新闻中心
退役动力电池回收难在哪儿？
近日，新华社的一篇揭露新能源汽车电池回收乱象的文章，让退役动力电池回收再次成为焦点。文章提到：业内人士指出，到2020年我国动力电池累计退役量约20万吨，其中大量流入小作坊等非正规渠道，带来安全和环境隐患。如何避免新能源汽车“爆发式增长”带来“爆发式污染”，值得警惕。虽然已上升至国家层面，但电池回收产业的发展速度仍然缓慢，原因是什么呢？为什么要回收退役动力电池据了解，动力电池有自身的使用寿命上限，在不断的充放电循环后，电池的容量会衰减，续航显著下降。当容量衰减到80%时，已经不再适合汽车行驶使用。新能源汽车动力电池的普遍理论寿命能达到8年，或对应里程10万公里，但在实际使用过程中，通常只有4—6年的寿命。以此推算，2020年前后国内动力电池进入报废高峰期。而基于目前仍在持续火热的新能源汽车市场，根据相关研究预测，到2025年，中国退役电池包数将达到100万包，退役电池量达到93GWh。回收动力电池的原因不光是其到了使用寿命上限，还因为这些电池对环境的破坏十分严重。业内专家介绍，动力电池电解液中含有六氟磷酸锂等高毒性物质和挥发物，如果处理不当，大量的退役电池将会对生态环境造成不良影响。同时，如果拆解过程中操作不当，还会引发燃爆、触电和腐蚀等安全隐患。电池中含有很多重要稀有金属元素，目前对锂、镍、钴、锰等的回收率可达99%以上，对动力电池进行回收不仅有利于对资源的循环利用，还能缓解原材料的供应问题并降低成本。值得指出的是，由于我国早期的新能源汽车动力电池以磷酸铁锂电池为主，所以现在退役的大多是磷酸铁锂电池，但从2022年以后，三元锂电池也将开启退役潮。那么，动力电池回收的方式有哪些呢？动力电池的两种主要回收方式当前动力电池的回收主要有梯次利用和拆解再生两种方式。梯次利用是指让退役的动力电池应用于其他领域。动力电池实际容量降低到原来的80%后，虽然不再适用于汽车，但依然能用于动力和续航需求较弱的低速电动车、通信基站和储能设备等。拆解再生则指让电池彻底报废，对废旧电池进行拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼，提取锂、钴、镍、锰等金属元素，然后利用这些材料再造电池。根据循环充放电寿命高低、稀有金属含量多少的不同，动力电池的两大技术路线磷酸铁锂电池和三元电池分别适合于不同的退役路径：磷酸铁锂电池适合梯次利用，三元锂电池则更适合直接再生利用。为应对动力电池首个退役高峰期的来临，国家早已行动起来，在政策方面推动电池回收产业的发展。回收政策正在逐步完善2016年12月，工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》（征求意见稿），明确了汽车生产企业承担动力蓄电池回收利用主体责任。2018年7月，工信部、科技部等七部门联合印发《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》，决定在京津冀地区、山西、上海、江苏、浙江、 安徽、广东等17个地区及中国铁塔开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工 作，并确定各试点地区相应的目标任务。2019年11月，为推动新能源汽车动力蓄电池回收利用，引导和规范动力蓄电池回收服务网点建设运营，工信部制定了《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》，该指南提出了新能源汽车废旧动力蓄电池以及报废的梯次利用电池回收服务网点建设、作业以及安全环保要求。2020年9月1日，商务部、工信部等部门联合发布的《报废机动车回收管理办法实施细则》正式施行，对动力电池回收利用做了进一步规范，要求回收拆解企业对报废新能源汽车的废旧动力蓄电池或其他类型储能装置进行拆卸、收集、贮存、运输及回收利用，加强全过程安全管理。今年3月5日，“加快建设动力电池回收利用体系”出现在2021年的政府工作报告中，这是有关“动力电池回收”话题首次登上政府工作报告。今年4月7日，工信部发布《工业和信息化部2021年规章制定工作计划》，其中提到，将加快审查或者起草《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》。此外，为了规范电池回收市场秩序，2018年工信部还公布了首批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单，包括格林美、华友钴业等五家企业。今年1月，工信部又公示了第二批22家企业名单。虽然国家相继颁发了一系列法律法规，但在业内人士看来，在动力电池回收过程中，仍存在很多难题。动力电池回收的难点光大证券在一份报告中指出，虽然顶层设计逐步在完善，但目前动力电池回收受到以下三个问题的掣肘，使政策开展较为困难：1.电池残值量的测量标准难以估计：动力电池在循环充放电过程中电池容量会逐渐衰减，当衰减至80%以下时，便达到退役状态。而目前对于动力电池的健康度SOH（State-of-health）有很多种定义，包括根据容量衰减定义、根据剩余放电量定义剩余循环次数定义以及根据内阻定义。因此政策制定者对于动力电池残值剩余量的标准测定标准存在一定困难。2.金属价格波动影响材料回收经济性：金属价格的波动会最终决定动力电池回收市场的盈亏，而金属价格又是受资源供给、技术进步、下游市场综合因素所影响，存在技术周期、产能周期，故金属价格是动力电池回收的市场驱动的决定性要素，既影响动力电池的商业模式，也影响政策制定和执行的有效性。3.梯次利用技术标准：对于磷酸铁锂电池一个重要的回收方式就是梯次利用，梯次利用方式、安全性等因素困扰着标准制定，标准过高会造成梯次利用市场的萎缩，标准过低又不利于梯次利用市场长期发展。还有观点认为，遍布全国的近万个回收点的设置更多是流于形式。由于退役电池量较低、回收渠道不完善、民众环保意识淡薄等因素影响，大部分回收网点利用率仍然较低。另外，国内动力电池回收没有明确的定价机制，很多不正规的市场都采取竞价的方式回收电池，很多报废车都流向了小作坊和二手车市场，电池能通过正规渠道流到电池回收企业手中的并没有多少。总之，面对越来越多的退役动力电池，政府、电池企业、回收企业、车企等应共同努力，加快构建更加完善的电池回收体系，让该市场健康有序地发展！
来源：电池联盟
LG和SK握手言和止电池纷争，国内二线动力电池厂商笑了
近日，韩国动力电池制造商LG能源解决方案（下称"LG"）和能源化工企业SK创新（下称"SK"）就SK向LG支付2万亿韩元（约合人民币117亿元）赔偿金达成协议，并联合发表关于结束电池纠纷的协议文件。两家公司决定撤回在国内外进行的所有诉讼，并承诺今后10年不再就有关事宜提起诉讼。至此，两家公司长达2年的侵犯电池商业秘密纠纷画上了句号。而在此次纠纷中隔岸观火的中国二线动力电池厂商却悄悄松了一口气。为何电池厂商会格外留意此次的事件？一位电池企业内部人士告诉第一财经记者，近年来宁德时代（300750.SZ）在全球动力电池市场的占有率屡居第一，若SK和LG最后谈“崩”了，最有可能惠及宁德时代，二线电池厂商的生存空间将会被挤压。一直以来，全球动力电池主导权竞争剧烈。LG与SK的龙虎斗耗时近2年，LG于2019年4月向美国国际贸易委员会（下称“ITC”）起诉SK，指控SK侵犯电动汽车电池的商业秘密，由此将双方的纠纷拉开序幕。今年2月， ITC作出最终裁定，禁止有关企业进口SK电池。但两家公司仍针锋相对，未能缩小意见分歧。有观点认为，若两家企业均不退让，那么败落一方的在美市场份额将被现有的大型电池厂商分食。而目前双赢的局面让SK无需撤出美国，福特和大众亦不用寻求新的电池供应商。同时，两家企业也能将精力更专注在动力电池市场上。SNE Research数据显示，2020年全球动力电池在电动汽车上的装机量达137GWh，同比增长17%，宁德时代以24%的市场占有率连续4年排在第一名，LG以23.5%的市场占有率尾追其后，日本松下以18.5%夺得第三名，比亚迪以6.7%排第四名，三星SDI和SK以5.8%和5.4%排在第五和第六位。值得注意的是，今年1至2月，宁德时代的全球市场占有率增至31.7%，但LG的占有率下降至19.2%。比亚迪击败了三星SDI和SK，排名第四。业内分析人士认为，正是后来者的来势汹汹，让LG与SK不得不得放下成见握手言和。对于两家企业的和解，前述电池企业内部人士表示，这潜在地利好国内二线动力电池厂商。2020年全球动力电池在电动汽车上的装机量Top 9企业中，中国企业占了5席：宁德时代、比亚迪（002594.SZ）、AESC（远景能源）、国轩高科（002074.SZ）、中航锂电。然而四家企业的动力电池装机量加起来都不如宁德时代一家之多。“LG与SK的纠纷若其中一家落败，另一家也无法立刻将美国市场的电动汽车装机量收入囊中，那么这个份额极有可能落到目前（动力电池）市场装机率第一的宁德时代头上，”该人士补充，“一旦宁德时代成功蚕食美国市场，那么国内二线电池厂商与前者的差距会进一步拉大，这是居于二线的厂商不愿意看到的。”在全球电动汽车的热浪下，丰田、福特、通用等整车厂也在着手准备建设工厂生产电池。对于整车厂亲自下场生产电池这种“抢饭碗”行为，一位电池板块资深从业人员告诉记者，这对电池厂商造成的影响并不大。“整车厂生产电池是因为目前电池产能不足所致，整车厂为了稳定供应链只能另辟蹊径，但多数会以合资的形式进行。电池产业对资金的需求量庞大，整车厂想做到完全自供有一定的难度，目前动力电池市场的格局分布短期内并不会受太大影响。”他表示。图片（来源： 一财网/作者：卢思如）
来源：一财网
比亚迪迈入“刀片时代”
4月7日，比亚迪在重庆新品发布会上同时发布了4款新车，分别是2021款唐EV、秦PLUS EV、宋PLUS EV和2021款 e2，综合补贴后售价在9.98万-31.48万元。值得注意的是，上述新车将全部搭载刀片电池。刀片电池是比亚迪在动力电池领域的创新产品。比亚迪董事长王传福在会上宣布，公司旗下全系纯电动车型将开始全面搭载刀片电池，并全面启用针刺测试作为企业标配测试项目。由此，比亚迪开启了一场押宝刀片电池的“豪赌”。直击安全痛点当前，新能源汽车发展的最大痛点是安全问题。王传福坦言，在新能源乘用车领域，许多企业陷入对续航里程的“攀比”中，这一压力也传导到动力电池环节，使业界对电池能量密度产生非理性追求。然而，不同电池企业的技术及品控水平差异大，再加上三元锂材料稳定性差，电动汽车自燃甚至爆燃问题层出不穷。“2020年，电动汽车自燃和冒烟事故多达124起。”在王传福看来，如果不从根本上纠偏，放任安全事故愈演愈烈，电池爆燃问题将成为纯电动汽车市场更好更快发展的“头号敌人”。王传福说所的“纠偏”，就是要改变当下新能源汽车市场以三元锂电池为主的市场格局。去年3月，比亚迪发布了磷酸铁锂刀片电池，通过了当前动力电池领域最苛刻的针刺测试，且续航里程达到高能量三元锂电池同等水平。在同样测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间剧烈燃烧冒烟，而刀片电池却无冒烟起火现象。“安全，是电动汽车最大的豪华。”王传福表示，针刺实验将成为比亚迪所有纯电车型的标配测试项目。在发布会上，王传福还介绍了比亚迪针对整包电池进行的重卡碾压实验。视频显示，电池包在46吨重型卡车碾压后，电池无重大变形、无漏液和冒烟起火等现象，碾压前后电池单体电压、总电压、绝缘电阻无明显变化，将碾压后的电池包装回车辆上还能正常使用。据介绍，通过针刺测试和重卡碾压实验，是刀片电池安全性的有利佐证。“如果说行业标准是100分的话，那我们就是150分。我们希望将电池爆燃扼杀在摇篮中。”王传福称。带动磷酸铁锂电池崛起此前，纯电动乘用车在电池选择上倾向于能量密度更高的三元锂电池，磷酸铁锂电池更多搭载于商用车。但三元锂电池先天具有结构不稳定、热稳定性差等特点。相比之下，刀片电池的问世改变了行业对三元锂电池的依赖，许多主流电池厂、汽车主机厂都相继发布了磷酸铁锂电池及相应的车型产品，带动了磷酸铁锂电池市场崛起。对此，王传福列举了一系列数据，去年3月到现在，纯电动汽车搭载磷酸铁锂电池的车型占比从6%上涨到32%，翻了5倍多；磷酸铁锂电池装机量从0.53 GWh上升到6.89 GWh，翻了13倍；工信部每月公告中搭载磷酸铁锂电池的新能源乘用车占比从8%增长到最高近半水平，翻了6倍。“刀片电池发布后，几乎每一个你能想到的汽车品牌，都在与弗迪电池洽谈合作。”王传福称。同时，这也对比亚迪电池生产能力提出了考验。目前，比亚迪正加紧提高刀片电池产能。在发布会前，记者来到比亚迪位于重庆璧山的弗迪电池工厂，夜幕时分，厂内依然灯火通明，8条电池生产线“三班倒”运行。据工作人员介绍，该厂主要生产刀片电池，年产能20GWh，同时有6条生产线在建，规划产能15GWh，此外，还在筹建新电池厂。“今年，比亚迪将投资120亿元建立新的刀片电池工厂生产线，每月产能将达8万台。”比亚迪方面透露，刀片电池成套设备及装备完全自主研发制造，产能正快速爬坡，远超预期，已开始向全世界外供。未来，刀片电池将陆续搭载国内外各主流品牌的新能源汽车。“掉队”后的一场“豪赌”全面搭载刀片电池是比亚迪进行的一场“豪赌”。日前，比亚迪发布的财报显示，2020年比亚迪累计销售汽车42.7万辆，新能源汽车产销分别下降14.73%和12.52%，其中纯电动汽车销量下滑20.38%，这与去年新能源汽车产销逆势增长的整体形势相背离。比亚迪在新能源汽车发展中“掉队”了。新年伊始，比亚迪便全面发力，接连推出2款DM-i车型，拉开了“超级混动”的帷幕。在此次发布会上，比亚迪更是带来4款新车，其中2021款唐EV续航里程最高达565公里，车辆充电时间较快，10分钟就可以补充118公里电量，综合补贴后价格为27.95万-31.48万元；秦PLUS EV续航里程最多达600公里，百公里电耗为12.9度电，综合补贴后价格为12.98万-16.68万元；宋PLUS EV续航最多达505公里，综合补贴后价格为16.98万-18.68万元；2021款e2续航最多达401公里，百公里电耗仅为10.8度电，综合补贴后价格为9.98万-11.58万元。记者注意到，这4款新车相比前一代同等续驶里程的车型，有万元幅度的降价。上述车型全面搭载刀片电池，也被市场寄予为比亚迪扳回一局的期待，并成为比亚迪在新能源汽车市场更进一步的关键。据了解，首款搭载刀片电池的车型——比亚迪汉EV，就大受市场欢迎，上市以来，有4个月销量破万。业内人士认为，4款纯电动新车型的发布将改变当前比亚迪汉EV单款车型热销的局面，进一步丰富比亚迪的产品体系，扩展其市场格局。 可以预见，2021年将是比亚迪的关键之年。
来源：中国能源报
20万吨退役电池，正大量流入“黑市”！
中国储能网讯：新能源汽车正成为炙手可热的“香饽饽”。2020年新能源汽车销售136万辆，今年1季度更是同比增长2.8倍、销量达51.5万辆。相比销售数据，投资市场更加火热，除了三大造车新势力市值高企，今年以来百度、小米等先后宣布“入圈”新能源汽车。然而，作为新能源汽车产业的重要一环，退役电池回收暗藏风险。业内人士指出，到2020年我国动力电池累计退役量约20万吨，其中大量流入小作坊等非正规渠道，带来安全和环境隐患。如何避免新能源汽车“爆发式增长”带来“爆发式污染”，值得警惕。电池退役“井喷”大量流入“黑市”小米宣布造车计划、华为攻坚智能汽车解决方案、恒大称造车已投入超百亿元……随着汽车智能化、网联化成为行业共识，“智能汽车大战”异常火热。拼抢入口端“船票”的同时，新能源汽车生命周期末端的处理再利用，却乱象频频。在“价比三家”后，一位新能源车主近期以1万多元的价格，售卖了自己新能源汽车的电池。一位二手车市场工作人员对记者说，这些废旧电池仍有较大经济价值，不少流入拆车厂及小作坊，大多没有专业的电池分解设备。中国汽车技术研究中心数据显示，2020年我国动力电池累计退役量约20万吨，2025年累计退役量约为78万吨。为保障电池回收，工信部2018年发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，要求汽车生产企业应承担动力蓄电池回收的主体责任。2018年至今，共27家企业进入工信部符合“新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件”的名单，俗称“白名单”。记者了解到，不少主机厂已经建立了电池回收业务。但在多重因素作用下，行业中动力电池大量没有流入正规渠道，反而是被一些无资质、环保成本低的小厂高价“抢购”走了。“因为成本制约，很多正规车企和电池处理企业都存在报废动力电池回收难的困境。”北京理工大学深圳汽车研究院副研究员张哲鸣说。“主机厂很难拿到，因为退役电池是可以卖钱的，主机厂真正回收到的退役电池并不多。”广汽集团总经理冯兴亚说。金澳集团董事长舒心表示，消费者对电池回收的渠道信息不了解，主动上缴退役电池的动力不足，导致大量退役电池未进入回收环节。避免“爆发式增长”带来“爆发式污染有专家表示，1块20克质量的手机电池可使1平方公里土地污染50年左右，更大更重的电动汽车动力电池，含镍、钴、锰等重金属，电解液中的六氟磷酸锂在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质，或对环境带来更大威胁，但当前动力电池回收市场仍存在多重难题。首先是行业不规范导致“劣币驱逐良币”。格林美股份有限公司是27家“白名单”企业之一，公司副总经理张宇平说，正规企业的规范投入、环保投入占不少成本，而非规范企业、小作坊在这方面几乎零投入，可以用更高的价格买走电池，形成行业的不公平竞争。退役电池仍有不小价值，如5万元的动力电池退役后还价值上万元。记者在闲鱼平台上搜索发现，一款标价数千元的二手磷酸铁锂电池，共有156人“想要”。综合电池交易服务平台“电池之家”产品经理简义晖说，当前动力电池回收主要是卖方市场，卖方多数希望价高者得，并不在意买方是否正规有资质。其次是电池回收收集难。电动车售卖后物权发生转移，难以对电池回收进行强制规定。同时，报废动力电池货源分散，国内还没有建立起完整的电池回收体系，废旧电池统一收集存在难度。长途运输的高成本，也给车企及回收企业回收废旧电池带来困难。最后是政策制度有待完善。一些业内人士表示，虽然国家相继颁发了一系列法律法规，但具体的实施细则并不是很明确，企业在实际经营中存在困扰。动力电池回收乱象，带来环境污染隐患。张哲鸣说，在动力电池拆解破碎、有价金属提取过程中，一些“小作坊”不对产生的废气、废液、废渣进行处理，甚至任意排放。因为技术不到位，废旧电池资源化利用效率低，存在资源浪费，在拆解过程中还存在爆炸风险。张宇平认为，我国在2015年后迎来新能源汽车热潮，一般动力电池会在5至6年后退役，在未来几年将进入“高峰期”，新能源汽车爆发式增长带来的安全和污染威胁需要引起重视。“绿色出行”更要“绿色更新”今年的政府工作报告提出，加快建设动力电池回收利用体系。业内人士认为，近年来我国新能源汽车行业发展迅猛，但目前动力电池的回收网络还不健全，应建立由车企、电池企业、回收企业、物流企业等协同联动的回收矩阵，提高电池回收率，为推动新能源汽车这一战略性新兴产业快速发展夯实基础。——建立电池从“生”到“死”的全过程可追溯体系。舒心说，动力电池回收行业的发展，电池的流向管控至关重要。建议利用区块链技术建立国家级的动力电池管控信息系统，做到全程可追溯。——加大技术创新。张宇平说，当前回收利用主要有两种方式，一是动力电池梯级利用，二是再生利用。如电池容量在40%-80%时，可供其他行业二次使用；当电池容量在40%以下时拆解电池，回收原材料。从实际情况来看，每台新能源车的使用情况不同，回收的电池品质参差不齐。张宇平建议，有关部门加强引导，同时企业加强研发投入，扩展新能源汽车动力电池梯级利用的应用场景。——完善标准规范秩序。不少业界专家建议，对动力电池回收利用，需要强化生产者责任延伸制。同时，加强对动力电池非法拼装、简易拼装的打击规范，对动力电池回收的安全、环保问题，明确高压线。“只有建立完整、高效的电池回收体系，才有可能真正解决电池回收难问题。”张哲鸣说。
来源：新华网
国轩高科：向全球头部电池企业发起冲锋
东风浩荡春潮涌，民营经济扬帆起。 近年来，在省委、省政府坚强领导下，合肥市牢固树立“为自己人办事就是办自己的事”的理念，主动作为、靠前服务，进一步凝聚支持民营经济高质量发展的合力，全力支持民营经济发展壮大。在这里，一大批优秀民营企业迅速成长，一群群民营企业家搏击商海、创造传奇，奏响了合肥高质量发展的雄浑乐章。即日起，本报开设“民营经济春潮涌”专栏，推出系列稿件，集中展示合肥民营经济发展的澎湃动能。追梦新能源汽车，合肥快马加鞭。作为链上重要一环，动力电池占有重要地位。此次入选百家“安徽省优秀民营企业”的国轩高科，就是国内最早从事新能源汽车电池自主研发、生产销售的企业之一。自成立以来，国轩高科始终践行“做精铁锂，做强三元”的产品战略，不断提升产品性能、优化产能布局，已拥有从原材料到回收利用的完整的全产业链，产品已涉及磷酸铁锂和三元两大体系，服务产业囊括乘用车、专用车、商用车、低速车、船舶和储能等六大领域，基本涵盖了低碳出行和电力储能业务等新能源需求的各维度空间。不仅如此，多年来，该公司在专用车、商用车和磷酸铁锂乘用车市占率方面，始终保持前列。数据显示，2020年，全球动力电池装机TOP10企业中，国轩高科继续稳居前十，国内市场占有率5.15%，稳居前五；同年公司乘用车装机电量同比增长21.26%，增速在同行业再次靠前。作为中国动力电池行业最早进入资本市场的民族品牌之一，国轩高科从未停止创新发展的脚步，与大众“牵手”就是最好的证明。4月6日，国轩高科发布公告称，公司2020年度非公开发行股票获得中国证监会审核通过，这意味着其引入大众汽车作为战略投资者的战略计划基本完成。未来，大众中国将成为国轩高科第一大股东。而通过引入大众，国轩高科也正式开启了一系列“蝶变”，开始向全球头部电池企业发起冲锋。据悉，跟大众合作以后，大众对国轩高科研发实力、资本实力、品牌实力，包括管理、供应链等方面进行了全方位改造，无疑，这对国轩高科打造国际一流水平电池企业带来重大利好。强链补链，国轩高科着眼长远，积极布局。大众汽车确定入股国轩高科后，双方就迅即启动了高镍三元正极材料项目的布局。今年1月中旬，庐江大众国轩“年产30000吨三元正极材料项目”正式开建。作为大众汽车入股国轩高科的重点投资项目之一，该项目预计2023年年底竣工投产，建成后，将为国轩高科提供制造动力电池所需的高能量密度、高安全、长寿命和低成本的高镍三元正极材料。3月22日，国轩高科与肥东县签署投资合作协议，拟投资120亿元在合肥循环经济示范园建设动力电池产业链系列项目，此次签约项目聚焦锂电池前端原材料和后端电池回收及梯次利用。无论是牵手大众，还是在电池上游原材料上“补链”，国轩高科频频动作之下，必将对完善合肥的新能源汽车产业链布局发挥积极作用，强势助力合肥打造新能源汽车之都。截至2020年年底，国轩高科现有动力电池产能为28GWh，根据规划，到2023年，动力电池产能达到80GWh，2025年动力电池产能达到100GWh。
来源：合肥日报
为何马斯克“失声”固态电池？
撰文/ 马晓蕾编辑/ 温 莎设计/ 杜 凯来源 / Fttimes，作者：June Yoon埃隆·马斯克（Elon Musk）说，电池是未来的关键。它们为科技革命提供了动力，为世界带来了智能手机、平板电脑，以及在消费者开始被鼓励远离化石燃料的时候，它们带来了电动汽车。然而，驱动现代世界的锂离子电池背后的科学技术在三十多年来基本没有改变。当锂离子电池开始在汽车行业广泛应用时，它公开的行业秘密也再次被放大并呈现在公众面前。锂离子电池含有数百公斤的金属和材料，特别是石墨、钴和高纯度镍，在开采和提炼过程中会造成严重污染，并增加二氧化碳的排放。另一个问题是安全问题，这些电池容易发生火灾和爆炸。这些缺点使得人们对固态电池寄予厚望，希望它能帮助解决许多环境和安全问题。固态电池采用薄薄一层固体电解质，取代目前锂离子电池中易燃的液体溶液，可以更密集地储存能量。此外，固体电解质还可以充当隔膜，隔膜在锂离子电池中是关键部件，可以降低火灾风险，减少所需原材料的数量。电动汽车制造商特斯拉的首席执行官马斯克在固态电池的话题上一反常态地沉默，他的公开表态中很少提及固态电池，包括在2020年9月的“电池日”活动上。在不增加电池组成本和火灾风险的前提下，对更短的充电时间和更长的里程数的追求已经达到了技术上限。解决这些限制是让电动汽车革命真正起飞的关键。固态电池提供了部分解决方案，但可能会牺牲特斯拉作为市场领导者的地位。两大趋势两大趋势加大了电池技术变革的紧迫性，一是欧洲和中国都在鼓励电动汽车的发展，二是全球对工业金属的需求激增可能会削弱长期供应。随着更严格的新车排放目标的逐步实施，2020年欧洲电动汽车的销量增长了一倍多。无论是英国还是德国，越来越多的国家承诺从2030年起禁止销售新的汽油和柴油汽车。同时，绿色技术现在被各国政府视为改善经济增长放缓的一种方式。在中国，2020年电动汽车的销量达到了历史高点130万辆。“这甚至已经跟补贴没关系了，现在补贴在汽车总价中的比例可以忽略不计，只有十分之一左右。”摩根大通资产管理公司的研究分析师Mark Mao说，“销量只会上升。”市场的乐观情绪部分是归因于电池制造商降低了生产成本。根据咨询公司Benchmark Mineral Intelligence的数据，对于锂离子电池组这一电动汽车最昂贵的部件来说，其电芯的价格在过去十年中下降了近90%，2020年降至每千瓦时110美元左右。平均而言，电动汽车仍比传统汽油车贵30%。但这一差距正在缩小，瑞银的分析师表示，现在距离价格平价仅剩三年时间。从此，电动汽车的需求应该会进一步加快，这意味着对电池的需求更大。电池中高度易燃的液态溶液不仅易燃，还使回收困难，转售贬值严重。还有价格因素，在不增加电池组成本的情况下，对安全性和能量密度的改进，每辆车的成本约为12000美元，已经达到了技术极限，这意味着使用锂离子电池的长续航汽车的价格有一个内部底线。比如入门级的特斯拉Model 3的起价为37990美元，现代Ioniq为33245美元。除了昂贵和不稳定之外，电池还很笨重，特斯拉Model S的电池重量超过540公斤，它们的存在大大压缩了腿部空间，并施加了其他设计限制。这种额外的重量使电动汽车比汽油车重得多，因此它们需要更多的动力来覆盖相同的里程，特别是在寒冷的天气。再加上充电时间较长，充电基础设施不足，还有很大的改进空间。“快速充电与液态电解质的搭配并不理想。在这个过程中产生的热量会损坏电池，绝对会提高火灾风险。”布朗大学工程教授布莱恩·谢尔顿（Brian Sheldon）说，“固态电池可以解决这一风险。”电动汽车的倡导者似乎接受了这些限制，并采用了一些变通的方法，比如在冬天关闭暖风来延长行驶里程。然而大多数问题，尤其是安全问题，却不那么容易解决。传统上，电池中镍、钴和锰的含量是相等的。但最近的行业趋势是将电池中镍的比例提高到阴极材料的80%以上。这有助于提高里程数，并能减少钴的使用量，降低生产成本，因为钴的成本是镍的两倍。不幸的是，这种新的金属组合也使电池更加不稳定。中国最早将锂离子电池商业化，自5月以来，已有3辆配备这种电池的汽车起火。其他金属组合，如锂和铁，已被证明更安全，但能量密度较低。无论是汽车制造商还是智能手机开发商，对于他们来说还有另一个共同的问题，那就是随着电池成为许多技术的关键部件，对原材料的需求也在增加。这在过去一年中推动了镍、石墨、锂、钴和铜的价格不断上涨。如果再加上大多数大宗商品交易的美元走软，价格可能会进一步上涨。平均而言，一辆电动乘用车的电池需要约20公斤的镍（特斯拉Model 3需要30公斤），阴极需要多达20公斤的钴，外加约60公斤的锂化合物。在这些金属中，镍至关重要，因为它能帮助电池储存更多的能量，并减少对更昂贵的钴的需求。特斯拉2020年占据了欧洲电动汽车行业使用的所有镍的一半以上，马斯克特别指出供应是一个问题。美国投行杰弗瑞集团（Jefferies）表示，该公司计划到2030年生产储存3太瓦时的电池，按照目前的水平，这将耗尽全球大部分镍产量。提高产量很难，产出的镍中只有不到一半能够适合用于电池。新的镍矿床也十分罕见，不排除出现短缺的可能。由于不同的原因，锂的供应是有限的。锂是一种丰富的资源，但公司提炼锂用于制造电池的能力有限，替代品稀缺。建造新的锂矿设施可能需要长达10年的时间。电动汽车制造商的需求如此之大，以至于分析师预计2021年底前将开始出现供应短缺。钴也面临类似的命运。瑞银表示，预计未来十年将继续供不应求。商业化还有多远？大众汽车电芯中心负责人弗兰克·布洛梅（Frank Blome）将固态电池描述为锂离子等效电池的“终结者”。固态电池更安全、更便宜，可以使用更长时间而不会出现性能下降，所需原材料更少。电池芯可以堆叠起来，就像用砖头砌墙一样，使它们更容易适应不同的汽车设计。它们更轻，大约10分钟就能充满电，并且具有更高的能量密度，提供双倍或更多的续航里程。固态电池对铜和铝的需求更小，石墨和钴可以完全被淘汰。回收固态电池也将是一个更简单、更安全的过程。“从历史上看，从汽车排气系统到冰箱，新一代技术都带来了原材料使用量的大幅减少。固态电池也应该如此。”Hana Ventures首席执行官金东焕（Donghwan Kim）说，该公司是一家总部设在首尔的风险投资公司，主要投资于技术和工业领域。已经生产出的原型产品表明，固态电池的能量存储量比相同重量和体积的锂离子电池多80%。金属锂具有更高的能量密度，可以取代石墨，有助于减轻电池重量和体积。特斯拉宣称未来三年内量产出比传统锂离子电池的能量密度高50%的电池，以增加行驶里程。对于那些希望提高锂离子电池性能的人来说，在行驶中的车辆上安装重量超过500公斤的电池，同时不影响续航里程和安全性，是一项繁重的挑战。这导致分析师们对特斯拉所标榜的雄心壮志产生了一些怀疑。“在今天的上限基础上提高50%，意味着电池的尺寸要大得多，因为需要有更多的材料进入阴极。”布朗大学的谢尔顿说，“将这些装入汽车将是一个重大的挑战。”在过去二十年里，传统电池的能量密度每年增长约4%，达到每升约700瓦时，相当于续航里程500公里。由于电芯和液体电解质已经占了大量体积，这一水平很难进一步增加。固态电池不仅可以将电芯的能量密度提高到每升1000瓦时以上，行驶里程为800公里。而且它们还可以承受更多的充放电次数。它们还可以在较长的使用寿命内保持更多的能量，从而有可能实现100万英里的电池寿命。这将极大地改变终生拥有成本，并减少原材料的使用。虽然已经开发出了固态电池的原型，但每辆长续航电动汽车需要的电芯数量至少是迄今为止在实验室测试的20倍。工厂将很难批量制造它们，目前每块电池的制造成本约为10万美元。大规模生产还需要几年时间。但各家公司正向着它慢慢靠近。“现在与之前最大的不同是，固态电池技术已经取得了进步，人们已经发现了阻碍其商业化的问题。”谢尔顿说，“这足以让我们感到乐观。”固态电池领域目前最受关注的公司是QuantumScape，这是一家由大众汽车和比尔·盖茨（Bill Gates）支持的硅谷创业公司。它的目标是在2024年实现商业化生产。在通过一家特殊目的收购公司上市后，其股价2020年上涨超过1000%，对该公司的估值一度接近500亿美元，超过通用汽车。Solid Power是一家位于科罗拉多州的初创企业，正在小规模地生产22层锂金属电池，这已经可以提供比目前长续航电池更多的里程数。它计划在一年内生产出更大的电池，并在2025年前将其应用于汽车。然而对于寻找特斯拉颠覆者的投资者来说，像这样的初创企业可能不是最好的选择。它们缺乏从头开始制造关键部件的能力。目前在传统的电池、汽车和机械领域占据主导地位，并且有现成的机械和材料渠道的公司更适合大量生产的零部件。基于这些原因，一些亚洲公司看起来最适合将固态电池变为现实。丰田将在2021年推出一款原型车，只需10分钟即可充满电，续航500公里。丰田汽车两年前推出的雷克萨斯LF-30概念车，配备了小型固态电池，目前已有1000项涉及固态电池技术的注册专利。来自三星的替代方案将提供一次充电800公里的里程。它的体积将是传统电池的一半。首席研究员Dongmin Im说，“这项技术是提高电动汽车里程数的革命基础。”它的生命周期超过1000次充电，与现有电池相比，现有电池只需快速充电60次就会出现容量衰减。对于这些公司及其投资者来说，固态电池是一个不错的赌注。这种技术的每一次进步，都为先行者带来了意外之财。即将推出第五代锂离子电动汽车电池的三星已经签署了几份合同，其中包括与宝马签订的价值35亿美元的合同，在未来十年为其供应电芯。对于特斯拉来说，这些进展构成了威胁。它对电动汽车市场的把持，与它的车型较长的续航里程和快速充电时间，以及它的创新软件和颠覆性营销一样重要。然而，如果汽车能在家里一样快速充电，它遍布全球的超级充电站网络将不会带来什么竞争优势。制造商离商业化有多近？从专利方面也可见一斑。根据欧洲专利局2005年的数据，电池和电力存储设备的全球新专利申请数量的增长速度是所有其他技术领域平均水平的4倍。而与固态电池相关的专利增长速度最大，这暗示着固态电池进入市场的时间快于预期。“我们多久能达到大规模生产，只是投资多少的问题。”Hana Ventures的金说，“以芯片制造为例，大多数限制，包括那些曾经被说成是技术上不可能的限制，都已经通过增加资金来克服。最近电动汽车市场的增长意味着，现在可以分配更多的资金将固态电池推向市场。”
来源：汽车商业评论杂志
