中國的確是鋰電池大國,然而諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落英、美、日三位鋰電池之父的故事則告訴我們,我們離鋰電池強(qiáng)國太遠(yuǎn)了。
10月9日,瑞典皇家科學(xué)院宣布,將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家約翰·古迪納夫(John Goodenough)、斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham),以及日本科學(xué)家吉野彰,以表彰他們?yōu)殇囯x子電池發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)。
上世紀(jì)70年代,供職于美國??松凸镜幕萃⒍蚰钒l(fā)明了鋰離子電池。他采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料,金屬鋰作為負(fù)極材料,制成首個(gè)鋰離子電池。但這種鋰電池電化學(xué)屬性極不穩(wěn)定,在充電過程中非常容易起火爆炸;并且在反復(fù)充放電的過程中,電池容量衰減極快,并不適用于商業(yè)應(yīng)用。
隨后,古迪納夫則就這個(gè)難題進(jìn)行技術(shù)突破,研發(fā)了可充電鋰離子電池,并且領(lǐng)導(dǎo)項(xiàng)目組發(fā)明了可以量產(chǎn)的鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池技術(shù)。
1983年,吉野彰提出了我們今天所知的鋰離子電池專利申請(qǐng),采用了原始概念并將其變得為安全,高效和可靠,為鋰離子電池的商用打下基礎(chǔ)。1991年日本索尼公司首次將鋰電池這個(gè)研發(fā)了20多年的產(chǎn)品推向市場。
到目前鋰電池產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,最有話語權(quán)的當(dāng)屬中國,無論是從體量、消費(fèi)市場、產(chǎn)業(yè)鏈等各方面,中國儼然走在了國際前列。但此次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰電池,并將獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給美國、英國、日本的三位科學(xué)家,在喜悅和祝福中,無不刺痛著中國鋰電池領(lǐng)域的神經(jīng)。
中國的確是鋰電池大國,但我們離鋰電池強(qiáng)國,依然很遠(yuǎn)。
電動(dòng)車將“鋰”推向高潮
本屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰離子電池可謂眾望所歸。
輕巧、可充電且能量強(qiáng)大的鋰離子電池,已經(jīng)徹底改變了人類的生活,被廣泛應(yīng)用于從手機(jī)到筆記本電腦和電動(dòng)汽車等各個(gè)領(lǐng)域,并可以儲(chǔ)存來自太陽能和風(fēng)能的大量能量,從而使無化石燃料社會(huì)成為可能,同時(shí),鋰電池的發(fā)明和產(chǎn)業(yè)化,也直接加速了全人類信息技術(shù)和新能源技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。
目前,從主要應(yīng)用來看,鋰電池集中在兩大領(lǐng)域:一是移動(dòng)式產(chǎn)品,如手機(jī)、電腦,約占鋰電池使用量的2/3左右,第二大領(lǐng)域便是車載電池。
在有些人的印象里,電動(dòng)車是最近幾年才發(fā)展起來的新鮮事物??墒聦?shí)上,電動(dòng)汽車比燃油車出現(xiàn)得更早,直到1912年還在市場上占有份額優(yōu)勢,后來因?yàn)榧夹g(shù)、成本等問題而被歷史淘汰。
當(dāng)下,電動(dòng)汽車之所以興起,主要是因?yàn)殇囯姵丶夹g(shù)日趨成熟以及商業(yè)化程度提高。換言之,電動(dòng)汽車能否成為理想的交通工具,這在一定程度上取決于能否找到合適的高能量密度電池。鋰電池作為電動(dòng)汽車的“心臟”,一直被視為新能源汽車行業(yè)的命脈所在。
與此同時(shí),伴隨著國家政策對(duì)于新能源汽車產(chǎn)業(yè)扶持力度的加大,以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),全球新能源汽車市場進(jìn)入快速發(fā)展通道。期間,幾乎所有主要車企都已制定電動(dòng)化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2018年全年,全球電動(dòng)車銷量突破200萬輛,市場占比份額達(dá)到2.1%,同比增長72%。華爾街研究公司伯恩斯坦表示,未來20年,電動(dòng)汽車可能占到全球汽車銷量的40%,以及全球汽車保有量的30%。目前,電動(dòng)汽車中車載電池的成本已經(jīng)占據(jù)三分之一,車載電池市場規(guī)模將隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)一步擴(kuò)大,這是一個(gè)可以預(yù)見的未來。
動(dòng)力電池領(lǐng)域受全球新能源汽車市場快速發(fā)展帶動(dòng),成為近年來拉動(dòng)全球鋰離子電池市場高速增長的主要因素。
高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)資料顯示,2018年全球鋰離子電池市場產(chǎn)量同比增長21.81%,達(dá)188.80GWh,過去5年年復(fù)合增長率達(dá)27.12%。GGII分析認(rèn)為,未來5年動(dòng)力電池仍將是鋰離子電池行業(yè)增長最快的板塊,其增長主要受全球各國及地區(qū)積極開發(fā)、推動(dòng)新能源汽車帶動(dòng)。
如何從大國邁向強(qiáng)國?
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)自正式誕生以來,分別經(jīng)歷了3個(gè)階段,即從日本壟斷,到日韓爭霸,再到現(xiàn)在中日韓三足鼎立。日本、韓國則在技術(shù)研發(fā)和制造工藝等方面具有一定優(yōu)勢;而中國坐擁原料、市場、政策三大優(yōu)勢,一躍成為全球鋰電池行業(yè)的頭部玩家,擁有全球最為完善的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈,市場規(guī)模最大,在地位上與日韓的老牌鋰電池巨頭平分秋色。
數(shù)據(jù)顯示,目前,中國動(dòng)力電池企業(yè)的產(chǎn)能已占全球總產(chǎn)能的70%以上。2018年,全球動(dòng)力電池出貨量前10名的企業(yè)中,中國占據(jù)七席。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程全球領(lǐng)先,龍頭企業(yè)的地位已經(jīng)開始顯現(xiàn)。
“比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)都有著非常強(qiáng)勁的動(dòng)力,技術(shù)層面上也很樂觀?!眲倓偒@得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本科學(xué)家吉野彰曾在一次公開的技術(shù)交流大會(huì)上如此評(píng)價(jià)中國兩家頭部電池企業(yè)。
我國動(dòng)力電池技術(shù)水平已經(jīng)快速提升,部分指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平,主要表現(xiàn)在動(dòng)力電池單體能量密度超過了每公斤240Wh,規(guī)?;a(chǎn)使得動(dòng)力電池的成本也在迅速下降,電池的單體已經(jīng)從2012年的5元/Wh降到了目前的1元/Wh左右。
然而在最基礎(chǔ)和最核心層面,中國并不具備技術(shù)優(yōu)勢,甚至離日韓電池產(chǎn)業(yè)依然存在相當(dāng)?shù)募夹g(shù)差距。在很多業(yè)內(nèi)人士看來,中國動(dòng)力電池與日韓的差距除了技術(shù)水平和制造工藝,更大的差距主要體現(xiàn)在研發(fā)和管理端,比如在研發(fā)的重大技術(shù)突破方面,在電池制造的合格率方面。
吉野彰也表示,雖然中國和韓國正在崛起,但日本用于鋰離子電池的隔離層、正極和負(fù)極等業(yè)務(wù)仍表現(xiàn)強(qiáng)勁,最關(guān)鍵在于控制核心技術(shù)就好,雖然能控制下游最理想。
中國電動(dòng)汽車百人會(huì)理事長陳清泰曾認(rèn)為,不斷提高自身競爭地位最重要的是掌握核心技術(shù),而且有能力不斷創(chuàng)造核心技術(shù),“關(guān)鍵的是要凝聚優(yōu)秀人才,保持足夠的研發(fā)投入。電池企業(yè)還要在國家支持下與高等院校、研究機(jī)構(gòu)合作,開展動(dòng)力電池的基礎(chǔ)研究”。
除了技術(shù)差距,我國動(dòng)力電池市場也出現(xiàn)供應(yīng)緊張和產(chǎn)能過剩并存現(xiàn)象。數(shù)據(jù)顯示,2017年中國動(dòng)力電池產(chǎn)能已經(jīng)超過了200GWh,但總體產(chǎn)能利用率卻只有40%。究其原因,市場兩極分化明顯,高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品供不應(yīng)求,低端產(chǎn)能銷售困難,呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。
隨著電池技術(shù)的不斷提高,車載鋰電池的競爭將日益激烈。未來,動(dòng)力電池能量密度的提升和成本的下降,將成為市場競爭的焦點(diǎn),也將是整個(gè)新能源汽車行業(yè)競爭的關(guān)鍵。伴隨市場競爭加劇,一些低門檻、技術(shù)落后的動(dòng)力電池企業(yè)逐漸被淘汰出局,行業(yè)洗牌加速。
值得一提的是鋰電池之后,固態(tài)電池的風(fēng)潮無疑將開啟下一個(gè)電池時(shí)代。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)宣布,該國部分汽車、電池企業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)將聯(lián)合研發(fā),力爭到2022年全面掌握固態(tài)電池的相關(guān)技術(shù);德國大眾集團(tuán)近期也宣布投資1億美元用于固態(tài)電池的開發(fā)和量產(chǎn)。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,中國企業(yè)進(jìn)入固態(tài)鋰電池領(lǐng)域較晚,且主要以科研機(jī)構(gòu)或院校為支撐,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較慢。從全球來看,歐美企業(yè)雖然在本輪競爭中失去了位置,但正在為下一階段的競爭布局,是潛在的強(qiáng)大競爭者。
那么,在鋰電池之后的新一輪電池技術(shù)爭奪戰(zhàn)中,中國又做好準(zhǔn)備了嗎?