聚焦我国动力电池产业,后来者何以居上

聚焦我国动力电池产业,后来者何以居上

2022-11-25 13:52:04    1334次点击               发布者:15168444806       字体:【

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在我国诸如新能源汽车等多个产业中,动力电池是其最为核心的零部件,伴随着这几年各产业的飞速发展,国内电池及电池关键材料技术也获得了长足的进步。在“十四五”开局之年,国家更是提出未来新能源汽车产业将重点突破高安全动力电池等重要技术。那么目前国内动力电池发展现状如何?未来又有怎样的发展方向?

动力电池的产业链包括:上游的正极材料、负极材料、电解液、隔膜,中游的锂离子电芯、电池模组及下游的消费电子、储能、电动汽车、电动自行车等。

 

锂资源紧缺,价格飞涨

从2014年开始,伴随着我国对新能源汽车行业的大力扶持,动力电池的需求量大幅增加,促进了产业扩张,锂作为锂离子动力电池最主要的原材料,供给端面临巨大缺口,而为了平抑价格供应链波动,实现核心原材料成本管控的需求,电池企业纷纷加大了锂资源争夺力度,全球竞争愈演愈烈。

在材料旧产能紧缺、新增产能未释放的2021年,市场材料紧缺,大型动力电池企业为稳定自身供应链,纷纷选择与材料企业绑定,通过合资建厂、签订长单、提前预付等方式锁定产能。

供不应求,锂资源的使用量远超产量。随着国内外新能源汽车市场需求量大超预期,对锂的需求进一步增长,2022年预计将出现锂短缺的情况。同时,锂价也从早期5万元/吨涨至25万元/吨左右,价格飞涨。据乘联会专家预测,当新能源汽车增幅逐渐放缓后,市场供需恢复平衡,锂价便会自然回落。

为了应对下游动力电池需求的快速增长,锂电材料企业纷纷大规模扩产,即将进入“大化工时代”。同时,为了应对上游矿产资源及电费商场情况,部分原材料企业纷纷开启建设“一体化项目“”,从原材料生产制造、加工、合成等方面布局,提升自身共赢保障能力、核心竞争力。

 

上游材料稳步发展

正极材料应用领域逐渐明朗,其中三元锂、磷酸铁锂为当前锂离子电池正极材料的中流砥柱。国内正极材料供应格局日趋稳定,供应关系成熟化,预计2025年中国需求将超130万吨。

负极材料中情况各有不同,按需选择,其中人造石墨成为市场主流。中日为主要产地,但产业整体仍呈需求拉动扩产,对大客户订单依赖严重,预计2025年中国需求量将超50万吨。

隔膜领域,湿法因其性能更优而成为市场主流。需求呈高速增长态势,市场格局已趋于稳定,预计2025年需求将超过112亿平米。

电解液的市场集中度高,出货同比增长99.4%。电解液属于化工行业,投资成本相对较低,性价比则成为企业竞争的核心要素,伴随着下游需求增长性确立,行业巨头纷纷扩产,并侧重布局一体化经营能力。预计2025年中国需求量将超78万吨。

 

创新着力点在哪里

打开世界动力电池产业地图,格局清晰可见:中日韩稳居第一阵营;钠离子电池、半固态电池等全新技术仍在大规模量产前夜,远不具备改变现有产业格局的条件。显然,欧美企业很难撼动中日韩三国电池企业地位。

准确识变,才能抓住机遇;把握趋势,才能赢得未来。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高向记者表示,“低碳化、高端化、智能化”是动力电池产业发展趋势和创新方向。

低碳化包括低能耗、低排放、低损耗。目前我国动力电池的材料成本占到了75%以上。比如,石墨负极每吨材料电费占比接近60%。关键材料制备低碳化要抓住动力电池材料回收环节,降低成本、排放和能耗,通过物理回收可以使其碳排放降低一半以上,结合绿电则可以使整个过程实现近零碳排放。
 
高端化包括高品质、高安全、高技术。过去10年,中国电池创新突破,已实现成本大幅度下降、竞争力大幅度提升。但是,安全事故亦时有发生,这说明产业还面临着安全方面挑战。从现在的结构创新,到材料体系创新,这是动力电池发展的必然趋势。当前,全世界正在兴起新一轮电池材料体系创新突破的大竞争。2025年之前,现有锂电池有望实现350瓦时/千克的能量密度;2030年之前,逐步从液态向固态过渡,实现400瓦时/千克的能量密度;2035年之前,实现500瓦时/千克能量密度的新体系电池产业化等。
 
智能化包括智能设计、智能制造、智能控制。首先就是智能设计,从实验试错,到仿真驱动,再到智能化全自动,已经历三个发展阶段,这种方式可以大幅度降低成本,节省70%至80%研发费用,中间的核心技术就是高精度的建模技术和高效率的寻优算法;其次是智能制造,电池制造是一种极致制造,不能引入任何杂质,否则就有安全隐患,为此,必须采用智能化,从数字化生产工艺仿真到数字化生产车间,再到工业互联网,对生产过程要达到3000个以上的质量监控参数;再次就是智能控制,对于温度、气体、压力,现在我们只能管理,在充电时才能控制。在软件方面,则要引入人工智能。总之,中国动力电池行业也要实现从材料选择、电池设计、制造、使用、回收的全链条智能化。

 

未来展望

近年来,工信部、国务院、财政部等部门都印发了众多动力锂电池相关政策规划,以鼓励和规范我国动力锂电池行业发展。在“碳达峰”“碳中和”政策推力下,新能源汽车的发展势头强劲,伴随而来的则是动力电池企业新一轮的产能扩张,动力电池产业呈现一番火热景象。

以浙江省为例,遵循《浙江省新能源汽车产业发展“十四五”规划》的指导思想,以创新引领作为第一动力,系统谋划、市场主导、开放合作作为三把“利剑”,全力扶持新能源汽车产业及相关动力电池产业的健康发展,打造长三角新能源汽车世界级制造业集群。

浙江政府通过一系列扶持政策牵引,打造以智能汽车为核心的发展新优势,制定了如“三纵三横”创新研发工程、“内外畅通”开放合作工程、“百项千亿”项目投资工程等多个促发展项目,助力新能源汽车制造的每一个环节,不断扩大动力电池相关企业产能,将技术研发重点落实在电池安全性、性价比等方面,坚持多技术路线发展、理性发展,对我国动力电池产业及企业的长久发展具有深远的意义。

 

整理自《2022年中国动力电池关键材料发展趋势报告》

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