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固态电池即将商业化？还早着呢
固态电池有商业化的前景，但商业化3年内还看不到，想全面大批量投入生产和应用，还需要很长的一段时间。传统液态锂电池不会是动力电池的技术终点、固态电池是后锂电时代的必经之路早已是行业共识。日本新能源产业的技术综合开发机构——NEDO更是早在2008年就发布了电池研发路线图，固态电池作为发展方向赫然在目。（NEDO 2008年发布的全固态二次电池研发路线图）固态电池究竟什么时候能量产，关系着新能源汽车何时才能真正意义上进入市场，因此固态电池发展的一举一动始终牵动着行业神经。“烟雾弹”密布6月24日，万向A123公司和材料公司Ionic Materials正式对外宣布，全固态电池研发取得里程碑式进展，并称“这种独特的方法使得全固态电池有望在2022年推向市场”。8月28日，赣锋锂业发布2019年半年度报告，表示第一代固态锂电池研制品已通过多项第三方安全测试和多家客户送样测试，公司投资建设的年产亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线，计划于2019年下半年建成投产。这样的描述，许多媒体将其解读为量产在即。但事实上，在万向的这篇新闻稿里并没有提到关于“量产”的字眼，在向万向方面求证时，对方仅表示这是万向北美方面的项目，是否有具体产品并不清楚。而赣锋锂业方面，则能看到“中试生产线”这样的描述，说明这仅仅是中试产品，并不是真正意义上的量产产品。业内人士指出，电池从中试线到真正的量产，至少需要3年时间，而且还伴随着失败的风险。过去五年来，关于固态电池技术突破的消息不绝于耳，但最终几乎所有的结果都停留在试验室阶段，关于量产商业化却始终没有明确答案。对于这些经常出现的“烟雾弹”，一位业内人士告诉第一电动，“不过是资本游戏罢了。”那么究竟固态电池目前进展如何，距离量产到底还有多远呢？固态电池的技术困境目前固体电解质根据材料不同，分为聚合物、氧化物和硫化物三种体系，但无论哪种体系都无法回避电导率这一评价标准。电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。电池中，电解质的功能在于电池充放电过程中为锂离子在正负极之间搭建传输通道以实现电池内部电流的导通，决定锂离子运输顺畅情况的指标被称为离子电导率。根据数据显示，硫化物体系电导率最高，意味着该体系有最好的导锂能力，但传统液态电解质的室温离子电导率为S/cm左右，比任意固态电解质类型的离子电导率都要高。除了低倍率，高阻抗也是固态电池在量产路上的一大拦路虎。传统液态电解质与正、负极的接触方式为液态与固态接触，界面润湿性良好，界面间不会产生大的阻抗，而固态电解质与正负极之间以固态与固态界面的方式接触，接触面积小，与极片的接触紧密性较差，界面阻抗较高。现阶段的大部分固态电池企业的产品仍需添加少量液态电解液以缓解电极界面问题、增加电导率，因此隔膜仍然存在与电池中以用来阻隔正负极，避免电池短路。低离子电导率与高界面阻抗导致了固态电池的高内阻，直接影响固态电池的能量密度与功率密度，使其难以达到理论数值。三种体系的量产之路法国Bollore公司算得上真正在电动车上实现固态电池商用化的企业，它选择的是聚合物电池体系。早在2011年底，Bolloré就开始利用自主开发的电动汽车“Bluecar”和电动巴士“Bluebus”在法国巴黎及其郊外提供汽车共享服务“Autolib”，几年来已累计投入了约3000辆搭载30kWh固态聚合物电池+双电层电容器为动力系统的电动车。但由于工作温度范围的限制、加热器的存在导致能耗增加以及安全性等问题，该产品虽然给市场提供了参考与指导，但并不具备商业价值。虽然该体系技术相对成熟，成本低廉，是当前量产能力最强固态电池，但在室温下过低的离子电导率以及低容量正极使其能量密度能达到的上限值较低，因此在车规级动力电池层面上几乎没有商用化可能。而拥有能与液态电解质相媲美的离子电导率的硫化物体系，是最有希望应用于车辆领域的固态电池体系。这个赛道上都是一些耳熟能详的大玩家，其中以丰田的技术最为领先。（硫化物体系主要研发企业）拥有最大的开发潜力，却也伴随着最大的开发难度，生产环境限制、安全问题以及界面问题是其最大阻碍，也是未来需要解决的重点。如此看来，量产商业化的脚步依然不会太快，就连丰田动力总成部门的总经理Shinzuo Abe在接受沃德汽车专访谈及丰田未来战略时也提到，丰田期望在2020年以后能制造出固态电池，但若要实现固态电池的量产，还需要等到2030年以后。（2014 年 6 月丰田在国际锂电论坛（IMLB）发布的技术路线规划表）作为国内动力行业的头部企业，宁德时代也表示会持续关注固态电池领域进展，并跟进相关技术动态，但从目前技术进展看，固态电池距离商业化仍有较长距离。最后来看看氧化物体系，它主要分为薄膜型与非薄膜型两大类，非薄膜型产品凭借较高导电率、相对低的生产成本以及相对平衡的各项指标，已成为中国企业重点开发的方向，台湾辉能与江苏清陶都是此赛道的知名玩家。辉能早在2014年变与手机厂商HTC合作生产了一款能给手机充电的手机保护皮套，采用了固态电池电源，同时，其产品在可穿戴设备等领域也有应用。今年更是分别与天际和蔚来达成合作协议，有人猜测，这两家车企的某一家或许会成为首家装载固态电池的整车企业。但许多业内人士对此也有不同观点，某车企电池部门经理告诉第一电动，“固态电池的量产商业化不可能这么快。现在某些企业可能具备量产的技术条件，但能否满足车规级要求，成本方面用户是否愿意买单，都不好说。没有市场的量产，就变成了曲高和寡，没有意义。”另一位投资界人士也表示，“固态电池有商业化的前景，但商业化3年内还看不到，想全面大批量投入生产和应用，还需要很长的一段时间。”
来源：第一电动网
特拉斯全新电池或将明年面世
在今年4月份举行的特斯拉自动化大会上，该公司首席执行官埃隆马斯克透露，特斯拉正在研发一款全新电池组，该电池组寿命可支撑车辆行驶里程达到100万英里(约合161万公里)。 而近日，特斯拉的电池研究伙伴Jeff Dahn所在的实验室发表了一篇关于电动车电池的论文。其中描述了一种使用寿命超过160万公里的电池，这种电池将在自动驾驶出租车中发挥重要作用，预计在2020年推出。今年早些的时候，马斯克曾表示，现在的电动车电池大部分使用寿命都无法达到160万公里。特斯拉Model 3车身和驱动系统的使用寿命能达到160万公里，但电池模块的使用寿命也仅在48-80万公里之间。据了解，特斯拉即将推出的新电池将会比目前使用的电池在耐用性方面提升2-3倍，即使在40℃高温下，电池也能够完成4000次的充放电循环。此外，该电池在特斯拉冷却系统的加持下，更是将充放电循环次数提升到6000次以上。因此，状态良好的电池组未来或将轻松达成160万公里的使用寿命。值得一提的是，特斯拉电池研究小组已经申请了一项电池专利，该专利为一种新的电池化学成分，可以加快充电和放电速度，延长使用寿命，降低成本。再加上这次电池研究团队的新论文发布，或许特斯拉会很快生产出这一拥有较长使用寿命的电池。
来源：环球网
中国铁塔动力电池回收“阳谋”
市场和政策的共同叠加正在开启动力电池回收领域的蓝海，围绕于此，作为应用大户的中国铁塔正“跑马圈地”。“未来的动力电池回收市场将是一个蓝海，谁能在现在未雨绸缪，做好规划和准备，谁就能抢占先机，在未来的蓝海中随意遨游。”本周，中国铁塔副总经理、铁塔能源有限公司董事长刘国锋在其组织的一个动力电池回收论坛上表示。从电池装机规模来看，国内新能源汽车产销量连续多年高速增长，保持全球第一。截至今年上半年，国内新能源汽车保有量达344万辆，同比增加145万辆，增幅72.85%。动力蓄电池装配量超过174GWh，同比增长71GWh，增幅68.93%。从电池退役数量来看，按车用动力电池5～8年的使用寿命测算，2014年投产上市的动力电池在2019年开始进入批量报废期。按照业内预估，今年动力电池的退役量将达到6.39万吨，到2020年回收量将猛增至25GWh（约20万吨），2025年约116GWh（约78万吨）。日益增长的海量的退役动力电池将驱动回收利用产业的快速爆发。从电池退役市场规模来看，今年动力电池回收市场规模将达50亿元，2020将突破100亿元，2025年更是会攀升到380亿元的规模。政策层面也给足了充足的动力。l 2018年1月26日，工信部等七部委联合印发了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，鼓励相关企业共建、共用退役动力电池回收渠道，按照先梯次利用后再生利用原则，对废旧动力电池开展多层次、多用途的合理利用。l 2018年7月3日，工信部发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》，对我国新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理工作进行了全面部署，对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。l 2018年7月25日，工信部等七部委联合发布了《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》，正式确定17个省市和中国铁塔为试点地区和企业，鼓励探索技术经济性强、资源环境友好的市场化回收利用模式。l 2018年9月5日，工信部发布了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》第一批企业名单，推动废旧动力电池综合利用的行业管理。上述一系列办法和规范的发布与实施，标志着回收利用顶层体系已搭建完成，动力电池回收已进入全面实施阶段。新能源汽车的高速发展和国家政策红利的双重驱动，为动力电池回收利用产业开辟了一片广阔的蓝海。坐拥全国近 200 万座铁塔站址资源，全球最大通信铁塔基础设施服务商中国铁塔正在实施 “一体两翼” 战略布局，从以面向通信行业内的塔类与室分业务的 “一体”，开始向面向社会的能源服务、跨行业站址应用与信息服务的“两翼” 延伸布局。而这其中，依托于基站储能对于退役动力电池巨大的需求量，中国铁塔在该领域展现出了巨大的野心。自2018年起，无论新建还是存量基站，都停止采购铅酸电池，改用梯次动力电池予以满足。同时，在全国17个省市开展回收体系建设，进行流程穿越和商业模式探索。在梯次利用方面，中国铁塔已成为全国退役动力电池梯次利用的主渠道，一是规模应用。截至目前，中国铁塔的梯次电池使用量已超过4Gwh，相当于10万辆电动乘用车的退役量，取得了良好的社会效益和经济效益。二是在标准上。中国铁塔制定了退役动力电池梯次利用的一系列技术标准，填补了国内空白。三是安全可靠。中国铁塔通过技术手段，实现了动力电池梯次利用的“可视、可管、可控”，确保梯次电池能够安全可靠使用，并且来源可溯、去向可追。在电池回收方面，其编制了《中国铁塔退役动力电池回收实施方案（试行）》，对回收流程、权责界面、政策法规等进行了详细阐述，并先后两批次在全国17个省和地区开展回收试点工作。在试点的基础上，其于今年7月份在广东惠州、河南新乡、江苏南通、四川绵阳建立了动力电池回收与创新中心，宁夏银川和辽宁沈阳回收与创新中心也在积极筹备中。各中心统一协调本区域内各省市的退役电池回收工作，同时与检测和加工企业密切合作，按照我公司规范统一进行检测和加工，形成成品后满足区域内各省市需求。在对外拓展方面，基于公司的资源和能力优势以及规模化的回收利用经验，中国铁塔于今年6月5日成立了铁塔能源有限公司，注册资本50亿RMB。高工锂电据悉，铁塔能源主要依托中国铁塔动力电池的备电使用经验、规模采购优势、专业化维护能力和可视、可管、可控的智能监控系统，以高能效动力电池为载体，主要面向金融、交通、医疗、低速电动车客户群体及一般工商业用户提供备电、发电、充电、换电、储能等电力保障和能源服务，打造全国性的电力保障与能源服务专业化公司。
来源：高工锂电
动力电池“退役潮”席卷而来 回收体系需加快完善
动力电池“退役潮”席卷而来，动力电池回收也成为摆在整个行业面前的重要问题。“要加快完善落实动力电池的回收体系。” 交通运输部运输服务司副司长蔡团结在近日召开的中国汽车产业发展（泰达）国际论坛上提出。自2015年以来，我国新能源汽车的产销量连续四年全球第一，新能源汽车销售的快速增长带动了动力电池装机量的强劲发展，2015年到2018年之间我国动力电池装机量由16GWh增长到57GWh，年复合增长率达到54%。随着动力电池装机量的攀升，动力电池回收问题也变得愈发迫切。而根据招商证券研究，按照动力电池4年～6年使用寿命测算，2014年生产的动力电池在2018年开始批量进入报废期，预计到2020年，我国将产生约24万吨的退役锂离子电池，2022年将产生53万吨退役锂离子电池。按照4年的使用寿命测算，2018年是动力电池回收元年，2019年迎来动力电池规模报废期。与此同时，伴随着大规模报废期的到来，动力电池回收产业商机也逐渐凸显。按照未来智库发布的《动力电池回收行业深度研究报告》，2019—2025年动力电池的市场空间有望超过600亿元，复合增速50%。其中2018—2020年，梯次利用空间共计47亿元，到2025年累计市场空间将达171亿元；2019—2025年，三元锂电池中镍、钴、锰、锂等金属回收市场空间约为436亿元。面对暗藏的巨大机遇，除了以湖南邦普、格林美为代表的第三方回收企业，众多车企也开始参与其中。以北汽新能源为例，记者获悉，自从2016年以来，北汽新能源就开始以“建网点、建标准、建模式”为主线对动力电池回收利用进行了战略布局，并成立了北京匠芯电池科技有限公司专门负责梯次利用相关技术研发和商业模式尝试。有商机也有隐忧。不少“小作坊”似的企业，打着有正规回收资质的幌子做新能源动力电池回收、拆解业务。公开资料显示，目前，符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业有5家，分别是浙江徽州华友钴新材料有限公司、江西赣州市豪鹏科技有限公司、湖北荆门格林美新材料有限公司、湖南邦普循环科技有限公司、广东光华科技股份有限公司。根据工信部发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用调研报告》（以下简称“调研报告”），动力锂电池污染主要有两类，一是重金属污染。电池正极材料中含镍、钴等重金属，不经专业回收处理会造成重金属污染。二是电解液污染。电解液溶质LiPF6 属有毒物质且易潮解，会造成氟污染，溶剂会造成水污染。那么谁来回收更合适？根据《调研报告》，目前构建的动力蓄电池回收体系中主要存在两种模式。一种是以生产者主导，由汽车生产企业利用销售渠道建设退役电池回收体系，回收退役电池移交综合利用企业处理或与其合作共同利用电池剩余价值；另一种是以第三方为主体，由梯次、再生利用企业与汽车、电池生产企业合作，共建共用回收服务网点，集中回收合作企业新能源汽车的退役电池。为了规范动力电池回收再利用，在国家的支持下，汽车生产企业通过多种形式构建了回收体系。目前，北汽新能源、广汽三菱等45 家企业已设立了3204 个回收服务网点，主要集中在京津冀、长三角、珠三角及中部新能源汽车保有量较高的地区。不过，也有行业人士表示，动力电池回收作为一个全新的课题，不少整车企业尚处于启动阶段，盈利很困难。
来源：电缆网
研究表明放电深度将对电池性能产生重要影响
随着电池所有者和运营商寻求最大化其资产回报，他们同时面临着应对和管理电池退化的巨大挑战。这仍然是是池行业最突出的挑战之一，预计电池到达寿命终止（EoL）期可以持续使用约15年。电池退化将会导致电池容量、充放电次数、效率以及最终投资回报率的下降。简单地说，电池退化是一个严重的经济问题，这根据电池的使用方式而有所不同。因此，必须分析和监测导致电池退化的因素。其中包括温度、斜坡速率、平均充电状态（SOC）和放电深度（DOD）。分析这些因素的影响，这对于评估响应不同市场信号的电池充电或放电决策的成本效益至关重要。因为提供单个/多个服务的电池可以根据其负载情况和充放电水平选择参与各种市场，例如频率调节或平衡机制（BM）市场，而这些市场具有不同的风险等级。2014年开通运营的Leighton Buzzard电池储能系统是英国第一个电网规模锂离子电池储能系统充电周期到底是什么？令人困惑的是，电池行业对“充电周期”有着不同的定义。在一些电池厂商提供的商业文件中（例如保修单），通常是通过进出电池的总能量除以电池容量来计算充电周期，尽管这是一个相对简单的计算，它实际上只告诉了用户“等效全循环” （EFC）的数量。等效全循环（EFC）并不能量化放电深度（DoD），因为放电深度（DoD）会影响电池充电周期的深度。例如，等效全循环（EFC）无法区分100％放电深度（DoD）的1个充放电循环与50％放电深度（DoD）的2个充放电循环，以及10％放电深度（DoD）的10个充放电循环。在等效全循环（EFC）中完全忽略了放电深度。出于这个原因，KiWi Power公司利用Rainflow算法作为分析放电深度（DoD）方面的每个“实际周期”的工具。放电深度（DoD）是电池退化的主要因素之一。例如，当以接近100％放电深度（DoD）操作时，锂离子电池的退化率比在10％放电深度（DoD）下以相同的充电操作时提高了10倍。未来可能会将放电深度（DoD）测量将纳入电池保修范围内。尤其是当电池从放电深度（DoD）较浅的频率调节应用转向需要放电更深的平衡机制（BM）应用等其他项目时。Rainflow工具以及如何用于电池分析Rainflow放电周期计数工具是用于放电深度（DoD）计算的算法。它需要不规则的负载曲线并量化每个周期的放电深度（DoD）、平均充电状态（SOC）和时间段。这有助于描述电池充放电的行为方式，并使操作人员能够做出明智的决策。如下图所示，典型的负载曲线可能非常嘈杂，进行计数几乎不可能。Rainflow计数工具的直方图通过根据其放电深度（DoD）和平均充电状态（SOC）对放电周期进行分类来理解数据。更重要的是，该工具通过识别更高的放电深度（DoD）或具有超出可接受的平均充电状态（SOC）范围的充放电周期来解决电池退化问题。英国平衡机制（BM）市场的能源交易平衡机制（BM）能源交易将需要更深的充放电。Kiwi Power公司的分析表明，与固定频率响应（FFR）相比，平衡机制（BM）中的电池的放电深度通常高出20％-30％。另一方面，平均充电状态（SOC）将根据平衡机制（BM）模型中设定的价格点而有很大差异。如果没有充电状态（SOC）管理计划，主动定价策略将导致电池具有非常低的平均充电状态（SOC）（通常<20％），而被动定价策略将导致电池资产具有更高的平均充电状态（SOC）（通常> 80％）。随着电池案例越来越多地参与批发和平衡机制（BM）的市场，这些数据表明需要选择电池管理系统来获取这些见解，以降低电池退化风险，并优化收入。KiWi Power公司专家团队致力于采用智能技术、深入的市场洞察力和专业知识来实现这一目标。自2014年部署英国Leighton Buzzard的第一个电网电池储能系统以来，KiWi Power公司部署的用户侧储能系统和电网侧储能系统的装机容量达到50MW以上。该公司测量电池负载曲线和分析充电周期的新方法是确保客户储能资产实现最大价值和预期寿命的一种方法。
来源：中国储能网
电池金属需求增长快，中国供给占主导
据BNEF预测，由于新能源汽车和储能电站的增长，到2030年，全球锂离子电池需求将超过2000GWh。在本期半年展望报告中，我们更新了对电池金属需求的看法、从供给方的角度提出对电池级金属产品未来生产的看法，并阐明原材料供应链中存在的现实制约因素。总体预测BNEF预测，未来11年内的电池锂需求将增长8倍。到2030年，锂需求折LCE为近160万吨。随着新能源乘用车中高镍正极使用率提升，我们预计电池镍需求增速更快，到2030年将增长16倍。中国在电池材料、电池制造供应链中逐渐占据主导地位，并延伸对原材料资源产量的控制也渐渐加强。中国公司通过全球投资控制采矿产量，尽管电池行业所需的大部分关键金属矿产都不在中国境内。中国向产业链上游延伸，价值链上游攀升、进入精炼和成品金属产品后，产能规模在全球占比将过半。锂我们预计，锂金属在本世纪20年代中期之前供应充分，能轻松满足电池需求。2019年电池对锂的需求折LCE约50万公吨。至少40％的锂矿开采项目是由小、中型勘探公司或小制造商开发的，而非一线供应商。扩大一线公司和二线公司资产的规模需要更多资金投入，要么通过股权融资，要么通过债务融资。高镍正极使用率越来越高，也意味着氢氧化锂（更适合高镍正极材料）的需求增速将远高于碳酸锂。我们预测，到2030年，电池级氢氧化锂的需求折LCE约140万公吨，占锂电池需求量的86％。2019年和2020年锂化合物产能转换受限，特别是氢氧化锂。我们认为，二线供应商有折LCE 12.8万吨氢氧化锂产能短期内面临技术和资金限制。钴至本世纪20年代中期，钴供应量充分，但仍受刚果民主共和国政治风险影响。我们预计，钴供应（包括计划产能扩张）将达到20万吨以上，在2024年前可满足增长的需求。但目前超过70％的钴来自刚果民主共和国，该国的政治不稳定，加之矿工与政府之间关系日益紧张，钴供应有短期中断的风险。截至2018年，中国精炼钴产量占全球的48％，钴化学品85%。国内领先的钴精炼厂包括浙江华友钴业、金川集团和格林美。由于这些企业在刚果民主共和国以及赞比亚等上游市场的战略投资，在2025年前可能一直占主导地位。镍一级镍转化为硫酸镍后可用于生产电池正极，因此新能源汽车电池对一级镍的需求增长最快。 BNEF预测，到2025年，电池对硫酸镍的需求将超过200万吨，即对一级镍需求达413,000吨。直到2024年左右，一级镍的矿开采供应能基本满足需求。然而，电池所需的硫酸镍精炼产量受到更多限制。已确定的新增精炼产量或能将硫酸镍供应量增至154.2万公吨，这意味着50万公吨的短缺。铜和其他金属我们也考虑了石墨、锰、铜和铝的供需情况。这些材料在近期或长期内都不会对新能源汽车电池供应造成限制。2030年，新能源汽车电池的铜需求将增至400多万吨。回收铜或许是满足铜需求最有效的方式。2018年，回收铜为市场贡献400万吨废铜，相当于全球精炼铜产量的17％。废铜回收率提高一倍后，铜市场供应量每年可添加400 - 500吨。回收铜比开采铜节约85％的能量。一组数据8倍2030年时电池需求增长倍数16倍2030年时电池对镍的需求增长倍数5kt LCE2019年氢氧化锂转换产能缺口
来源：彭博新能源财经
