钜大LARGE | 点击量:886次 | 2021年12月17日
LG打通电池提供链野心曝光!锂硫电池即将掀起新一轮电池革命
作为纯电动汽车三大核心部件之一的动力电池,从开始运用至今,一直充满着技术线路的争执,从钛酸锂电池,到磷酸铁锂电池、三元锂电池,各有优劣,但不可否认的是每一种类型电池的出现,不仅是对技术的追求,更是背后产业链的博弈。在宁德时代、LG化学、国轩高科等电池制造大户们兵戎相见时,另一条技术线路的电池正悄然跨步发展,或者可以这样说,一旦商业化颠覆现有电池产业格局或许只是一夜间的事。
张久俊,加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士,上海大学可持续能源研究院院长,国际电化学能源科学院创始人,2020年入选南京市专家,从事锂硫电池的研究与运用开发。
纯电动汽车的续航能力跟动力电池的能量密度相关,从目前新能源汽车推广使用过程中发现,里程焦虑的情况依旧没有得到根本改变。也正因此,无论是此前工信部《汽车产业中长期发展规划》还是新能源汽车补贴中的硬性要求,都对动力电池的能量密度提出了相应要求。而现实是,商业化中能量密度最高的三元锂电池,其能量密度在300Wh/kg,已经达到了极限,很难再有提升空间。
张久俊向记者表示,要想让纯电动汽车在常规路况下能有长续航能力,行业中普遍认为动力电池的能量密度得达到500Wh/kg,而这个数值理论上能实现1000公里。对于这个技术指标,目前锂硫电池和锂空电池在理论上可以达到,其中,锂空电池能量密度更高,理论上能达到3000Wh/kg,但受制于技术水平限制,目前只能在200Wh/kg以下,此外,锂空电池的循环寿命也不够,目前还无法达到商业运用。
但锂硫电池不一样,技术相对成熟,国内目前能达到348Wh/kg,而骊电公司的试样品,已达到500Wh/kg,远超竞争对手。“后面我们还将对电芯的负极进一步研发,同时优化正极。”张久俊表示,事实上,锂硫电池也有天然的劣性,这也是为什么其余研究机构迟迟没有商业化的原因:首先是硫本身在充放电过程体积会膨胀数倍,进而导致容量衰减;其次,在充放电过程中,硫还会产生溶解,使用寿命大打折扣;另外,硫的导电性也很差。当然,这些问题,骊电新能源正优化解决方案,比如说用导电的高聚物材料把硫牢牢捆住等方式。他们所研发的锂硫电池还有一个科技进步的地方,就是循环寿命很高,目前普通锂硫电池的循环寿命在100-200次,他们能达到900次,已符合普通汽车的生命周期。
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%
此外,在锂硫电池的安全性方面,张久俊坦言由于锂枝晶的自然存在,目前业界尚未完全消除这一现象,但他们通过在电芯的正极上使用活跃性相对低的材料、降低电压等方式,提升电池的安全性,“总体来说,安全性比三元锂电池要高多了”。
“锂硫电池从技术、成本等角度上讲离汽车动力电池大规模商业化也只有一步之遥。”张久俊表示,在锂硫电池技术领域中,骊电新能源是离商业化市场最近的一个,预计未来将会成为千亿级的企业。
换条道,或许是一片蓝海
中国,新能源汽车的使用走在全球前沿,按照《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(以下简称《规划》),到2025年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。这一信号将层层传导下去,无论是汽车主机厂还是配套商,都在依照《规划》调整策略。
对于各地方产业而言,及时抓住政策导向,适时引入头部研发机构、企业,优化产业结构变得尤为重要。在浦口区科技局的《2020年新能源汽车行业研究报告》看来,《规划》发布之后,主流的动力电池企业对上游资源及材料有较强的主导力,与主机厂也有较为密切的关联,是供给侧的主导核心,从目前发展来看,未来将会向着高能量密度、低成本、快充等技术方向发展。
市场决定一切,要从根本上解决新能源汽车里程焦虑,唯有降低电耗和提升电池能量密度。而原有电池能量密度已达到极限,尝试更换一条线路未尝不可,更何况现有研发机构已做出成品来,即将跨入商业运用。
于电池建厂的速度比拼中,LG与宁德时代都不甘落后。
宁德时代在本月15日宣布对印度投资50亿美元建立锂电池厂。3天后,LG能源用98亿美元与印尼达成电动汽车(EV)电池投资交易达成协议。
另外,LG能源同时还完成了对印尼整个电动汽车供应链的投资。这意味从原料采集到成品出货,LG都拥有了。
当电池供应链闭环,LG在高镍电池的研发之路上,脚步也更快了。
LG的宏伟目标
据印尼投资协调委员会主席BahlilLahadalia表示,印尼将配套矿山、冶炼厂、电池阴极和回收设施,为LG建立从上游到下游一体化的电池工厂。
另一边的LG却守口如瓶,不愿透露细节。很明显,LG此举帮助自己离当初的计划更近一步。
在今年10月,LG宣布计划从每年100-120GWh(2020年末)年产能扩大到260GWh,预计在2023年实现目标。
260GWh,足以为大约500万辆纯电动汽车供应动力电池。
目标宏大,落地也难。
为了完成目标,LG化学可从3个方向发力:
1.投资建厂
据了解,LG化学在欧洲为新动力电池工厂选址。而目前,LG化学在欧洲共有两家电池工厂,均位于波兰,投资15亿欧元,计划年产65GWh。
除了欧洲外,LG还将在南京投资近120亿元人民币,建设第二座生产基地。以及前文提到的对印尼98亿美元的电池投资。
2.车企合作
在亚欧两地建厂同时,LG化学还积极与车企进行谈判,从而建立电池生产合资工厂。目前该公司已经建立了两家合资公司,分别是中国的吉利汽车和美国的通用汽车。
合资工厂将分别建在各自所处属的国家内,将提升相应车企的电池供应稳定性。
3.拆分求融资
LG化学对新能源电池业务上的持续投入导致公司财务负担不断增加,在度过不稳定的疫情后,LG化学将此事的进度加快。
10月底,LG化学召开特别股东大会,批准通过了分拆汽车电池业务、成立新公司LG能源。
新公司成立初期,LG化学将暂时拥有其100%的股份,但新公司的目标是进行首次公开募股(IPO),出售20%-30%的股份,以募得更多的资金。
毫无疑问,减负输血的LG能源将有更多底气发展新能源电池。
目标受阻
炉灶搭好,就差燃料,而燃料却被镍老板死死握住。
LG目前大量生产的高镍电池正极材料中,镍、钴与锰的比例为8:1:1,这意味着若批量生产高镍电池,必须有稳定巨量的镍供应。
而镍矿的产量却紧紧掌握在印尼、菲律宾和俄罗斯的手中,仅这3个国家的镍矿产量,就占据世界总产量的56%。
与其他国家不同的是,印尼实施严格的镍矿出口政策。在去年,印尼曾两次宣布提前实施停止未经加工的镍矿出口政策,并规定必须有70%的镍在印尼加工。此举意图让印尼成为全球电动汽车生产和出口中心。
LG对印尼的投资布局,始于此时。
在禁令未生效前,LG化学就已与印尼达成协议,计划投入23亿美元建厂,生产电池及模组。此外,该工厂还将负责车载电池的回收再利用。
今年10月,LG化学和宁德时代共同投资200亿美元,在印尼建设电池供应链;12月,LG能源与多家印尼企业商讨合作,计划投入91亿美元开始电池合作项目。
不断投资加码下,LG赢得了镍老板的欢心,掌握了更大的主动权。
宿敌之争
当其他厂家纷纷落后,唯有宁德时代可与LG一战时,两者就成为了宿敌。
在2020年前,宁德时代是毫无异议的霸主。在2020年上半年,挑战者出现了。
LG在一度落后宁德时代和松下的情况下,押中新能源汽车市场欧洲市场,一举反超拿下24.6%的市场份额,而同期的宁德时代却一度落后,最终在8月夺回第一宝座。
位置保住了,但心有余悸。
宁德时代整合资源,开始了与LG的竞赛。最明显的,体现在投资上。
据分析,宁德时代2020年累计公告合计不超过730亿元产能建设,超过历史的投资总和,将用于建设制造基地。
而在电池的研发上,二者也不相上下。
今年8月,LG化学宣布,其和通用汽车联合研发超级镍钴锰铝NCMA电池,有望明年实现量产。
据韩国ETNews报道,NCMA电池正极材料中镍含量可以提高至90%,钴含量可以降到5%以下。由此带来的性能提升也十分明显,单次充电可提供不低于600公里的续航,优于目前普遍的500公里续航电池。
另一边,宁德时代也正在与智己汽车共同开发“掺硅补锂电芯”技术,同时研发并量产搭载该技术的动力电池。
在性能上,宁德时代的动力电池远超LG的超高镍电池,可做到约1000公里的续航、20万公里零衰减。不过好事多磨,因成本原因,这款动力电池将在5年后推出。
5年的时间差中,LG和宁德时代一个赌的是现在,一个堵的是未来。初尝胜利的LG,已经把野心展示给众人,未来谁胜,且看各家本领。电池中国