钜大LARGE | 点击量:1019次 | 2021年11月12日
深度观察:中日韩动力锂电池霸主地位是如何炼成的?
今天我国储能网发了《德国拟砸10亿欧元支持动力锂离子电池抗衡中日韩为时已晚》一文之后,其实在文章的第二部分留下了一个问题,那就是,在过去近三十年里,中日韩动力锂离子电池霸主地位到底是怎么形成的?
这是一个很有意思的问题。动力锂离子电池行业属于科技含量非常高的电化学行业,但很少有其他高科技行业,中日韩可以欧美诸国。
要解释一下的是,也有人把美国的动力锂离子电池算做世界一极,毕竟特斯拉的35GWh的超级厂是全球最大的动力锂离子电池厂,但我们暂时没有采取这种观点。
我们重要考虑到这个厂是特斯拉与松下合资建成,其技术实力重要来自松下,而在超级厂之外美国并无具有全球有影响力的动力锂离子电池公司。
因此,我们不妨追溯一下中日韩动力锂离子电池行业简史,探究一下背后的历史必然性和偶然性。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
3C电池韩日中三足鼎立
动力锂离子电池是在3C电池基础上升级而来。
根据锂离子电池体积的大小,我们可以将电池分为小型的3C电池、中型的动力锂离子电池和大型的储能电池。锂离子电池要兼顾能量密度和安全性,所以体积的大小也反应了锂离子电池研发的难易程度。
锂离子电池最早由日本索尼公司于1990年开发成功,替代了传统镍镉、镍氢电池,重要应用于移动电话和便携式电子产品,开启了人类锂离子电池商业化的先河。1994年索尼公司锂离子电池月产量达到200万支,1998年日本锂离子电池的生产量力达到4亿支/年。
在索尼之外,日本另一巨头松下于1994年开始研发可充电锂离子电池,1998年量产笔记本电脑专用的圆柱形锂离子电池,并建成了业内领先的锂离子电池生产线。
锂离子电池技术虽然诞生于日本,但却是韩国将其发扬光大。韩国吸收和引进日本的先进技术,利用财团优势和国家力量做大做强了锂离子电池行业。
1998年,LG化学开展锂离子电池业务。1999年,三星SDI成功开发出业内最大容量1800mAh圆柱锂离子电池,标志着三星SDI锂离子电池业务开始。
与此同时,我国从90年代初开始研究锂离子电池电极材料和电池,于1996年研制成功移动电话、摄像机用18650型电池,电池容量达到索尼的水平。这一时期我国虽然尚无一家公司进入规模化生产阶段,但在2000年之前比亚迪、力神和ATL这些如今的行业巨头已先后创立。
随着以智能手机为代表的3C消费浪潮的兴起,在全球的产业分工中,韩国和我国成为全球最大的3C产品生产制造基地。
在这一历史进程中,三星2002年开发出前列个435Wh/L的聚合物电池,2003年开发出世界最大容量的笔记本电脑用圆柱形2400mAh电池,2006年成为世界上最早实现量产2600mAh锂离子电池的公司。
得益于深度绑定三星电子以及诺基亚在手机业务端的强劲表现,三星SDI的消费级锂离子电池市占率在2010年达到20.2%,超越松下排名消费级锂离子电池市场份额全球第一。
同时,LG化学的特色在于,作为以化学品和材料为基础的电池公司,能够自产部分正极材料和电解液,有利于不断降低电池成本,同时下游绑定LG电子。
在2000年以前,日本锂离子电池产量占全球产量95%以上,是世界锂离子电池市场绝对霸主。但随着中韩两国锂离子电池公司的兴起,日本锂离子电池公司逐渐在市占率方面急剧下降,在2011年终于被拉下马
研究数据显示,2011年韩国公司占全球锂电市场份额为39%,超过了日本公司的35%。
与此同时,我国3C电池公司开始异军崛起。我国在2000—2010年期间成功地实现了上游锂电材料的国产化,从而利用成本优势打入国际市场:
2000年,负极材料和正极材料钴酸锂实现国产化;2001年,国产电解液开始进入市场;2005年,隔膜技术取得突破;2011年,电解质制备技术取得突破。
到2010年,比亚迪、ATL、力神和比克已经成为我国锂电四巨头,直接与松下、三星SDI、LG化学进行竞争。我国的锂离子电池市场份额由2002年的11.2%扩大到2011年的33%,极大缩小了与日本的差距。
至此,在3C电池时代,韩国、日本和我国三足鼎立局面形成。
回头来看,在3C电池时代,欧美国家没有发力,重要是主动选择的结果。原因在于这个阶段的锂离子电池生产自动化程度不高,锂离子电池行业是典型的劳动密集和技术密集相结合的产业,要大量的劳动力,有一定的技术门槛,同时要较大的资金投入,但是附加值比较低,所以不重视发展这些传统制造业。
欧美为何出局动力锂离子电池竞赛
随着消费电子产品增速的下降和电动汽车市场的兴起,全球锂离子电池行业格局开始发生变化,此前的3C电池巨头纷纷开始布局动力锂离子电池市场。
随着诺基亚和摩托罗拉开始衰落、苹果手机的崛起,全球智能手机市场迅速洗牌,其背后的3C电池供应商格局也开始发生剧烈变化,我国的ATL电芯出货量在2012年跃居前列。
在新世纪以来的这一波全球汽车转型的过程中,美国曾经主推“氢经济”(燃料动力锂电池路线,FC-EV),德国则延续了传统汽车强国的历史惯性,强调传统内燃机的优化和技术革新(例如高效柴油引擎和机械涡轮增压技术),但同时也投入相当的资源进行燃料动力锂电池汽车的研发,但对纯电动路线不够重视,所以其动力锂离子电池产业继续落后已是宿命。
在这一重大的历史关口,我国选择了汽车电动化路线,成功了实现了弯道超车,引领了世界潮流。
在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年》)的刺激下,我国新能源汽车的快速发展带动了我国动力锂离子电池行业异军突起。
资料显示,我国已持续三年成为全球最大的新能源汽车市场,2017年我国的新能源汽车销量达到77.7万辆,全球新能源汽车销量为142万辆,我国市场占比高达54.7%。
我国动力锂离子电池装机量2011年到2013年复合上升率为50%,2013年到2017年复合上升率达160%。
受动力锂离子电池上升的带动,我国锂离子电池行业快速发展。2011年之后,产量增速保持在年均30%以上,2015年,锂离子电池产量市占率达到35%,居全球第一。
在产业政策上,我国通过动力锂离子电池目录巧妙地限制了日韩动力锂离子电池在我国新能源乘用车上的使用,导致日韩公司在过去的五年里,没能分享到我国这个全球最大的电动汽车市场的红利。
根据我国电动汽车百人会今年夏天公布的《锂离子电池产业发展报告》数据显示,2017年全球锂动力锂离子电池出货量达到62.35GWh,而前十公司均来自中日韩三个国家,合计为49.88GWh,占比达到80%。
2017年,全球排名前十的动力锂离子电池公司重要有宁德时代、松下电器、比亚迪、沃尔玛、LG化学、国轩高科、三星SDI、北京国能、比克、孚能科技等。来
自我国化学与物理电源行业协会的数据显示,今年前三季度,我国新能源汽车动力锂离子电池装机量达到28.7吉瓦时,同比上升95.87%。
至此,在动力锂离子电池时代,欧美国家已经出局,我国、日本和韩国三强争霸局面形成。
考虑到中日韩在电池行业已经积累了20多年,且拥有了完备且低成本的材料供应体系,中日韩之外的其他国家在很长一段时间之内很难短时间积聚技术、材料和人才等产业基础,即便是像德国这样的传统制造大国,在追赶亚洲国家时,也很难打破这种市场格局。
最新战况显示,目前已经被中日韩垄断的动力锂离子电池市场是液态锂离子电池市场,但全球竞技的新战场正在转向固态锂离子电池,这将是动力锂离子电池战争的下半场。
下半场赛事如何,让我们拭目以待。
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