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我国动力电池累计装机量全球领先
记者日前从2022世界动力电池大会获悉：截至今年6月底，我国动力电池装机量累计达531.9吉瓦时，保持全球领先。伴随着电力驱动系统向汽车、游轮、货船、轨道交通以及农用机械等领域拓展，我国动力电池产业近年来得到快速发展，综合实力显著增强。2021年，我国动力电池装机量共计154.5吉瓦时，占全球装机量约五成。在全球动力电池装机量前十强的企业中，我国企业占据6席，市场份额约为48%。在车用动力电池方面，今年上半年我国动力电池装车量110.1吉瓦时，同比增长109.8%。其中三元电池装车量占比41.4%，同比增长51.2%；磷酸铁锂电池装车量占比58.5%，同比增长189.7%。动力电池技术水平快速提升。我国已形成涵盖基础材料、电芯单体、电池系统、制造装备的完整产业链，负极材料全球市场占有率达到90%，隔膜材料自主供给率超过90%。三元电池、磷酸铁锂电池的系统能量密度处于国际领先水平。截至目前，我国动力电池标准出台数量占全球比重超过40%。回收利用体系初步建立。截至今年6月底，我国已累计建成10171个新能源汽车动力电池回收服务网点，基本实现退役电池就近回收。
来源：我国动力电池累计装机量全球领先
三元材料“升维”路径：高镍、高压、单晶化
三元正极材料不断升级。新能源市场迎来爆发拐点，电动车渗透率不断提升。中汽协数据显示，2022年1-6月我国新能源汽车累计产量266.1万辆，销量260万辆，同比均增长1.2倍，市场渗透率达21.6%。在市场形势一片大好之下，锂电池原材料价格跳涨、供应紧缺，并对汽车续航能力提出更高要求。因此，生产更高能量密度、更高安全性能、更低成本的电池成为“破局”的关键。三元电池作为中高端电动车市场的主流选择，市场需求空间巨大。若要满足更高的市场期待，则需对其进行材料技术升级、工艺革新。电动化加速渗透，三元材料市场长期向好产业新周期下，新能源汽车销量大幅攀升，2022年1-6月，国内新能源汽车产销均突破260万辆，完成情况超出预期。受益于汽车电动化的快速推进，动力电池装机量也同步攀升。GGII数据显示，2022年1-6月，国内动力电池装机量约100.24GWh，同比增长116%，整个上半年除4-5月份受疫情管控影响外，其余月份同比增速均在一倍以上。其中，三元电池凭借高能量密度的优势备受市场青睐，2022年1-6月国内三元动力电池装机量约44.93GWh，同比增长55%，占总装机量的45%。放眼海外，欧洲市场动力电池装机一直以三元为主，数据显示，2021年1-11月欧洲三元动力电池装机量达138.2 GWh，占欧洲动力电池总装机量的95.4%。国内外三元电池市场需求不断攀升，带动三元正极材料出货量大幅增长。按照1GWh动力电池需要1500-1800吨三元材料测算，仅国内2022年上半年44.93GWh就带动了6.7万-8.1万吨三元正极材料。高工锂电认为，随着新能源汽车市场渗透率的继续提升，三元正极材料市场长期向好。技术迭代，“两高一单”实现降本增效产业新周期下，电池能量密度、安全性能等方面要求愈发严苛，同时随着锂电原材料价格跳涨，降本增效呼声渐高，倒逼锂电材料体系革新。聚焦三元正极材料，高镍化、高电压化、单晶化成为趋势。1、高镍化：8系三元高速增长，超高镍成未来方向能量密度要求越来越高， 国内外车型高镍化趋势愈发明显。目前，包括Model 3/Y、标致e-208、现代Kona、大众ID系列、宝马IX3/ X1、奔驰EQ系列、蔚来ES6、小鹏P7、哪吒U、爱驰U5、广汽AionV、AION LX PLUS、吉利几何A等已上市车型均搭载了高镍电池。受此带动，高镍三元材料出货量快速增长。GGII统计数据显示，2021年全球高镍三元出货量为30.9万吨，同比增长120.71%，占三元正极材料总出货量的41.76%；其中，中国高镍（8系及以上）三元材料出货17万吨，同比增长181%。高镍三元电池作为国内外主机厂高端车型的主流选择，其应用不断加速。据高工锂电不完全统计，包括宝马i3、奔驰EQS、奥迪Q4 e-tron、凯迪拉克LYRIQ、雪佛兰Bolt EUV、广汽丰田2022款 iA5、大众2022 ID.4 CROZZ、Lucid Air、高合HiPhi X、智己L7等国内外中高端车型将于2022年集中上市。随着后期高镍电池成本进一步下降和固态电池产业化提速，预计高镍正极材料在未来10年仍将保持高速增长态势，到2030年全球出货量有望达500万吨以上。针对此，容百科技、厦钨新能、长远锂科等正极材料企业不断加快高镍三元材料的研发进度，并不断取得突破。例如，容百科技在2016年完成了第一代NCM811的开发和中试，2017年实现大规模量产，并实现出货快速增长。为进一步提升市场竞争力，容百科技还在研发下一代超高镍正极产品，进一步降低高镍材料的瓦时成本和提升能量密度。目前，公司第二代Ni90体系正在开发中，已进入批量量产阶段，第三代Ni96体系正在配合客户开发，预计今年实现小规模量产。此外，中日韩头部电池企业还将下一代电池的目标，瞄准镍含量90%以上甚至完全无钴的高镍电池或固态电池，并且制定较为明确的量产计划表。这意味着超高镍三元正极材料将成为未来发展方向。2、高电压化：综合性能优越，应用提速高电压化路线是以中镍三元材料为基础，通过提高其电压平台使得正极材料在更高电压下脱出更多的锂离子，从而实现更高比容量和平均放电电压，进而达到提升能量密度的目的。从当前实际应用的主要产品来看，高电压Ni6系典型产品（Ni65）的实际能量密度735.15Wh/kg已与Ni8系典型产品的739.32Wh/kg接近。目前高电压化以中镍三元材料为基本路线，在原材料、生产工艺、加工成本方面均优于高镍化三元；同时，由于高电压材料的镍含量相对较低，生产工艺不如高镍三元复杂，因此高电压化正极材料在提升能量密度的同时还兼具了一定的安全性改善。凭借优越的综合性能，高电压化三元材料市场日渐打开，主要正极厂商、部分电池企业入局此领域，并加速其应用。例如，正极厂商方面，厦钨新能开发出新款4.4V高电压6系三元材料，并成功应用到续航里程超过1000公里的电动车上；长远锂科高电压4.3V和4.35V三元正极材料已批量用于动力电池领域，4.4V三元正极材料逐步应用于数码电池领域。电池厂商方面，中创新航于2020年在全球率先采用高电压三元电池材料技术量产590模组电池，并在主要客户广汽埃安设计的Aion-LX车型上实现装车；今年其高电压快充三元锂电芯还将搭载于Smart精灵#1，其能量密度达到250Wh/kg以上的行业领先水平，支持150kW超级快充、100kW快充及7.2kW 慢充，且在保持80%容量的前提下，可支持10年30万公里的使用寿命。值得注意的是，目前高电压三元正极材料还面临着一系列挑战。高电压下，由于锂离子大量脱出，三元正极材料容易出现晶体结构稳定性差、离子混排、不可逆相变等一系列问题，从而造成电池循环寿命短、热稳定性低、电解液消耗等宏观电池失效行为。需通过金属离子掺杂、构建人工包覆层、匹配高电压电解液及添加剂等手段，对上述系列问题进行抑制。3、单晶化：两条发展路线并行，市场需求快速增长相较于常规二次颗粒团聚的多晶三元材料，单晶材料具有负载电压更高、循环寿命更长、安全性更高等性能。其有两个发展路线。一是，中低镍单晶路线。大单晶产品负载电压更高，国内部分中低镍单晶材料通过高电压可与多晶高镍能量密度相当，如Ni55、NCM613等产品贵金属含量更低，产品在满足能量密度同时具有更高性价比。二是，高镍单晶路线。高镍环境下三元材料稳定性欠佳，单晶化学性质稳定，具有更好的循环性能，相应掺杂可提升高镍三元材料的安全性能。随着下游动力电池企业的逐步导入，单晶三元材料市场需求快速增长。数据显示，2022年Q1，单晶产量达4.9万吨，占比升至38.5%，预计2022年国内单晶三元材料的市占率有望升至40%以上。具体来看，2022年Q1，在中镍5系、中高镍6系三元材料中，单晶材料体系占比均超过50%；2022年Q1单晶高镍8系三元材料占比已升至13.5%。值得一提的是，三元正极材料朝高镍化、高压化及单晶化方向升级，在带来能量密度、安全性能提升和成本降低的同时，也增加了材料生产工艺难度，对相关企业在前驱体、掺杂、包覆以及材料体系理解等方面提出了更高要求。在此情形下，三元材料领域将加速洗牌，市场或将重构，具备相关技术储备的企业有望脱颖而出，其余企业或被市场淘汰，行业竞争格局渐趋集中化。
来源：高工锂电
续航破千的电池来了？
能够补齐三元锂电池和磷酸铁锂电池短板的替代者渐行渐近。7月21日，造车新势力蔚来官方宣布，将在第四季度交付150kwh固态电池，届时蔚来旗下ET7续航里程可突破1000km。值得注意的是，该电池有望成为首款搭载于量产车的固态电池。不过蔚来所公布的固态电池实质上仍属于过渡性技术，真正全固态电池目前仍在路上。近期包括当升科技、容百科技等正极材料厂商相继推进固态电池材料量产，而宁德时代、国轩高科等电池厂商也在积极推进量产，这一技术路线落地明显加速。有望成首款量产车固态电池在新能源电池赛道上，目前主流电池形式是三元锂电池和磷酸铁锂电池，相比于这些液态电池，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其在大电流工况下起火自燃的风险更小，并且固态电池可简化封装、体积能量密度比液态锂电池提升70%以上，相对应的续航里程也会有显著提高。既能弥补三元锂电池的安全性短板，又能弥补磷酸铁锂电池能量密度短板，业界普遍认为，固态电池是最具前景的新一代动力锂电。据蔚来方面透露，该公司将于第四季度计划交付的150kwh固态电池，采用固态电解液、硅碳复合负极材料、超高镍正极材料，单体能量密度达 360Wh/kg。据介绍，蔚来全新 ES8 届时续航可达到850km，ES6 可达到900km，ET7 的NEDC 续航可突破1000km。早在去年，蔚来除了推出首款轿车 ET7、发布蔚来自动驾驶 NAD 系统时，就发布了首款 150kWh 固态电池。时至今日，蔚来宣布第四季度交付，也意味着这款电池有望成为首款搭载于量产车的固态电池。在今年3月底，卫蓝新能源也曾透露，正与蔚来汽车合作，计划基于ET7车型，推出单次充电续航1000公里的（半）固态电池，能量密度为360Wh/kg。当前属于过渡性技术不过，蔚来此次公布计划交付的固态电池，严格来说并非纯粹固态电池。“固态电池优势明显，但成本问题也是阻扰量产的主要原因，”某券商新能源分析师告诉记者。他表示，类似蔚来推出的固态电池方案实际上是一个折中方案。“蔚来ET7计划搭载的半固态电池部分减少电解液用量，采用部分固态电解质，可以在成本不增加太多的情况下达到预期能量密度。”实际上，蔚来方面此前也曾介绍，其150kwh电池采用超高镍正极 + 预锂化硅碳负极 + 固态电解质（固态 + 液态）+ 隔膜，属于液态至固态电池的过渡性技术。蔚来创始人李斌称，这款电池还是带有液体（电解质），全固态电池的量产还是很远的事情。他表示，真正全固态电池量产仍需5-10 年时间。有业内人士认为，固态电池量产难以一步到位，研发及量产应分成多个步骤推进。宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜曾表示，按照正负极来分，固态电池可分成三代。第一代，正负极与以前一样，现有的液态电解液换成固态电解质；第二代，正极不变，改变负极，负极不用石墨或硅，用金属锂替代从而提升能量密度；第三代，正负极都改变，比如负极用金属锂，正极换成不含锂的高能量材料。赛道玩家加速落地量产尽管商业化面临不少困难，在固态电池这一技术路线上，国内玩家近期正加速实现落地。就在20日，市值500亿的正极厂商当升科技推出了双相复合固态锂电正极材料和固态电解质两款全新体系材料。不仅如此，当升科技近日还与清陶能源签订战略合作协议，清陶能源承诺2022年-2025年期间向当升科技采购总量不低于3万吨固态锂电正极材料。早在2021年年报中，当升科技曾提到其固态锂电材料成功导入赣锋锂电、卫蓝新能源等客户，并获得卫蓝新能源不少于2.5万吨固态锂电材料意向订单。在6月15日，辉能科技首次公开固态电池产品的全自动量产过程，该公司宣布，计划明年实现固态电池量产，并供应电动汽车市场。而在5月底，国轩高科发布首款三元半固态电池，预计年内实现量产。该电池能量密度可达360Wh/kg，将在今年实现装车，搭载该电池的电动车将实现1000公里续航。此外，今年4月份，另一正极材料巨头容百科技与蔚来电池供应商卫蓝新能源签订《战略合作协议》。根据协议，2022年至2025年卫蓝新能源将向容百科技采购固态锂电正极材料产品不低于3万吨。华经产业研究院预计，到2030年，我国固态电池市场空间有望达200亿元，2022-2030年市场空间复合增长率为55.01%。市场研究机构SNE Research预计，全球全固态电池市场预计将从今年的2.1GWh增长到2025年的30GWh，再增长到2030年的160.1GWh。在全球动力电池的市场份额上，固态电池预计从今年的0.3%增加到2025年的2%，再到2030年的3.8%。
来源：中国基金报
蜂巢能源成功研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯
近日，蜂巢能源全固态电池实验室研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯。该系列电芯能量密度达350-400Wh/kg，现已顺利通过针刺、200°C热箱等实验，一旦量产应用，电动车可实现续航里程1000公里以上。▲蜂巢能源全固态电芯原型样件蜂巢能源是国内首家完成20Ah级硫系全固态原型电芯研发的公司，其全固态实验室采用业内被称为“地狱开发难度”的硫化物技术路线，在硫化物电解质及其薄膜制备技术、硫化物全固态电池制备能力等方面展开布局，目前已具备固态电解质材料的公斤级自主合成、固态电解质膜连续化制备、全固态软包电芯组装以及新设备开发等自主研发能力，获得了经验积累的同时并针对性的展开专利布局，已申请109项专利，其中发明专利93项。作为锂电池的升级版，固态电池在能量密度、充电速率、安全性、循环寿命以及电芯热管理上都优于液态锂电池，被看作是下一代先进电池技术。蜂巢能源洞悉这一技术发展趋势，其科研团队与一批顶尖的科研院所联合攻关，攻克来自固体电解质和界面性能等全固态电池待突破的技术所需课题，保持长循环的固-固界面的稳定接触，实现在大电流下界面处锂离子高效传输，在业内率先实现革命性的技术突破。作为一家能源互联的全球高科技企业，2021年4月，蜂巢能源无锡锂电创新中心与中国科学院宁波材料技术与工程研究所共建固态电池技术研究中心，致力于推动固态电池技术转化落地。未来蜂巢能源将加大在全固态电池领域的研发工作，为量产打下坚实基础。
来源：蜂巢能源
美国动力电池回收市场解读
从长期来看，回收占据电池材料和生产很重要的一个环节，这使动力电池的发展具备持续性。全球的电池回收行业都还处于起步阶段，由前特斯拉CTO JB Straubel 创立电池回收企业，已经建立了一个广泛的合作网络，目前已在内华达州的工厂每年回收约6GWh的锂离子电池（电池来自消费电子产品），Redwood 也从松下在特斯拉内华达工厂不良电池中回收材料。从目前来看，Redwood不光覆盖了福特、沃尔沃、丰田和大众集团美国（含奥迪），这家公司有着极其强大的想象空间。▲图1.Redwood Materials的合作关系目前美国的回收渠道，都是通过汽车企业的经销商网络来收集报废的电池和材料，对报废电池包装并送往内华达州 Redwood 的工厂进行回收。▲图2.美国电动汽车保有量Part 1投资和展望我其实觉得Redwood Materials有点可疑（和Elon Musk没关系我是不信的），这个企业的发展曲线是美国最懂电池和最聪明的资本合作。Redwood Materials创立于2017年，总部位于内华达州。2019年JB Straubel从特斯拉离职，专注于Redwood Materials的运营工作。而这个融资历史如下所示：▲图3.Redwood Materials 融资历史2017年完成了200万美元的种子轮融资。2020年，Redwood Materials完成了总计4000万美元的第一轮融资，投资人包括Capricorn Investment Group 和 Breakthrough Energy Ventures。2020年，Redwood Materials又进行了第二轮融资，总计2亿美元，投资人来自Amazon、 Capricorn、Breakthrough Energy Ventures。2021年7月，Redwood Materials宣布完成7亿美元C轮融资，投资方包括T. Rowe Price、Baillie Gifford和Fidelity，估值达到37亿美元。2021年，福特投资了5000万美金。从整体来看，这家公司目前回收6GWh的回收厂家，在美国这个电动汽车发展早但是没做起来的地方实现了一次布局。也就是说，目前的大部分消费电子回收，来自亚马逊和松下，通过将消费电子垃圾分解成粉末状，通过化学品进行处理，然后作为原材料再送回供应链。▲图4.美国的电池材料2021年8月Redwood把内华达州卡森市的150,000平方英尺的回收设施扩大三倍，并在特斯拉和松下在内华达州斯帕克斯的 Gigafactory 附近购买了100 英亩的土地，共同运营。2021年9月，与韩国L&F（电池材料制造商）签署一项多年协议，将在一家新工厂使用其提供的设计和制造技术来制造电池阴极。▲图5.L&F给Redwood提供技术（回收料再利用）从大逻辑来看，Redwood一开始就想着要做正极材料，在2025年通过回收把美国之前积累的锂电池废料作为资源，来满足生产100GWh的材料，随着美国的电动汽车逐步上量，通过拉高产能在2030年时将汽车产量与提升到500GWh，也就是说美国这边想的是把动力电池和消费电池材料作为永续使用的开始，建立一个完整的循环体系。▲图6.Redwood的目标而后续通用汽车、LG能源和Li-Cycle合作，本质也是这个逻辑，把美国固有的锂电池收回来作为动力电池材料的一部分。▲图7.Li-Cycle的参考路径从目前的回收方法来看，大家有共识的部分效率在提高，而下一代的电池材料工厂确实在往大规模化工的方向在走。▲图8.回收方法想要拿到黑粉之后的处理，这里就是比更高的效率。▲图9.黑粉的处理Part 2讨论和思考我觉得目前欧洲和美国，在构建自己的电池产业的时候，想得比较多。从一开始他们的起步就是构建大企业的逻辑。能够做动力电池的企业是比较少的，从中日韩采购设备。一开始就构建完善的回收网络和法则，构建可再生材料的使用比例，从2030年来看可能动力电池需要使用10-15%的回收料。在海外，南美、东南亚、澳大利亚和非洲构建电池材料的资源库。我们可以这么说，其实从目前来看，整个电池生产和材料加工，出现了同质化，也就是说可能存在一定的后发优势。我买更高效率的设备，全世界招募电池科学家、电池设计和工艺工程师，然后逐步放量。从技术路径来看，欧美也有两条路径：磷酸铁锂：和我们国内的考虑不一样，由于回收的情况，铁锂的综合成本未必低于高镍。高镍：这个主要靠之前存在电池废料来支撑一部分，将来形成循环的体系。从中国目前的数据来看，也是做了大量的回收，但是玩家比较多，大家都能收，从一开始就是散的局面。6月废旧三元共回收17,032吨，废旧磷酸铁锂回收8,316吨，废旧钴酸锂3,684吨。6月共回收镍3,001金吨，钴4,093金吨，锂1,077金吨。6月共回收得到工业级碳酸锂2,800吨，电池级碳酸锂1,997吨，粗制碳酸锂1,185吨。▲图10.中国当前电池回收状态小结：从长期来看，回收占据电池材料和生产很重要的一个环节，这个动力电池的发展其实是具备持续性的，就是在国内怎么构建一个可控高效的体系，是值得思考的。
来源：高工锂电
宁德时代开启电池行业新纪元
实习记者姚美娇报道：近日，宁德时代宣告该公司第三代CTP（无模组电池包）技术——麒麟电池诞生，称这款新产品将于明年量产上市。从披露的信息来看，麒麟电池实现了续航、快充、安全、寿命、效率以及低温性能等方面的全面提升。当前，技术创新成为动力电池企业降本的重要手段。通过结构技术创新，提高有限底盘空间的利用率，成为主流电池企业技术攻关的重点。业内人士认为，麒麟电池的发布，将支撑宁德时代全球市占率持续提升。早在2019年，宁德时代就发布了第一代CTP技术，取消了“电芯-模组-整包”电池架构中的模组层级，将电池包体积利用率提升至55%。据宁德时代介绍，此次发布的麒麟电池是宁德时代CTP第三代迭代技术，完全取消了模组形态设计，且优化了结构，系统集成度再创新高，体积利用率突破72%，能量密度可达255瓦时每千克，能够实现整车1000公里续航。宁德时代首席科学家吴凯透露，麒麟电池拥有四大优势：“一是安全性高，麒麟电池在两块电芯的中间加水冷板，使相邻两块电芯的热传导降低，不会出现热失控；二是可满足高压快充，4C充电不是难事，明年即可在市场上看到；三是可极大提高电池寿命，因为水冷板具有缓冲作用；四是比能量高，麒麟电池可提高利用空间，磷酸铁锂系统能量密度160瓦时每千克，三元高镍可达250瓦时每千克，较4680电池电量多出13%。”“目前动力电池结构方式的竞争接近天花板，所采用的技术手段越来越少。宁德时代发布的麒麟电池主要是在‘多合一弹性可伸缩隔板、电芯底部空间创新集成设计、大面积散热及其快充’方面完成了高难度挑战。一方面允许采用更高能量密度的电芯，另一方面允许了更高效的快充，做到这些的同时还实现了减重，可以认为是宁德时代CTP技术路线上的又一次‘摸高’。”新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平认为。宁德时代方面表示，麒麟电池预计明年量产，包括理想、哪吒以及路特斯在内的多家整车企业相继表达了合作意向。“从理想、哪吒、路特斯在社交平台上跟宁德时代互动的情况推测，麒麟电池量产之后可能会率先应用在这些车企的电动汽车产品上。”真锂研究创始人墨柯表示。未来麒麟电池若能大范围量产铺开，将极大地推动新能源汽车市场发展。“麒麟电池目前只有实验室数据，真正评价这款电池需要等它大规模量产后。”江西新能源科技职业学院新能源汽车技术研究院院长张翔指出，“麒麟电池本质上是通过改变电芯的布置形式来提高能量密度，这种模式除了宁德时代以外，蜂巢电源、比亚迪等一些厂家也曾提出来过，能否进行大规模应用还需验证。”头部动力电池企业的技术创新引领行业新风向。在宁德时代与比亚迪两大头部企业的推动下，我国动力电池企业在CTP技术研发领域一路领先。麒麟电池的发布将进一步提升CTP的行业渗透率。在业内人士看来，这一领先的电池集成技术势必再度强化宁德时代的核心技术与市场竞争力，有望进一步拉大与动力电池厂商二梯队的差距。“宁德时代是一家上市公司，有提升股价的需求，会提前发布一些实验室里尚未量产、成熟的技术，来提升股价、市值以及品牌影响力。”张翔表示。“宁德时代要想大幅提升全球市场占有率，充分领先的技术水平、跨越国外壁垒要求、稳定的供应质量、合理的价格定位缺一不可。麒麟电池各方面的改进都有助于上述目标的实现。”曹广平表示，“麒麟电池的结构优化从性能、安全、快充等方面，为高能密电池材料的使用，打开了一定的窗口。目前，铁锂电池材料体系实现了回归，但是也有天花板。麒麟电池在隔离与散热等方面实现的变革，会使新电池材料体系有更好的发展环境和空间。”
来源：中国能源报
