「鋰資源」走過價格狂飆突進: 動力電池技術路線依舊百花齊放

近期,持續飆漲的鋰資源價格已經開始趨向穩定,鋰、鎳等關鍵原材料的價格或將出現回調。

「伴隨著新能源汽車爆髮式增長,我國動力電池裝機量也實現了大幅提高,2021年全年裝機量為154.5GWH,同比增長142.8%。預計到2030年全球電池裝機量將達到大概3000GWH,行業正在快速增長。」6月16日,中科院院士歐陽明高在一場動力電池論壇上公開表示。

中國電池行業目前是全球最大、產業鏈最全的,佔了全球產量的約70%,這是中國的優勢產業。不過,我國電池行業也面臨著材料價格上漲、國際政治經濟形勢等一系列挑戰。

伴隨著市場需求的大幅提升,動力電池產業在技術更迭、產業鏈建設、市場形態、產業布局等方面呈現出了一些新特徵、新趨勢。為了應對上游材料價格波動問題,亟須建立穩健的供需體系並開展電池材料的智能回收。面對歐美日韓對手的強勢競爭,百花齊放般的技術創新仍然是我國電池產業未來幾年競爭力持續提升的有效手段。

關鍵材料價格或將回落

受產業周期、疫情、國際局勢緊張等多重因素影響,動力電池上游原材料成本漲幅不斷增加。從產業鏈整體的角度看,各個鏈條上的企業都承擔成本上升的壓力,這也影響著我國新能源汽車產業的健康發展。

不過,近期,持續飆漲的鋰資源價格已經開始趨向穩定,並且有多位行業人士認為,鋰、鎳等關鍵原材料的價格或將出現回調。

容百科技董事長白厚善指出,預計明年金屬鎳供應量會超過40萬噸,鎳價會從現在的2萬多美元/噸下降到1.5萬美元/噸以下。

鋰價格同樣也預計會有所回落。「我們原來預測下半年碳酸鋰價格會開始回落,前段時間這個趨勢已經開始,但因為新冠疫情導致生產暫時下降,5月份生產迅速恢復,出現了價格短暫回調,但大趨勢肯定是下降。這也是礦業本身的特點,礦業作為周期性行業,當需求突然增加時價格會迅速上漲,但一定會回落。」白厚善表示。

儘管材料價格飆升,但從供給側長期來看,動力電池的主要原材料供應充足。

歐陽明高指出,從鋰資源角度看,發展鋰電池產業是沒有問題的,國內鋰資源探明儲量在不斷增加。

「我們現在的鋰資源可采儲量,轎車能做到30億輛,中國估計到2040年、2045年就是3億輛新能源轎車。而且到了一定程度,材料就可以開始循環,我們估計在2050年應該有一半的材料都是循環來的。」歐陽明高表示。

孚能科技董事長兼CEO王瑀也表示,國內原材料儲量是足夠的,現在出現原材料短缺的問題是由於新能源汽車產能的突然爆發導致上游供應鏈供應不上,出現了供需關係的偏離。

電池行業正在建立穩健的電池材料供需體系。企業層面,供應鏈上下游企業應抱著共創共贏的態度去建立長期、穩定、友好的合作關係。整車、電池、電池的上游材料以及資源端要協同考慮,提高電池材料長短期需求預測和籌備能力。

國家層面,已經逐步對上游擴產進行有效的引導和布局,進一步自主開發國內資源,並在國際合作方面同澳洲、南美等區域建立更加緊密的雙邊合作,以保障原材料的供給。

另一方面,電池材料價格的上漲,意外催生了電池回收產業的快速發展。歐陽明高預計,在2050年有一半的電池材料都來自回收循環,這將很大程度上緩解當前的動力電池原材料短缺問題。

事實上,電池回收不僅僅是回收企業的責任,高效、自動化、智能回收跟電池本身的結構、架構有很大關係。因此在電池的初始設計端,包括電芯、電池包的設計,需要考慮將來的拆解便利性。在下一代的電池回收體系中,智能化水平、自動化水平將會得到更大的提升,能夠對原材料的供應提供進一步的保障。

不過,目前電池回收還面臨著回收難、標準化缺失等難題。

北京衛藍董事長兼總經理俞會根認為,電池回收要從電池的全生命周期設計來考慮,從初始設計時就考慮梯次利用等回收相關的工作,真正把電池做全生命周期的設計,同時全產業鏈都參与進來,才能將鏈條全面盤活。

「我們不能把電池回收的責任都推到回收企業上,能不能做到高效、自動化和智能的回收,其實跟電池本身的結構有很大關係。如果說電池本身就不具備回收的便利性或友好性,再好的技術在後端也很難發揮效力。」中創新航研究院院長鄭翔表示。

電池技術發展百花齊放

從消費者的角度而言,更加關注動力電池在高安全、高比能量、長壽命和快充等方面的表現。

近年來,隨著技術的進步,動力電池比能量水平不斷攀升。目前三元方形電池能量密度接近300Wh/kg,軟包電池已達到330Wh/kg;半固態電池能量密度也已突破360Wh/kg,預計到2025年將實現400Wh/kg;未來鋰硫電池能量密度有望達到600Wh/kg。同時,安全也是電池企業的生命線。高鎳、低鈷/無鈷、高錳等技術的不斷創新和迭代,均是以保證電池安全性能為前提條件。

動力電池企業競爭的核心則是做到並滿足主機廠和消費者對於電池性能的需求。

「我們既要有各指標的平衡,又要有絕對值的提升,每家電池企業還要有自己的特色,堅持多樣化發展。鋰電池性能指標應當兼顧不同應用場景需求,實現電池綜合效益最大化。我們認為電池各個性能指標絕對值都將繼續提升,這是技術發展的一個必然趨勢。」歐陽明高表示。

動力電池技術路線多樣,性能各有不同。動力電池按照封裝形式來劃分,分為圓柱、方形、軟包電池;按照材料體系來劃分,分為磷酸鐵鋰和三元。此外,近年來,CTP、CTC、One-Stop、麒麟電池等新型電池層出不窮。

不同的技術路線決定了動力電池不同的性能參數,包括容量、電壓、全性、循環壽命等,進而決定了整車的性能和成本。

從主流的電池材料體系來看,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池在不同的細分市場和應用場景,各具有不同的優勢。「對於三元和磷酸鐵鋰之間的區別,主要是目前市場存在的技術,大規模應用的技術,基本上沒有什麼誰對誰錯的問題,只是定位的市場場景、應用場景有區分,面對的是不同的車型或者說不同的用戶群體。」鄭翔表示。

從封裝形式來看,圓柱、方形、軟包三種路線三分天下,不同的電池廠商有所側重,但是又有所重合,三種技術路線各有優劣。特斯拉推崇的圓柱電池採用卷繞工藝,產品品質穩定,成本相對較低,但對於BMS系統提出了較高的要求;方形電池封裝可靠度高,結構較為簡單;軟包電池,具有單體能量密度高、安全性能好、循環壽命長、設計靈活等優點,但是殼體強度低,對成組技術依賴性強,成組效率相對較低。

孚能科技選擇了軟包電池方向。王瑀認為,理論上講肯定軟包電池是最佳的選擇,現在軟包電池穩定性沒有問題。

由於不同客戶有不同的需求,寧德時代在圓柱、方形、軟包均有布局。不過,寧德時代首席科學家吳凱表示,更傾向於方形硬殼是更合適的方案。「我們的車要用10年,軟包在封裝的密封性上屬於半密封狀態,硬殼通過激光焊接可以叫做全密封,基於此寧德時代更傾向於用方殼電池。」吳凱表示。

整體而言,我國動力電池產業目前創新勢頭迅猛,需要繼續保持,但歐美日等發達國家也在動力電池領域持續深耕,並各具優勢。

歐陽明高認為,現在電池還處於創新非常活躍、百花齊放的時候,但相信再過10年局面應該會比較清晰。在標準化方面,幾種結構要繼續保持創新的勢頭,大家都在創新,各自完善各自的體系,這是很重要的。

「現在的鋰離子電池仍將在長時間內佔據市場的主導地位,全固態電池現在只能說仍然是一個理想狀態,雖然現在有很多汽車廠商都宣布在2030年之前引入,我相信這是有可能的。但是就算2030年,它的市場佔有率仍然會很低,但是相信理想的電池一定會出現。」歐陽明高最後表示。

(作者:左茂軒 編輯:張明艷)

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