中國儲能網(wǎng)訊：動力電池作為新能源汽車能量存儲與轉(zhuǎn)換裝置的基礎(chǔ)單元，是新能源汽車的核心零部件，其發(fā)展水平關(guān)乎汽車產(chǎn)業(yè)電動化轉(zhuǎn)型的進程。
據(jù)悉，2020年全球動力電池和儲能電池的出貨量大約為213GWh，同比增長34％。其中電動汽車板塊出貨量192.9GW和，占比90.6％，同比增長30％；儲能板塊出貨量20GWh，同比增長81.8％。2021年全球電池出貨量有可能達到317GWh，同比增長49％，發(fā)展勢頭迅猛。
根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別為354.5萬輛和352.1萬輛，同比均增長1.6倍，市場滲透率達13.4％。新能源汽車滲透率越過10％的拐點后，將迎來更加快速的市場化發(fā)展，動力電池產(chǎn)業(yè)也正駛?cè)霘v史新周期，逐漸由追求“量”的增長轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲俊薄百|(zhì)”同步發(fā)展。2021年，我國動力電池裝車量154.5GWh，同比增長142.8％，其中三元電池裝車量74.3GWh，同比增長91.3％；磷酸鐵鋰電池裝車量79.8GWh，同比增長227.4％。
在新能源汽車市場需求快速增長的同時，動力電池的供應(yīng)存在缺口。為應(yīng)對全行業(yè)電動化轉(zhuǎn)型帶來的供應(yīng)鏈壓力，2021年以來，動力電池企業(yè)紛紛擴充產(chǎn)能，包括寧德時代、比亞迪、中航鋰電、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、孚能科技等在內(nèi)的多家一二線動力電池企業(yè)都宣布了擴產(chǎn)計劃，規(guī)劃的新增產(chǎn)能超過1000GWh，差不多是2021年動力電池裝車總量的10倍，動力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。
牽一發(fā)而動全身，動力電池供應(yīng)鏈需求也水漲船高。短期來看，新能源汽車市場井噴，動力電池供應(yīng)鏈缺貨、漲價態(tài)勢愈演愈烈；從中長期看，為保障TWh時代穩(wěn)定供應(yīng)，動力電池產(chǎn)業(yè)鏈合縱連橫不斷升級，動力電池材料循環(huán)利用也受到各方重視。在此形勢下，認真研究新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢十分必要。
動力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)三個發(fā)展趨勢
1．電動化轉(zhuǎn)型提速，動力電池產(chǎn)業(yè)競爭升級。
隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)增長，財政補貼即將退出，我國動力電池產(chǎn)業(yè)將依靠市場驅(qū)動，并隨著對外開放的逐漸深入，正面參與國際市場競爭。一方面，LG化學(xué)、松下等跨國動力電池企業(yè)不斷開拓中國市場，競爭日益加?。涣硪环矫?，寧德時代、孚能科技等紛紛調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，與特斯拉、寶馬、戴姆勒等跨國整車企業(yè)合作，并積極在歐洲布局工廠，加快“走出去”，我國動力電池企業(yè)全球化發(fā)展提速。
2．長協(xié)訂單、大訂單增強產(chǎn)業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。
在動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、電池企業(yè)加大投資擴張的態(tài)勢下，防范企業(yè)發(fā)展風(fēng)險十分必要。大訂單、長協(xié)訂單落地，才能讓新周期動力電池市場紅利更具確定性。從車端來看，2021～2023年是外資車企電動化車型密集投放期，自主品牌也在新能源轉(zhuǎn)型上加足馬力。通過長期訂單、項目定點、合資合作、入股等多種形式鎖定動力電池產(chǎn)能，已經(jīng)成為主機廠現(xiàn)階段的重要角力點。2021年，寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、遠景動力、欣旺達、孚能科技、萬向一二三、捷威動力、微宏動力等國內(nèi)電池企業(yè)均拿下了不同程度的長協(xié)大單或項目定點。
3．確定性需求加速動力電池產(chǎn)業(yè)新一輪產(chǎn)能躍升競賽。
據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年以來，國內(nèi)動力及儲能電池投擴產(chǎn)項目總投資超過5000億元，粗略估算擴產(chǎn)規(guī)劃超過1.4TWh。從項目投資及產(chǎn)能規(guī)模看，寧德時代、比亞迪、中航鋰電、蜂巢能源、國軒高科、億緯鋰能等頭部企業(yè)是擴張主力。其中，寧德時代規(guī)劃投資超1200億元，中航鋰電超760億元，蜂巢能源超670億元，億緯鋰能超440億元。與前一輪產(chǎn)能擴張的明顯區(qū)別是，頭部動力電池企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)模從十GWh級別向百GWh級別躍升。
同時，動力電池企業(yè)向上游延伸趨勢明顯，擴建基地注重資源優(yōu)勢，四川、江西等具備資源優(yōu)勢的地區(qū)成為動力電池企業(yè)入駐的重要考量。湖北、安徽等具有地理優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢地區(qū)也在成為新能源產(chǎn)業(yè)集聚新高地。
在激烈的競爭中，寧德時代、比亞迪等領(lǐng)先的電池企業(yè)開始面臨挑戰(zhàn)。大眾汽車計劃未來10年在歐洲新建6座動力電池超級工廠，奔馳、吉利、廣汽等公司也在紛紛自建動力電池工廠，寧德時代的競爭對手在增多、在變強。
如今，美國已明確汽車產(chǎn)業(yè)的未來是電動汽車，并提出電動汽車扶持計劃；美國能源部也將提供2億美元用于動力電池研發(fā)，提供170億美元貸款推進儲能應(yīng)用。中美兩國在電動汽車和動力電池方面的競爭會越來越激烈。
動力電池技術(shù)發(fā)展四大趨勢
1．動力電池技術(shù)路線呈現(xiàn)車輛場景化發(fā)展趨勢。
動力電池將根據(jù)新能源汽車的不同技術(shù)路線和使用場景，定向提升技術(shù)指標。混合動力汽車的首選技術(shù)是具有高功率特性的鋰離子電池（磷酸鐵鋰電池和三元電池等）；中高端新能源乘用車的首選技術(shù)是具有高能量密度特性的三元電池，眾多動力電池企業(yè)在安全發(fā)展的前提下，積極布局高鎳三元電池研發(fā)，以滿足長續(xù)駛里程和能耗需求；商用車和經(jīng)濟型乘用車的主要需求是具有高安全、長壽命和低成本特性的磷酸鐵鋰電池，并需通過更換負極材料及優(yōu)化電池設(shè)計等，進一步提升其性能和經(jīng)濟性。
然而，受成本和技術(shù)進步的影響，動力電池技術(shù)路線也在變化，如比亞迪刀片電池改變了磷酸鐵鋰電池的地位和發(fā)展態(tài)勢。2021年，磷酸鐵鋰電池的裝車量在近年來首次超過三元鋰電池，一些中高端車型也開始選用磷酸鐵鋰電池。
2．固態(tài)電池是新一代動力電池的重要技術(shù)方向。
以固態(tài)電池為代表的新一代動力電池，是未來的重要競爭領(lǐng)域，需給予足夠重視。我國在固液混合型固態(tài)電池方面領(lǐng)先于世界，技術(shù)已接近成熟并開始產(chǎn)業(yè)化。但全固態(tài)動力電池研究總體上仍處于技術(shù)攻關(guān)階段，產(chǎn)業(yè)化布局尚未開始，預(yù)計2025年以后才有可能開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。目前，需加強政府支持和指導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研合作、上下游合作和市場化產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。
3．鈉離子電池有望替代鉛酸電池應(yīng)用于低速動力車輛。
鈉離子電池的優(yōu)勢一是安全性高；二是儲量豐富且成本低；三是兼容現(xiàn)有的鋰電設(shè)備，其工作機制與鋰離子電池相同，電池企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備可直接用來生產(chǎn)鈉離子電池；四是無過放電特性。鈉離子電池允許放電到0V，能量密度大于100Wh/kg，而且成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。目前，寧德時代已啟動相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化布局，2023年將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，鈉離子電池有望成為未來車用及儲能動力電池的重要備選路線。
4．退役動力電池梯次利用與提高再生利用技術(shù)必要性越發(fā)突出。
隨著電動汽車的持續(xù)發(fā)展，動力電池的退役量在逐步攀升。首批投入市場的新能源汽車動力電池使用已超過10年，面臨退役。有數(shù)據(jù)顯示，2025年后，每年退役電池數(shù)量超過百萬量級，從環(huán)境保護和解決產(chǎn)業(yè)前端資源實現(xiàn)能源再生利用兩方面考慮，解決退役動力電池梯次利用與再生利用問題已迫在眉睫。
低成本是退役動力電池梯次利用未來的核心突破方向，具備經(jīng)濟性優(yōu)勢是其參與市場競爭的必要條件。當前需基于應(yīng)用場景建立統(tǒng)一的殘余價值評價體系，建立基于數(shù)據(jù)訓(xùn)練的電池白箱模型；結(jié)合備電、儲能、低速電動車等不同應(yīng)用場景，圍繞電池荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、功能狀態(tài)和安全狀態(tài)等多影響因子，深化對電池電化學(xué)特性及外特性表征關(guān)聯(lián)關(guān)系的判定。退役動力電池再生技術(shù)方面，國內(nèi)現(xiàn)階段以濕法冶煉為主，隨著中國機械制造和智能控制水平的提升，火法冶煉技術(shù)與裝備將有望進一步發(fā)展。此外，基于動力電池全生命周期設(shè)計回收利用流程、開發(fā)綠色回收和污染防控技術(shù)，將成為未來發(fā)展的重點技術(shù)攻關(guān)方向。
動力電池供應(yīng)鏈發(fā)展三大趨勢
1．供應(yīng)鏈正成為汽車產(chǎn)業(yè)最大掣肘，“補鏈強鏈”成為全球共識。
受上游原材料產(chǎn)能限制和供給短缺影響，2021年以來，需求高漲的動力電池領(lǐng)域出現(xiàn)了“無米下炊”的窘境，部分材料缺貨甚至引發(fā)“蝴蝶效應(yīng)”，掣肘動力電池企業(yè)產(chǎn)能釋放。站在中長期的視角，面向TWh時代，頭部動力電池企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模普遍向百GWh體量邁進，這需要配套材料廠規(guī)模向10萬噸級別以上邁進。這意味著，沿用之前上游供應(yīng)鏈的擴張規(guī)模已經(jīng)遠不能滿足需求，這對于資金投入、產(chǎn)能規(guī)劃、產(chǎn)線部署等都提出更高要求，也因此倒逼電池企業(yè)深度參與到上游供應(yīng)鏈的布局中。如今，寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能、LG化學(xué)等國內(nèi)外電池企業(yè)都加大了上游產(chǎn)業(yè)鏈布局，將其作為公司戰(zhàn)略的重心。電池企業(yè)“親自入場”的目的不言而喻，一是抵御資源斷供風(fēng)險；二是防范供應(yīng)鏈價格波動；三是更深層次參與到新技術(shù)與產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化；四是打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，部署全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)循環(huán)。
2．供給結(jié)構(gòu)失衡可能改變上游資源技術(shù)路徑和定價機制。
全球市場對于鋰電池龐大的剛性需求，正在改變最上游鋰、鎳、鈷的供給結(jié)構(gòu)，巨大的供給矛盾缺口將倒逼動力電池企業(yè)通過資本投入、技術(shù)創(chuàng)新等方式來改變甚至顛覆現(xiàn)有的上游資源技術(shù)路徑和定價機制。前段時間，中央政治局會議在審議國家安全戰(zhàn)略時提出要確保能源礦產(chǎn)安全。這是如此高規(guī)格會議首次把礦產(chǎn)安全和能源安全并列，意味著礦產(chǎn)安全上升到國家戰(zhàn)略。這一變化背后的原因，是全球范圍內(nèi)向清潔能源轉(zhuǎn)型引發(fā)的大量戰(zhàn)略性礦產(chǎn)需求，如動力電池需要的鋰、鎳、鈷、錳等。未來這些礦產(chǎn)供應(yīng)可能難以跟上清潔能源迅速增長的需求，應(yīng)引起重視。
以鋰為例，IEA的研究報告《關(guān)鍵礦物在清潔能源轉(zhuǎn)型中的作用》顯示，隨著各國逐漸向清潔能源邁進，電動汽車取代燃油車的進程加速，2040年鋰的需求可能比現(xiàn)在高出50倍，這意味著世界將面臨鋰的嚴重短缺。鑒于鋰資源區(qū)域分布不均以及控制權(quán)高度集中，鋰電市場會不可避免地受到價格波動、地緣政治的影響。國內(nèi)鋰資源此前主要來自于南美鹽湖提鋰和澳洲鋰礦石，隨著進口供給價格的波動、地緣政治等多重因素的影響，加大國內(nèi)鋰資源的開發(fā)（鹽湖提鋰、鋰云母提鋰、鋰輝石提鋰）成為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的一致選擇。
3．動力電池產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)循環(huán)與可持續(xù)發(fā)展，是全球碳中和目標下的產(chǎn)業(yè)共識，也是參與全球市場競爭的必要。
歐盟的新電池法規(guī)（2020/353）提案對歐洲電池產(chǎn)業(yè)鏈實施了更全面的監(jiān)管，包括引入碳排放量、原材料供求、可再利用原材料使用比率等具體環(huán)保規(guī)定。寶馬、奔馳、大眾等歐洲車企在供應(yīng)鏈選擇上，已針對電池全生命周期二氧化碳排放（LCA）當量提出要求，主要涉及三方面。一是低碳生產(chǎn)，使用清潔能源供電，甚至100％使用綠電；二是材料回收，提高正極材料和金屬的回收比例；三是電池產(chǎn)品全生命周期碳排放。對于動力電池企業(yè)而言，只有更深度地參與產(chǎn)業(yè)鏈上游及回收利用環(huán)節(jié)的布局，打造產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展，才能有效參與全球市場競爭，在減碳、可再生材料利用等領(lǐng)域具備更大的主動權(quán)和把控權(quán)。
自2023年1月1日起，歐盟將對進口的部分商品征收碳關(guān)稅。這勢必會提高電池企業(yè)的出口成本，并要求中國的電池企業(yè)花時間、花投資，按照碳排放要求進行改造和驗證，以應(yīng)對越來越高的碳壁壘。
動力電池領(lǐng)域的碳中和是無法繞開的一道必答題，誰越早行動，就越能掌控接下來的主動權(quán)，而這也是動力電池部署產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的背后邏輯所在。
如今，中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展走在了世界前面，發(fā)展態(tài)勢很好，但也面臨不少挑戰(zhàn)，還需繼續(xù)努力。
（作者系中國汽車工業(yè)咨詢委員會主任）
