中國儲能網訊：受供應鏈危機等因素影響，汽車行業(yè)正在經歷一段低谷時期。
從乘聯(lián)會發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，2022年1-5月，乘用車零售銷量水平基本位于歷史同期的低位水平，除了2月出現(xiàn)同比正增長，其余4個月均呈現(xiàn)下滑態(tài)勢，3-5月甚至出現(xiàn)兩位數(shù)降幅。
同期，新能源乘用車卻表現(xiàn)出強勁的增長勢頭，累計銷量達171.2萬輛，同比增長119.5%。乘聯(lián)會認為，供給改善帶來市場火爆，但溯本逐源，消費端需求旺盛，才是新能源車逆勢上揚的根本原因。而消費者對新能源車、尤其是電動車的接受度大幅提升，主要得益于動力電池技術的突飛猛進。
事實上，電動車的發(fā)展歷史并不比燃油車短，甚至比燃油車的誕生年份更早。1832—1839年間， 美國人安德森發(fā)明了世界上第一輛電動車，這是一輛三輪汽車。后來人們不斷改進電池技術，提高電池容量，促使電動車銷量全面超越燃油車。進入20世紀20年代，由于德克薩斯、俄克拉荷馬和加利福尼亞等大油田的發(fā)現(xiàn)，降低了汽油價格，內燃機汽車逐漸勝出。
近幾年，電動車卷土重來，增長勢頭令燃油車望塵莫及，其中一個最重要的原因便是動力電池技術再一次突破瓶頸。事實上，回顧電動車誕生以來每一個階段的躍進，都與電池技術的突破密不可分。
那么，動力電池究竟經歷了一場怎樣的質的飛躍？
動力電池“兩足鼎立”
動力電池在電動汽車整車成本中的占比約為40%，可以說是一輛電動汽車里最貴的零部件。并且，動力電池的容量決定了電動車的續(xù)航里程，因此，電池的技術成長，直接決定了電動車的發(fā)展。
最早應用于電動車的動力電池是鉛酸電池，由法國物理學家加斯東·普蘭特于1859年發(fā)明，這是第一款實現(xiàn)了可充電、循環(huán)使用的動力電池。鉛酸電池體積大、質量大、能量密度小、功率密度低，只能實現(xiàn)40-65公里的續(xù)航水平，最高時速也只有30公里。1920年左右，隨著城市建設規(guī)模不斷擴大，人們出行的半徑也不斷增大，鉛酸電池輸給了逐漸興起的內燃機汽車。
1992年索尼成功開發(fā)出商用鋰離子電池，這種電池可重復充電，迅速成為移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設備的源動力。后來隨著技術發(fā)展，誕生了三元鋰電池這種形態(tài)，并得以在電動車上應用。
磷酸鐵鋰電池起源于1996年，德州大學John Goodenough教授帶領團隊經過長期研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰具有可逆性地遷入脫出鋰的特性，啟發(fā)了全球各電池廠商將磷酸鐵鋰作為鋰電池正極材料的研究，這個發(fā)現(xiàn)后來被視作磷酸鐵鋰電池發(fā)展史的開端，并最終促成了磷酸鐵鋰電池的誕生。
此后，三元鋰與磷酸鐵鋰兩種技術路線經歷了數(shù)十年的博弈。
2009年，為了推廣新能源汽車，中國啟動了“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程”，通過補貼的形式達成“每年10座城、1000輛新能源車”的目標。
2009-2016年，補貼政策比較傾向于商用車，磷酸鐵鋰電池由于成本低、安全性高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，市場份額超55%。
新能源車推廣的最終目標是私人消費群體，2017年開始，政策逐步向乘用車傾斜，新能源汽車補貼按照能量密度進行差異化補貼，能量密度高于120Wh/kg的按照1.1倍補貼，也就是說，國家鼓勵企業(yè)發(fā)展更高續(xù)航水平的新能源車。因此，能量密度更占優(yōu)的三元鋰電池反超磷酸鐵鋰電池，后者的市場份額一度跌至30%以下。
隨著新能源汽車市場井噴式擴張，電池原材料市場出現(xiàn)供給不足，對稀有原材料依賴度更小的磷酸鐵鋰，憑借成本優(yōu)勢重回主流。
回顧這兩種技術路線的發(fā)展，至今也未分出勝負，三元鋰與磷酸鐵鋰呈現(xiàn)出螺旋式交替上升的發(fā)展路徑，形成“兩足鼎立”的競爭格局。
集邦咨詢鋰電分析師曾佑鵬接受《中國能源報》記者采訪時表示，國內新能源汽車補貼預計于2023年退出，三元鋰電池憑借更高能量密度獲得政策補貼的優(yōu)勢將有所減弱，疊加未來幾年電化學儲能領域對磷酸鐵鋰電池的市場需求上揚，判斷磷酸鐵鋰電池產量增速將遠超三元鋰電池。并且，從目前市場發(fā)展情況來看，磷酸鐵鋰電池的裝機量增長預期同樣高于三元鋰電池，“樂觀預計，國內市場磷酸鐵鋰電池占比有望達到70%?！?
另一邊，乘聯(lián)會秘書長崔東樹指出，從材料角度看，目前磷酸鐵鋰電池的能量密度已無太多上升空間，這很可能限制其未來的應用場景。
無鈷電池量產裝車
因此，不少企業(yè)并未放棄三元鋰電池，而是在不斷嘗試將其優(yōu)化。
在現(xiàn)有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本約占整體成本的30%至45%，其中，鈷元素作為原材料中的一種，占約20%的比重。但鈷屬于稀缺材料，鈷金屬價格昂貴且分布比較集中，全球 66% 鈷產量都出自政局不穩(wěn)定的剛果（金）。這使得鈷的開采充滿了不確定因素。
其實，鈷元素并不參與電化學反應，所以確保高鎳同時（鎳是三元鋰電池正極材料的主要原料之一），降低鈷含量，能夠有效提升動力電池的能量密度并同時降低成本。因此，在以高鎳體系為共識的大前提下，包括松下、LG、寧德時代等國際主流動力電池制造商都將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力電池的研發(fā)方向。
2021年7月，國內一家電池廠商研發(fā)生產的無鈷電池開始量產裝車。研發(fā)生產這種電池的正是國內的鋰電黑馬——蜂巢能源。
蜂巢能源前身是長城汽車動力電池事業(yè)部總部位于江蘇常州，是一家專業(yè)鋰離子電池系統(tǒng)提供商，專注于新能源汽車動力電池及儲能電池系統(tǒng)的研發(fā)、生產和銷售。蜂巢能源成立僅三年，估值就超過了460億，2021年裝機量進入了全球前十。
早在 2018 年蜂巢能源就開始投入研發(fā)無鈷電池；2020 年 9 月，蜂巢能源在北京車展發(fā)布了無鈷電池兩大產品平臺；同年 12 月電池日上，蜂巢能源宣布無鈷電池正式接受全球預訂；2021年 4 月 8 日，蜂巢能源常州工廠無鈷正極材料量產下線；三個月后，無鈷電池首款產品正式下線。
蜂巢能源為何能夠如此快速地發(fā)展？“不走尋常路”的科研創(chuàng)新基因是關鍵因素之一。除了常規(guī)鋰電，蜂巢能源還研發(fā)了許多震驚全行業(yè)的黑科技，比如在業(yè)內領先的高速疊片工藝，能夠使電池的能量密度提升5%，壽命提升10%到20%；短刀電池則打破了模組限制，將電池包結構件數(shù)量減少了35%，具有極廣的適用性；此外，蜂巢能源還在積極研發(fā)果凍電池，區(qū)別于主流的液態(tài)電解質，果凍電池的電解質是果凍狀的，具有自愈合、阻燃等特點，可進一步提升電池的安全性。
當然，無鈷電池依然屬于三元鋰離子電池組，目前業(yè)界常用的三元鋰電池為NCM鎳鈷錳和以特斯拉為代表的NCA鎳鈷鋁，與這兩者相比，蜂巢能源研發(fā)的無鈷電池最大區(qū)別是用其它元素取代了鈷。
蜂巢能源官方信息顯示，其研發(fā)的無鈷電池具有高能量密度、高安全、高壽命三大核心優(yōu)勢。
比如，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，蜂巢能源無鈷電池與高鎳三元電池相比，增加了錳的含量，安全性得到顯著提高。在熱穩(wěn)定方面，蜂巢能源的無鈷電池能夠通過150℃的熱箱實驗。
蜂巢能源無鈷電池采用的單晶技術在輥壓過程中具有更強的顆粒強度和更加穩(wěn)定的結構，能夠大幅提升耐壓力強度。這種穩(wěn)定的晶體結構能夠幫助無鈷電池實現(xiàn)更長的循環(huán)壽命，在DOD為92%時可實現(xiàn)2500次循環(huán)。
智造升級才是紓解行業(yè)困局的密鑰
除了無鈷電池，業(yè)內還在研發(fā)固態(tài)電池、石墨烯電池等新技術。然而無論技術如何演進，恐怕都很難解決電池行業(yè)目前面臨的困境：原材料大幅漲價導致電池制造成本攀升、大規(guī)模制造給企業(yè)生產管理能力帶來巨大挑戰(zhàn)、電池產品品質與產線效率亟待提升。
自從2021年以來，由于新能源汽車市場需求旺盛，動力電池裝機量需求大幅增長，帶動動力電池原材料價格飛漲。與2021年同期相比，電池級碳酸鋰的市場報價上漲近10倍，動力電池原材料鎳、鈷的價格的同期漲幅也接近一倍。
“目前主要是鋰價格上漲。”SMM電池材料咨詢顧問李明向36氪未來汽車日報表示。與鈷、鎳等材料不同，鋰在動力電池的制造中占據(jù)著不可替代的地位。無論是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池還是固態(tài)電池、石墨烯電池，鋰均是必備元素。
原材料漲價的蝴蝶效應很快傳導至銷售終端，自今年3月以來，包括理想、小鵬、比亞迪、蔚來在內的多家新能源車企宣布上調車型售價。
這對于即將迎來拐點的新能源汽車市場來說，并不是一件好事。如果消費者的購車意愿受到影響，整個新能源車市場的發(fā)展都將隨之受制。
原材料的定價權并不在電池廠商手中，要想控制成本，只有通過制造環(huán)節(jié)尋找解決方案。
除了原材料問題，動力電池需求量攀升，電池制造商需要推動更大規(guī)模的制造，意味著要面臨多工廠、多業(yè)務板塊、大供應鏈、大制造、大交付等極為復雜的管理考驗，這需要動力電池企業(yè)加大數(shù)字化能力，切實提升整體運營管理能力。此外，電池品質提升與生產效率的提高，也都指向制造環(huán)節(jié)進一步智能化。
眼下，動力電池制造從自動化階段，向數(shù)字化與智能化全面升級已是大勢所趨。業(yè)界已達成普遍共識，產業(yè)升級需要在產線及制造環(huán)節(jié)進行AI智能、大數(shù)據(jù)、云計算等深度融合。
為了實現(xiàn)鋰電智造升級，盡快實現(xiàn)上述融合，蜂巢能源發(fā)起了“創(chuàng)新成就你我 ? 先蜂產業(yè)合作伙伴全球招募”大賽，聯(lián)合蜂巢資本、章魚博士，攜手36氪，聚焦鋰電三新（新技術、新工藝、新材料）和工業(yè)互聯(lián)網（大數(shù)據(jù)、AI智能、通信等）等領域，面向全球招募高潛力的技術領先企業(yè)或高校技術團隊，進行創(chuàng)新技術項目孵化，為企業(yè)快速成長賦能，助力構建優(yōu)化的產業(yè)生態(tài)。此外，招募將有5億元產業(yè)鏈投資基金扶植，入圍的團隊將入駐章魚博士，并獲得管理、成長等多方面的產業(yè)協(xié)同賦能方案。
據(jù)了解，蜂巢能源將投入5億元產業(yè)鏈投資基金，入圍的團隊通過投資盡調將有機會入駐章魚博士，并獲得技術、組織等多方面的產業(yè)協(xié)同資源支持。就如同2014年特斯拉開放了所有的專利技術，以饗同行，才徹底激活了電動車新一輪的發(fā)展。只有秉持開放的心態(tài)，才能促使產業(yè)不斷前行。蜂巢能源將與合作伙伴共同激發(fā)新技術，探索推動動力電池行業(yè)發(fā)展的新方向。
