钜大LARGE | 点击量:973次 | 2020年02月26日
新电池公司入市的时机到了吗?
市场变化更像是一把双刃剑,对其他公司可能是毒药,但对有实力的电池厂来说却是良机。
对新电池公司而言,现在是进入动力锂电池市场,单打独斗的合适时机吗?
蜂巢能源对该问题的回答:是的。
前身长城汽车动力锂电池事业部,从去年开始作为蜂巢能源发出声音。一方面,蜂巢能源替代长城汽车作为其魏派P8插混的PACK总成供应商;另一方面,今年它举办产品公布会和投资者大会,介绍旗下的四元电池、无钴电池以及下一个五年发展计划。
蜂巢能源为何在新能源汽车市场趋于冷静,规模增势减缓之际独立为电池供应商?它为何将研究重点放在四元电池和无钴电池上?从去年八月立项到现在已经过去一年多的时间,四元电池项目进展如何?带着这些疑问,NE时代记者采访了蜂巢能源总经理杨红新。
新的进入时机?
从大环境上看,今年的新能源汽车市场一改往年的火热,沉寂下来。前9个月新能源乘用车同比下降30%。这一跌幅引起一片对新能源汽车市场的看衰。与此同时,宁德时代、比亚迪、中航锂电等几乎将动力锂电池市场瓜分殆尽。无论是需求端,还是供给侧,仿佛都没有给予一家独立电池供应商存活、壮大的合适时机。
但在蜂巢看来,市场变化更像是一把双刃剑,对其他公司可能是毒药,但对有实力的电池厂来说却是良机。
杨红新用水到渠成来形容蜂巢选择的独立时机。他从新能源市场变化、技术路线、设备成本及技术、原材料质量等多方面来解释这四个字。
2017、2018年补贴大量存在,它造就的新能源汽车市场虽增速迅猛,却脆弱而敏感。但很快,到2020年补贴退出,这一市场转变由政锂离子电池厂家策驱动型转成市场驱动型。尤其是,特斯拉国产,合资车企将投放国产电动汽车,他们将拉动整个电动汽车市场的快速增长。蜂巢预计,高速增长期会在2021年左右到来。
虽然补贴政策倍受质疑,但不可否认,政策刺激新能源汽车市场发展的同时也使技术路钜大锂电线更加明确,设备、基础设施、原材料供应链等体系更加成熟。
经过多年的运行,国内新能源汽车动力锂电池的技术路线之争得以稍稍平息。钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂渐渐消失于动力锂电池市场;磷酸铁锂地位由盛及衰,却渐有回暖的趋势;三元锂离子电池成为常青树,得到各家车企的认可。现在三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池成为主流,成为电池厂或者车企的待选对象。
而且,OEM将在2020年开始陆续推出真正的纯电动汽车平台,对电池的性能、形态、规格都有着相对明确的需求。此时,放在电池厂面前的是,大规模服务于整车的标准化电池需求。
国内新能源汽车市场被拉动着成为全球首位市场时,也将原材料厂和设备技术锻炼了出来。杨红新直接点出多年新能源汽车发展的好处。并且,锂离子电池的重要应用场景,在由消费类电子向电动汽车的过程中,行业也越来越清晰的认识到,从原材料,工艺设备,技术,到检测标准都面对变革。
此时进入后,我们可以没有任何历史负担,采用最先进的设备,选用最适合车用锂离子电池要求的工艺。锂电设备每年的成本能下降10%到20%,而且技术在进步。例如蜂巢使用的高速叠片机,最开始行业内单工位叠片速度是1.2s/pcs,接着是0.8s/pcs,而蜂巢采用的是0.6s/pcs的叠片机。同时完成了0.45s/pcs的第二代线性叠片设备的原型机的开发,预计追平卷绕工艺的0.25s/pcs的第三代叠片将于2023年完成开发。
原材料厂近年来在产品质量、价格竞争力方面与日韩的差距也在缩小。锂电供应链的建设基本上已经达到一个很好的时机。
三元电池具有较高的能量密度,但是其安全性问题,一直困扰着行业,为了解决能量密度与安全性协同发展的问题,蜂巢能源在新材料体系方面也做了许多探索,例如,我们一直在开发的四元电池。
为何是四元电池?
当前,三元锂离子电池成为长续航的中高端电动汽车的不二选择。而如何克服它在安全性上的不足,是接下来很长一段时间内电池厂思考的重点。电池厂普遍从正负极材料、隔膜和电解液入手,寻找更为安全的材料。
四元电池的正极材料,是在传统镍钴锰正极材料的基础上再掺入第四元素铝。这是蜂巢寻找到的比三元更稳定的正极材料。
为了满足消费者对500KM续航的需求,大量的研究集中在高容量的正极材料。高镍电池在这个过程中因高能量密度得到认可。
三元锂离子电池分为NCM镍钴锰电池和NCA镍钴铝电池。同样是三种元素,不同在于锰和铝。镍的作用是提高材料的体积能量密度,钴可以提高材料的循环和倍率性能。锰和铝的作用相同,在于提高电池结构的化学稳定性。其中含锰三元体系热稳定性更佳。目前除了特斯拉外,多数车企采用的均为NCM锂离子电池。
NCM从442、523、622到现在的811系三元电池,研发中的90系电池,镍含量越来越多,高镍电池成为一种趋势。但锰元素含量减少,难以稳定更多的镍。高镍电池显现出热稳定性差和循环性能不佳的痛点。
我们是为了解决三元锂离子电池的痛点才选择四元电池。杨红新表示。
蜂巢在七月份的公布会中是如此介绍第四元素的,通过掺入第四元素,蜂巢使得晶粒之间的边界强度增强,减少了有害相变转变的微隙,让材料结构和反应变得更加稳定。
记者从一篇发表于ACSEnergyLetters的《四元分层高镍NCMA阴极锂离子电池》论文中了解到,将外来金属离子掺杂到原始NCM电池正极材料中,可以提高结构稳定性。在各种掺杂金属中,铝由于其稳定作用而被广泛使用。
杨红新解释称,三元锂离子电池热失控的温度一般在210度,而四元电池可以做到近240度。这就意味着,四元电池可以延迟热失控的发生。同时它可以减少产气量,放缓对极片循环性的影响,避免正负极的接触,防止短路。
除了四元电池,蜂巢也在研究无钴电池。钴,作为三元锂离子电池中全球匮乏的材料,价格高昂。假如能将钴的含量减少,降至零,正极材料成本可以降低10%锂离子电池-15%,电芯BOM成本降低5%。
锂离子电池无论是四元电池,还是无钴电池,均是蜂巢平衡能量密度、安全性和成本的尝试。我们认为未来的竞争就是集中在含不含钴,在热稳定性和寿命。NCMA在8系里的安全性和稳定性,也就是寿命、热稳定性都是非常好的材料。
进展如何?
从2018年九月立项到如今,已经过去了一年的时间。蜂巢的材料开发和电芯产业化进展到哪种程度了呢?相信,外界对蜂巢的新项目的进展非常感兴趣。或者关于新材料的开发和产业化进展,一直是动力锂电池公司和车企的关重视点。
七月份时,蜂巢宣布,于2018年九月立项的四元材料电芯,预计将在今年年底前完成材料开发,并在2020年第四季度实现四元电芯的SOP。
杨红新对该问题的回答很坦诚,材料已经到中试阶段,做到300KG级。电芯层面,我们正在做150Ah大电芯,现在处于A样阶段。
开发方面应该没有问题,问题重要在产线。我们要同步推动四元材料体系的建设。四元前驱体可以使用三元的产线,但它仍稍有不同。我们要推动整个供应链的建设,方可批量生产。而且电芯的开发时间一般是12个月,正好是现在到明年第四季度。这个周期是足够的。
当然,杨红新承认,四元电池是一种全新的材料。它要大量的测试验证成熟之后才可推入市场。现在它正处于研制和试生产的过程,以后验证过程中会出现哪些问题,他无法预知。但从现在测试的情况来看,结果还不错。
四元电池的性能还有待时间和市场的检验。正如论文所指出的,铝掺杂明显改善了高镍NCM正极的循环稳定性,但同时存在引入过多时的容量损失。
即使量产后,摆在四元电池面前还有成本一关。失去补贴后的电动汽车要凭能力来降成本,车企不仅会在意动力锂电池的性能,而且会更加关注成本。
四元电池的生产成本可能稍微高一些,但原材料成本会低一些,综合下来它与三元锂离子电池的成本是打平的。长期来看,当它的量放大后,成本将会低于三元5%。
总之,无论是叠片工艺还是其他的更先进的工艺,无论是四元材料还是其他的正在探索中的新材料,都有可能成为动力锂电池向前发展的关键推动因素。下一个又会是什么呢?
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