn)軍磷酸錳鐵鋰材料領(lǐng)域更引人注目，其規(guī)劃2025年形成磷酸錳鐵鋰材料30萬(wàn)噸產(chǎn)能。

6.為緩解鎳等原材料的供應(yīng)緊張，降低儲(chǔ)能產(chǎn)品成本，去年，特斯拉已將其每單元最大電池容量為3MWh的Megapack儲(chǔ)能產(chǎn)品改用磷酸鐵鋰電池。值得期待的是，有特斯拉的示范效應(yīng)，磷酸鐵鋰電池可能大部分替換三元鋰電池，成為海外儲(chǔ)能主流電池技術(shù)路線，而國(guó)內(nèi)早就如此了。

本章小結(jié)：通過(guò)對(duì)幾家主要鋰電池及鋰電材料企業(yè)動(dòng)態(tài)分析，包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰等在內(nèi)的“大無(wú)鈷系”電池市場(chǎng)份額在迅速增大，在中國(guó)大概率將超過(guò)80%以上，在全球范圍里可能超過(guò)70%。

上游：新的需求促進(jìn)創(chuàng)新更加活躍

1.近兩年伴隨車企對(duì)于電動(dòng)汽車降低成本、提高安全穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，磷酸鐵鋰電池在裝車量上取得階段性優(yōu)勢(shì)。但包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰等在內(nèi)的“大無(wú)鈷系”電池，在能量密度上較之三元鋰電池有天生劣勢(shì)，因此能夠改善磷酸鐵鋰電池的能量密度、低溫、快充、循環(huán)等性能各種添加劑、導(dǎo)電劑等需求將在未來(lái)猛增。以導(dǎo)電劑為例，1GWh的三元鋰電大致需要200噸，而磷酸鐵鋰電池就需要300噸以上，增加50%以上。

2.同樣由于“大無(wú)鈷系”電池能量密度上天生不如三元鋰電池，為了降低電池包整體重量，高效成組，電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方興未艾，國(guó)內(nèi)有寧德時(shí)代推出的CTP、CTC，有比亞迪推出的“刀片”電池，中創(chuàng)新航推出的“彈匣”電池，蜂巢能源推出的L600短刀電池等等，國(guó)外有美國(guó)特斯拉推出的4680大圓柱電池等。這些結(jié)構(gòu)創(chuàng)新會(huì)帶來(lái)輕型材料、高性能膠等需求增加。

3.這些電池材料創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，必將產(chǎn)生新的需求，促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新與投資行為活躍。比如7月29-30日，筆者就以評(píng)委身份參加了由蜂巢能源發(fā)起、并聯(lián)合蜂巢資本、36氪以“創(chuàng)新成就你我”為主題的“先蜂產(chǎn)業(yè)合作伙伴全球招募”活動(dòng)評(píng)選。活動(dòng)旨在招募鋰電新材料、新工藝、新技術(shù)，以及極限制造的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，并為符合條件的創(chuàng)新技術(shù)項(xiàng)目提供扶植基金，與蜂巢能源直接簽約成為其全球產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作伙伴。本次活動(dòng)吸引了127個(gè)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)及高校團(tuán)隊(duì)參加，歷時(shí)三個(gè)月，通過(guò)項(xiàng)目征集、35強(qiáng)評(píng)選、35進(jìn)8路演、簽約四個(gè)階段，最終決出了8支入圍團(tuán)隊(duì)，目前都在盡調(diào)階段。

本章小結(jié)：大無(wú)鈷時(shí)代帶來(lái)材料、結(jié)構(gòu)的變化，帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，也帶來(lái)新的投資機(jī)會(huì)。

下游：汽車、儲(chǔ)能、5G基站三點(diǎn)開花，外形向方型、短刀集中

1.政策與市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)新能源汽車需求旺盛。在“ 雙碳”目標(biāo)背景下，中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的綠色轉(zhuǎn)型駛?cè)肟燔嚨?，新能源產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上。作為影響實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵動(dòng)力之一，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展欣欣向榮，行業(yè)駛?cè)胧袌?chǎng)驅(qū)動(dòng)新階段。2022年上半年，國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量累計(jì)達(dá)260萬(wàn)輛，同比大幅增長(zhǎng)1.2倍，滲透率攀升至21.6%，預(yù)期未來(lái)幾年仍將以較快速度上升，2025年滲透率有望達(dá)到40-45%左右。

2.新能源發(fā)電并網(wǎng)，電化學(xué)儲(chǔ)能方興未艾。隨著全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進(jìn)，作為解決光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電電源調(diào)峰、削峰填谷的重要抓手以及推動(dòng)可再生能源發(fā)電在能源系統(tǒng)中占比不斷提升的重要路徑，“新能源+儲(chǔ)能”方興未艾，正在成為能源行業(yè)變革的重要趨勢(shì)。受原材料價(jià)格高企和供應(yīng)不足以及其他因素(如安全問(wèn)題和對(duì)更持久、更堅(jiān)固的儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)要求不斷變化)的推動(dòng)，國(guó)外儲(chǔ)能行業(yè)正在逐漸采用磷酸鐵鋰等替代長(zhǎng)久以來(lái)使用的三元鋰電池，而國(guó)內(nèi)更是在6月29日發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見(jiàn)稿)》?！兑庖?jiàn)稿》中特別明確，新建中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。2022年上半年中國(guó)并網(wǎng)、投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目一共66個(gè)，其中有51個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目，總裝機(jī)容量391.697MW/919.353MWh，較去年上半年同比增長(zhǎng)261.3%。

3.5G基站與戶外運(yùn)動(dòng)興起，需求持續(xù)向好。“新基建”結(jié)合了新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革特征，面向國(guó)家戰(zhàn)略需要并為經(jīng)濟(jì)社會(huì)未來(lái)發(fā)展提供支撐，其中5G通信行業(yè)受益于其中半數(shù)領(lǐng)域，正值風(fēng)口。2022年上半年，我國(guó)新建5G基站42.9萬(wàn)個(gè)，總數(shù)達(dá)到185.4萬(wàn)個(gè)，占移動(dòng)基站總數(shù)的17.9%，占比較上年末提高3.6%。

4.4680大圓柱電池存在技術(shù)難點(diǎn)，很難快速普及。4680大圓柱的工藝創(chuàng)新帶來(lái)了電池生產(chǎn)過(guò)程中的眾多難點(diǎn)：1)分切環(huán)節(jié)：切疊法是特斯拉采用的全極耳制作工藝，極耳在分切時(shí)需要斜切成片并疊起，使得表面起伏度較大，易造成極耳因接觸程度不一致而導(dǎo)致內(nèi)阻一致性差。2)注液環(huán)節(jié)：由于兩端被極耳封閉，難以連續(xù)注液生產(chǎn)。3)揉平環(huán)節(jié)：揉平法是國(guó)內(nèi)使用較多的一種全極耳方案，通過(guò)超聲波或機(jī)械將極耳揉成端面。極耳在揉平過(guò)程中容易產(chǎn)生金屬碎屑，導(dǎo)致電芯自放電過(guò)大，甚至發(fā)生內(nèi)短路，另外揉平后端面較為致密，電解液難以進(jìn)入電芯內(nèi)部。4)激光焊環(huán)節(jié)：從傳統(tǒng)兩個(gè)極耳的點(diǎn)焊到全極耳面焊，焊接工序和焊接量都變多，激光強(qiáng)度和焦距不容易控制，易焊穿燒到電芯內(nèi)部或者沒(méi)有焊全。5)特斯拉4680配套的干式涂布技術(shù)難以突破，制造工藝復(fù)雜，現(xiàn)階段無(wú)法大規(guī)模量產(chǎn)。目前各企業(yè)4680電池難點(diǎn)主要集中于焊接環(huán)節(jié)，直接影響了4680電池良品率，特斯拉加州工廠4680試制線的良品率不到80%。此外，由于4680大圓柱結(jié)構(gòu)非標(biāo)、各廠商方案有所差異(存在專利壁壘)，給想進(jìn)入該市場(chǎng)的電池廠帶來(lái)較高壁壘。

回想2020年的特斯拉電池日，可謂是萬(wàn)眾矚目。馬斯克拿出了4680大圓柱， PPT上醒目的數(shù)字無(wú)一不在提醒觀眾這個(gè)新電池非常厲害，具備革命性的意義，贏來(lái)了眾多掌聲。但一眨眼兩年過(guò)去了，搭載4680電池的車型在性能上并沒(méi)有給人驚喜，大家似乎逐漸忘了這個(gè)電池的存在，而特斯拉則為大規(guī)模量產(chǎn)難題絞盡腦汁，難免讓人唏噓。

5.外形向方型、短刀集中。在電芯品質(zhì)提升與追求高效制造的過(guò)程中，方型電池的卷繞壓實(shí)工藝在寧德時(shí)代迅猛發(fā)展帶動(dòng)下越來(lái)越成熟，而方型鋁殼電芯的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新則產(chǎn)生了比亞迪刀片電池和蜂巢短刀電池，多個(gè)刀片通過(guò)陣列的方式排布在一起通過(guò)CTP設(shè)計(jì)在保證了電池包的強(qiáng)度前提下，省去了橫梁、縱梁以及螺栓等附件，讓刀片電池側(cè)面可以承擔(dān)支撐作用。這一系列設(shè)計(jì)可以讓刀片電池跳過(guò)模組環(huán)節(jié)，直接組成電池包，從而提升空間利用率。這樣的結(jié)構(gòu)可以大幅提高電池體積利用率，在有限的汽車空間內(nèi)裝下更多的電池，從而使磷酸鐵鋰電池在續(xù)航里程上匹敵三元鋰電池。

本章小結(jié)：目前新能源汽車行業(yè)景氣依舊，電化學(xué)儲(chǔ)能快速增長(zhǎng)有望貢獻(xiàn)磷酸鐵鋰電池第二大需求增量，5G基站與戶外運(yùn)動(dòng)興起帶來(lái)新的鋰電需求。大無(wú)鈷時(shí)代的電池封裝形式將以方型、短刀為主，軟包為輔。

最后

目前行業(yè)內(nèi)企業(yè)都在通過(guò)材料創(chuàng)新與系統(tǒng)集成的方法，把所有關(guān)鍵技術(shù)集成到一起，在“大無(wú)鈷系”電池領(lǐng)域形成一個(gè)高成組效率的方案，為新能源汽車、儲(chǔ)能、5G基站、戶外活動(dòng)等新興消費(fèi)領(lǐng)域提供更好的動(dòng)力與電源解決方案。

在動(dòng)力電池排位賽接近尾聲之時(shí)，儲(chǔ)能、5G基站與戶外運(yùn)動(dòng)的興起，促進(jìn)了大無(wú)鈷時(shí)代的快速到來(lái)，給行業(yè)從業(yè)者與投資人既帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，也孕育著新的希望與機(jī)會(huì)，值得廣大從業(yè)者為之拼搏，為之奮斗！

(本文作者系吉林大學(xué)青島汽車研究院副院長(zhǎng)、《電車商業(yè)研究》創(chuàng)始人顧國(guó)洪)

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