走好科技自立之路 中國動力電池下好創(chuàng)新“先手棋”

　　今年7月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛，市場呈現(xiàn)出“淡季不淡”的特點，產(chǎn)銷環(huán)比和同比繼續(xù)保持增長，且雙雙創(chuàng)歷史新高。考慮到通常下半年才是新能源汽車的銷售旺季，2021年新能源汽車銷量有極大的概率超出市場預(yù)期。來源：中汽協(xié)會行業(yè)信息部

　　自從1890年愛迪生首次發(fā)明可充電的鎳鐵蓄電池后，化學(xué)體系繁多的電池被廣泛應(yīng)用于軍事、電子消費、交通出行等各個領(lǐng)域。但恐怕沒有哪個行業(yè)能像新能源汽車一樣，為全球電池產(chǎn)業(yè)帶來歷史性的機遇和考驗。

　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，今年7月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛，市場呈現(xiàn)出“淡季不淡”的特點，產(chǎn)銷環(huán)比和同比繼續(xù)保持增長，且雙雙創(chuàng)歷史新高。考慮到通常下半年才是新能源汽車銷售的旺季，2021年新能源汽車銷量有極大的概率超出市場預(yù)期。

　　更重要的是，從上游的大宗原材料到中游的電池、電機，再到下游的充電樁，發(fā)展新能源汽車可以打通光伏、電池、半導(dǎo)體等核心技術(shù)。從整車企業(yè)紛紛加快布局新能源汽車業(yè)務(wù)，到動力電池呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的態(tài)勢、電池產(chǎn)業(yè)鏈爭相擴產(chǎn)，再到最近中央部署碳達峰、碳中和工作時強調(diào)，要堅持全國一盤棋，糾正運動式“減碳”……由新能源汽車引發(fā)的這股熱潮究竟會流向何方，成為電池賽道的風(fēng)向標(biāo)。

　　“從2021年開始，全球鋰電池市場需求會有明顯的提升，但反觀供給端，目前全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)能供給增長相對較慢，有效供給不足。”寧德時代新能源科技股份有限公司董事長曾毓群預(yù)測說，未來5年，鋰產(chǎn)業(yè)市場將迎來井噴期，進入TWh時代。

　　這意味著，在從原材料供應(yīng)、電池制造、新能源汽車研發(fā)乃至能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展綠色儲能的各個環(huán)節(jié)，需要所有參與者齊心協(xié)力，完成高質(zhì)量發(fā)展的“接力跑”。

　　中國電池企業(yè)為何爭相擴產(chǎn)能

　　“因動力電池供應(yīng)不足，我們將短暫停產(chǎn)”“電池供貨商給多少，特斯拉就買多少”……這個夏天，動力電池的火熱程度比起高溫也不遑多讓。

　　據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，今年7月，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別達到28.4萬輛和27.1萬輛，環(huán)比增長14.3%和5.8%，同比增長1.7倍和1.6倍。今年1-7月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達到150.4萬輛和147.8萬輛，同比增長均為兩倍。

　　新能源汽車銷量的增長自然而然的引發(fā)了全球動力電池產(chǎn)業(yè)的迅速增長。

　　高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)庫》顯示，2020年全球新能源汽車銷量約319萬輛，同比增長44%，動力電池裝機量約136.30GWh，同比增長了18%。按照GGII的預(yù)測，到2025 年，全球新能源汽車滲透率將提升至 20%以上，動力電池出貨量將達到 1100GWh。

　　新能源汽車出色的銷量表現(xiàn)和市場預(yù)期，導(dǎo)致動力電池產(chǎn)業(yè)鏈迅速進入投資擴產(chǎn)的熱潮。

　　其中，動力電池行業(yè)龍頭企業(yè)寧德時代祭出最大手筆，公布了一個不超過582億元的募資定增計劃。按照計劃，除了93億元用于補充流動資金外，此次巨額定增的大部分資金主要用于擴張產(chǎn)能、推進新能源先進技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用項目，規(guī)劃擴張動力與儲能電池產(chǎn)能達137GWh。

　　事實上，準(zhǔn)備騰出手來擴充產(chǎn)能的并非只有寧德時代一家。

　　公開資料顯示，僅在今年第一季度，寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電等電池廠商相繼公布了20多個動力電池相關(guān)新增投建項目，投資高達1600億元，建設(shè)年產(chǎn)能超過350GWh。有證券分析師預(yù)計稱，到2025年年底，全球電池企業(yè)產(chǎn)能合計將達到2242GWh。

　　“競爭的王道就是，技術(shù)要比對手更強，產(chǎn)品也要比對手更豐富。所以要一邊加快產(chǎn)能布局，一邊還要不遺余力地提高電池的技術(shù)水平。”中國汽車工程學(xué)會名譽理事長付于武認為，對于像寧德時代、比亞迪、國軒高科等頭部電池企業(yè)來說，抓住眼下的歷史性機遇加大技術(shù)研發(fā)投入，擴張產(chǎn)能布局，“是十分合乎邏輯的”。

　　GGII的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年全球動力電池裝機量約136.30GWh，同比增長18%。在裝機量排名前10的電池企業(yè)中，中國企業(yè)占據(jù)6席。中國電池企業(yè)在全球市場的份額總和也超過了韓國、日本，位居第一。

　　“全球汽車駛?cè)腚妱踊D(zhuǎn)型快車道，而中國動力電池已走在了世界前列。”付于武評價說，從需求側(cè)來看，大量整車企業(yè)對電動化的態(tài)度發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。之前中國汽車的電動化轉(zhuǎn)型走在了前列，現(xiàn)在包括大眾、奧迪、奔馳等在內(nèi)的德國車企也開啟了電動化轉(zhuǎn)型步伐，因此動力電池需求量激增。從供給側(cè)來看，優(yōu)質(zhì)的動力電池供應(yīng)商仍然產(chǎn)能不足。“雖然全球范圍內(nèi)的電池廠不少，一些整車企業(yè)也在試圖自己掌握電池，但中國動力電池產(chǎn)業(yè)無論技術(shù)還是產(chǎn)能，均穩(wěn)居世界前列。”

　　值得注意的是，動力電池產(chǎn)業(yè)的市場集中度進一步上升，有“頭部企業(yè)撐死，其他企業(yè)餓死”的趨勢。2020年，全球動力電池裝機量前10的企業(yè)裝機量總和約為126.47GWh，占全球動力電池裝機總量的93%，這一占比同比增長4%。

　　“這說明動力電池的產(chǎn)能存在結(jié)構(gòu)性，高端產(chǎn)能仍然偏緊。今后在各家的擴軍備戰(zhàn)中，落后產(chǎn)能將逐漸被淘汰。”有業(yè)內(nèi)人士表示，連續(xù)4年榮膺動力電池裝機量全球第一的寶座后，寧德時代試圖再次以募資定增下好“先手棋”，一邊加強動力與儲能電池產(chǎn)能建設(shè)，一邊繼續(xù)投入先進技術(shù)研發(fā)，這有助于夯實其在動力電池和儲能電池領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

　　中南財經(jīng)政法大學(xué)數(shù)字經(jīng)濟研究院執(zhí)行院長盤和林認為，得益于中國在新能源汽車領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢，不少中國電池企業(yè)在動力電池上擁有足夠的技術(shù)儲備，“無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，這些中國電池企業(yè)都具備明顯的規(guī)模優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，同時我們也有供應(yīng)鏈完整的優(yōu)勢。”

　　他建議說，電池企業(yè)在擴張產(chǎn)能的同時也要加強技術(shù)升級，多向技術(shù)創(chuàng)新要效益。“例如鋰電池回收的問題，鋰電池材料還難言過剩，電池企業(yè)應(yīng)十分注意注重資源的循環(huán)應(yīng)用。這對于企業(yè)和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展來說都是十分重要的。”

　　如何闖過原材料漲價、低端產(chǎn)能過剩的險灘

　　仔細看看鋰精礦價格的飆升曲線，就會明白上述擔(dān)憂無不道理。

　　據(jù)了解，與今年1月1日的價格相比，7月20日的碳酸鋰價格上漲了66%，氫氧化鋰價格上漲了96%。

　　顯然，隨著電池產(chǎn)業(yè)擴產(chǎn)潮的到來，上游電池材料的供應(yīng)可能出現(xiàn)瓶頸。有測算結(jié)果顯示，到2025年，全球鋰資源供應(yīng)量折合120萬噸碳酸鋰當(dāng)量，而需求為150萬噸碳酸鋰當(dāng)量，將存在約30萬噸的缺口。

　　“全球電池需求量的迅速增長，而鋰資源空間分布不均勻，中國電池產(chǎn)業(yè)鏈開始面臨鋰資源約束問題。”光大證券的一份行業(yè)研究報告顯示，一方面鋰資源的總量分布有限，地殼豐度僅為 0.006%;另一方面，鋰資源的空間分布不均勻，鋰礦主要分布在澳洲、南美地區(qū)，我國的電池生產(chǎn)用鋰對外依存度過高。

　　此外，由于之前鋰礦周期下行導(dǎo)致很多礦場關(guān)停，疊加國外新冠肺炎疫情肆虐的不利影響，短期內(nèi)鋰資源供應(yīng)很難滿足下游快速增長的需求。

　　毫無疑問，解決原材料短缺的根本出路在于電池技術(shù)革新。寧德時代不久前發(fā)布的第一代鈉離子電池就驗證了這一思路。

　　“有人議論說，電池的化學(xué)體系已經(jīng)很難創(chuàng)新了，只能在物理結(jié)構(gòu)上做些改進。我們認為電化學(xué)的世界就像能量魔方未知遠遠大于已知，我們樂此不疲地探索其中的奧秘。”曾毓群在發(fā)布會上直言，“多元化的技術(shù)路線是電池產(chǎn)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。”

　　一方面，鈉資源的豐度更高、成本更低;另一方面，鈉離子電池在低溫性能、快充以及環(huán)境的適應(yīng)性等方面也擁有獨特優(yōu)勢，可以與鋰離子電池相互兼容互補。但由于鈉離子體積較大，在材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動力學(xué)性能方面要求更嚴苛，此前鈉離子電池遲遲難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

　　據(jù)介紹，基于材料體系的一系列突破，寧德時代研發(fā)的第一代鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的低溫性能與高集成效率等優(yōu)勢。其電芯單體能量密度高達160Wh/kg;常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上;即使在零下20攝氏度低溫環(huán)境中，它也擁有90%以上的放電保持率;系統(tǒng)集成效率可達80%以上;熱穩(wěn)定性遠超國家強制標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。

　　“第一代鈉離子電池既可應(yīng)用于各種交通電動化場景，尤其在高寒地區(qū)具有突出優(yōu)勢，又可靈活適配儲能領(lǐng)域全場景的應(yīng)用需求。”寧德時代研究院副院長黃起森表示，為了彌補現(xiàn)階段鈉離子電池在能量密度上的短板，寧德時代還開發(fā)了AB電池系統(tǒng)解決方案，即鈉離子電池與鋰離子電池兩種電池按一定比例進行混搭，集成到同一個電池系統(tǒng)里，通過BMS精準(zhǔn)算法進行不同電池體系的均衡控制。

　　光大證券的分析師認為，在對能量密度要求不高的場景中，鈉離子電池將有著廣泛的應(yīng)用前景。例如儲能、電動兩輪車與A00級新能源汽車，預(yù)計到2025年，這三大領(lǐng)域國內(nèi)電池需求將達到123GWh。

　　由于能夠直接決定新能源汽車的產(chǎn)品性能，動力電池被視為新能源汽車的“靈魂”。

　　“電池企業(yè)在擴張產(chǎn)能的同時提高電池技術(shù)水平，是一個不小的挑戰(zhàn)。因為未來圍繞電池技術(shù)的競爭會很激烈。”付于武坦言，無論是電池生產(chǎn)商還是主機廠，都想“把靈魂掌握在自己手里”，都想牢牢掌握核心技術(shù)。像特斯拉、大眾等跨國車企已經(jīng)開始籌備自建動力電池工廠。

　　“以寧德時代為代表的中國電池企業(yè)已經(jīng)走在了世界電池產(chǎn)業(yè)的前列，這是一個極為珍貴的機會，甚至可以說是歷史性的機會。在下好了先手棋的基礎(chǔ)上，后面還要繼續(xù)努力。”他告訴記者，要成為世界領(lǐng)先的電池企業(yè)，就必須實現(xiàn)科技創(chuàng)新，走好科技自立之路。“無論是電池材料技術(shù)革新，還是電池結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝的升級，都離不開研發(fā)這潭活水。只有電池技術(shù)創(chuàng)新成果源源不斷的涌現(xiàn)，我們才能鞏固好已有的先發(fā)優(yōu)勢。”

　　據(jù)介紹，圍繞“以可再生能源發(fā)電和儲能替代固定式化石能源、以動力電池助力電動車的發(fā)展、以電動化和智能化的集成作為一個創(chuàng)新”的三大戰(zhàn)略方向，寧德時代打造了材料化學(xué)體系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及極限制造和商業(yè)模式的四大創(chuàng)新支撐，形成了從前沿基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，再到商業(yè)化大規(guī)模的推廣快速轉(zhuǎn)化的能力。

　　“這一輪電池產(chǎn)業(yè)擴張中暴露出原材料價格上漲、低端產(chǎn)能過剩等問題，需要盡快加以解決。”新能源汽車獨立研究員曹廣平提醒說，目前整個新能源汽車行業(yè)仍處于逐漸成熟的階段，但有些問題需要未雨綢繆。“例如，等到這一大批動力電池該退役的時候，希望我們已建成了科學(xué)、合理的電池回收體系，讓新能源汽車能夠真正地為‘碳達峰、碳中和’作出貢獻。”

　　值得一提的是，8月25日，工業(yè)和信息化部在答復(fù)政協(xié)提案時表示，將組織有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究機構(gòu)適時開展鈉離子電池標(biāo)準(zhǔn)制定，并在標(biāo)準(zhǔn)立項、標(biāo)準(zhǔn)報批等環(huán)節(jié)予以支持。工信部將在“十四五”相關(guān)規(guī)劃等政策文件中加強布局，從促進前沿技術(shù)攻關(guān)、完善配套政策、開拓市場應(yīng)用等多方面著手，做好頂層設(shè)計，健全產(chǎn)業(yè)政策，統(tǒng)籌引導(dǎo)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　同時，科技部將在“十四五”期間實施“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點專項，并將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù)，以進一步推動鈉離子電池的規(guī)模化、低成本化，提升綜合性能。

　　“創(chuàng)新是寧德時代的基因，也是寧德時代加速發(fā)展的動力。我們有超過5000名研發(fā)人員，大家聚精會神地搞科研。”曾毓群坦言，“碳中和”時代的到來，意味著人類社會生產(chǎn)力深刻的變革，它將給各行各業(yè)帶來深層次的影響，更推動了新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，給不同技術(shù)提供了施展的舞臺。

　　有人說，“更優(yōu)越的性能、更低的成本、更好的安全性”是動力電池發(fā)展過程中的“不可能三角”。但從某種意義上來說，一部電池發(fā)展史幾乎就是人類馴化各類化學(xué)元素，不斷探索能源利用率極限的歷史。能源是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而“碳達峰、碳中和”時代無疑將加速新能源電池行業(yè)前進的車輪。

作者：許亞杰