動(dòng)力電池行業(yè)近期風(fēng)起云涌。
一向受青睞的三元鋰電池似乎地位不穩(wěn)。三元鋰電池以高能量密度為優(yōu)勢，被各大主機(jī)廠視為滿足國家能量密度政策要求的優(yōu)先選項(xiàng)。數(shù)據(jù)顯示，2019年我國新能源汽車的動(dòng)力鋰離子電池中，三元?jiǎng)恿﹄姵匮b機(jī)量為40.5GWh，同比增長22.4%，占總裝機(jī)量達(dá)65.2％。
但2019年的風(fēng)口到了2020年似乎大不一樣。三元鋰電池是由鎳鈷錳為主要的正極材料組成，由于鈷的價(jià)格過高，導(dǎo)致三元鋰電池整體成本上升，在“補(bǔ)貼取消”與“安全第一”的雙重壓力下，一些主機(jī)廠開始另覓他法。1月份，比亞迪證實(shí)將實(shí)現(xiàn)新一代磷酸鐵鋰電池——“刀片電池”量產(chǎn)；2月份，特斯拉與寧德時(shí)代就國產(chǎn)電動(dòng)車采用“無鈷電池”的事宜進(jìn)行了談判。
兩大主機(jī)廠換了“口味”，三元鋰電池是否“懸了”？未來的鋰電產(chǎn)業(yè)，到底何去何從？
位于湖南省長沙市的中南大學(xué)，在電池界是出了名的高校。其鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化成果十分出彩，不少鋰電企業(yè)都能見到其技術(shù)的落地，被稱為鋰電領(lǐng)域的“黃埔軍校”。
作為中南大學(xué)教授，唐有根認(rèn)為2020年電池開局之變是市場多元化的選擇。對(duì)于動(dòng)力電池行業(yè)存在的問題，他在接受《大國之材》專訪時(shí)一一作出了解答。
這位在電池領(lǐng)域深耕了二十多年的專家，先后專注于鎳氫電池和鋰電池的研究開發(fā)，當(dāng)前他對(duì)燃料電池也給予了較多的關(guān)注。在他看來，鋰電池盡管目前占主導(dǎo)地位，但并不影響燃料電池未來擁有一席之地。
從鎳氫電池到三元鋰電
初接觸到電池行業(yè)，唐有根便隱約意識(shí)到，在電池領(lǐng)域沒有完美滿足市場需求的材料。
1986年，24歲的唐有根到了中南大學(xué)工作。
1996年，他在機(jī)緣巧合下加入了稀土儲(chǔ)氫合金材料的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，與電池結(jié)下不解之緣。稀土儲(chǔ)氫合金主要應(yīng)用于鎳氫二次電池。當(dāng)時(shí)，鎳氫電池由于能量密度高、循環(huán)壽命長、動(dòng)力學(xué)性能良好、環(huán)境友好和安全性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具和混合動(dòng)力車。
彼時(shí)的儲(chǔ)氫材料依賴日本進(jìn)口，每噸售價(jià)高達(dá)100多萬元，這對(duì)于鎳氫電池行業(yè)來說，成本過于昂貴。為了解決這一問題，在一個(gè)老教授帶領(lǐng)下，唐有根加入了對(duì)稀土儲(chǔ)氫合金材料的研發(fā)。實(shí)際上，該材料已經(jīng)有相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也在做，但用在電池上，循環(huán)壽命和性能始終難以達(dá)標(biāo)。
唐有根和同事們3年里反復(fù)摸索，終于成功完善了稀土儲(chǔ)氫合金材料的性能，項(xiàng)目最終在湖南衡陽的一家企業(yè)轉(zhuǎn)化成功。國內(nèi)儲(chǔ)氫材料的推出，讓進(jìn)口材料的價(jià)格大幅度下降。這讓唐有根激動(dòng)不已，他更堅(jiān)定了一輩子都要留在電池行業(yè)的想法。
到了千禧年，國家開啟“863項(xiàng)目”，電動(dòng)汽車“三橫三縱”的概念被提出?！叭龣M”指的是鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池；“三縱”則是指電池、電機(jī)、電控。盡管鋰離子電池的技術(shù)在彼時(shí)相對(duì)不成熟，但苗頭是著著實(shí)實(shí)地出現(xiàn)了。
到2008年，鋰電池的風(fēng)口開始慢慢吹起來。彼時(shí)，國內(nèi)市場已經(jīng)有80家電動(dòng)自行車企業(yè)推出了200余款產(chǎn)品。而渠道方面，已經(jīng)有500家門店開始經(jīng)營鋰電產(chǎn)品。在此期間唐有根先后主持或參與了多個(gè)錳酸鋰、鈷酸鋰和三元鋰電材料的研究和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
彼時(shí)的三元鋰電池行業(yè)正處于萌芽階段，他以教育部廣東省科技特派員的身份與深圳天驕科技合作開始研究三元材料的配方和產(chǎn)業(yè)化，成為較早“吃螃蟹”涉足三元鋰電池的科研人員。
后來，三元鋰電池迅速發(fā)酵并擴(kuò)大，但他跟業(yè)內(nèi)人都處在“警覺”的狀態(tài)，基數(shù)龐大的中國汽車市場，鋰電這一條路線并不能完全滿足電動(dòng)化的需要。
多元化是必然
2016年至今，中國鋰電三元正極材料價(jià)格一路上漲，尤其是鈷的價(jià)格猛漲，從成本角度，電池廠商和車企開始思考“去鈷化”。特斯拉與松下“鬧別扭”，則是將“去鈷化”推上了新的熱度榜。
三元鋰電池采用了鈷元素這類貴重金屬，在造價(jià)上極為昂貴。數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)每噸鈷的價(jià)格在27.6萬元~29萬元之間不等。
這導(dǎo)致三元鋰電池的成本高于磷酸鐵鋰電池，據(jù)了解，目前國內(nèi)三元鋰電池的成本在0.85元/Wh左右，而磷酸鐵鋰電池的成本約為0.65元/Wh。
實(shí)際上，三元材料和磷酸鐵鋰各有優(yōu)勢和缺陷。從能量密度而言，三元材料無疑更具有優(yōu)勢，三元材料可以做到300Wh/kg以上，而磷酸鐵鋰則做到200Wh/kg已是極限。但從成本角度而言，磷酸鐵鋰更勝一籌。
唐有根認(rèn)為，寧德時(shí)代推出的無模組化與比亞迪的刀片電池，其實(shí)都是進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，通過減少電池系統(tǒng)中的非活性成分的比例，來達(dá)到滿足實(shí)際應(yīng)用需求和降低成本的平衡?！疤厮估怯惺袌雒舾行?，通過技術(shù)優(yōu)化，推出滿足基本市場的產(chǎn)品?！?
“這是市場多元化的選擇。沒有哪種路線能完全引領(lǐng)，只能說市場的行為要根據(jù)實(shí)際需求來調(diào)整?！?
從長期來看，唐有根認(rèn)為，鋰電池的穩(wěn)定性、安全性、成本都在優(yōu)化和提升。“無論是在消費(fèi)類或者動(dòng)力電池類，相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，鋰電池都將是主體，還沒有其他電池可以取代之?！?
關(guān)注燃料電池
公安部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2019年底，中國汽車保有量為2.6億輛，新能源汽車保有量僅381萬輛。有專家預(yù)計(jì)，到2040年新能源汽車保有量或?qū)⒊^2億輛。新能源汽車的數(shù)量還有很大的上升空間。
“盡管目前鋰電池占市場主流，但它無法完全滿足未來電動(dòng)汽車市場的需要。”唐有根對(duì)《大國之材》表示。
從充電的配套設(shè)施角度來看，電動(dòng)汽車大規(guī)?；队靡院螅潆娫O(shè)施包括電網(wǎng)無法滿足如此龐大的充電需求，將面臨充電困難的問題。此外，從資源角度看，部分原料將無法滿足大基數(shù)的電池生產(chǎn)需求?！拔磥黼妱?dòng)車的終極解決辦法，可能會(huì)是燃料電池?！?
燃料電池的原理是以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)轉(zhuǎn)換成電能，早在1839年，英國科學(xué)家Grove就提出了燃料電池的概念。2000年，燃料電池車被列入科技部“863”攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目，2015年正式進(jìn)入商業(yè)化階段。包括豐田在內(nèi)的不少車企推出了氫燃料電池商品車。
早在2000年，唐有根就開始關(guān)注金屬燃料電池并展開了相關(guān)的研究工作。2008年他幫助一家車企推出了一款鋅空氣電池微型電動(dòng)車，2011年開發(fā)了全球首臺(tái)鋁空氣電池電動(dòng)大巴。
目前燃料電池主流為氫燃料電池，從能源獲取角度看，氫氣的制備并不難。但氫燃料電池面臨最大的問題是氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題。氫具有高度活性，因此帶來了安全問題，這成為制約其發(fā)展的瓶頸。
唐有根關(guān)注的金屬燃料電池，通過金屬的電化學(xué)反應(yīng)，為汽車提供動(dòng)力的能源。2019年年中，“水氫汽車”騙局事件被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，唐有根認(rèn)為，“水氫汽車”技術(shù)其實(shí)有一定根據(jù)，通過鋁、鋅等活性金屬與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣燃料，進(jìn)而推動(dòng)汽車運(yùn)行，只是運(yùn)行成本太高。
金屬燃料電池的優(yōu)勢在于可以將水能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電和電網(wǎng)低谷電儲(chǔ)存到金屬中，解決了氫燃料電池氫氣難以儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)碾y題。此外，金屬燃料放電后變成金屬氧化物，又可以通過電解還原成金屬，實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)利用?！敖饘偃剂想姵啬芙鉀Q規(guī)模儲(chǔ)電和能源安全的問題?！?
實(shí)際上，早在數(shù)年前，Alcoa（美鋁公司）和以色列Phinergy公司就推出了可續(xù)航1600公里鋁空氣電池電動(dòng)車。國內(nèi)也有所動(dòng)作，云鋁股份與昆明冶金研究院也共同出資組建創(chuàng)能鋁空氣電池股份有限公司投資鋁-空氣電池研發(fā)項(xiàng)目；中國動(dòng)力與PHINERGY成立合資公司，計(jì)劃在大巴、旅游車、物流汽車及運(yùn)動(dòng)型多用途汽車等電動(dòng)車型推廣鋁空氣電池。此外，四川德陽東深、浙江臺(tái)州非常新能源、湖南源達(dá)新材料、吉利汽車研究院等企業(yè)也進(jìn)行了鋁空氣電池的開發(fā)應(yīng)用。
“其實(shí)未來是多元化的市場，細(xì)分市場總會(huì)存在，多元化市場有一個(gè)基本盤，無論什么樣的路線之爭，彼此取代在短期內(nèi)是不現(xiàn)實(shí)的。”
