电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
特斯拉首席执行官埃隆马斯克在揭幕仪式上,将新车型的帷幕拉了开。特斯拉的半卡车和它的跑车2.0揭开了它们的面纱。
这一天,汽车界震惊了,因为无论是特斯拉的卡车还是超跑,特斯拉最新款车的规格已经超过了所有人的预期。
换句话说,特斯拉引爆了新能源车的狂潮。
新能源车:雾霾来袭下的选择
2017年的某一天,北京。
雾霾笼罩之下,街上的行人戴着口罩来去匆匆。
“什么时候能够看到蓝天?看起来真应当留意环保了”小A吐槽了几句,然后骑上了单车。
当环保成为社会问题的时候,新能源车也被列入了日程,无论在国家层面还是民众层面——2017年初,国务院公布了《“十三五”节能减排综合工作办法》,提出要加快发展壮大包括新能源汽车在内的一批战略性新兴产业;到2020年,新能源汽车等绿色低碳产业总产值冲破10万亿元,并成为支柱产业。《办法》要求中央国家机关、新能源汽车推广使用城市的政府部门及公共机构购买新能源汽车占当年配备更新车辆总量的比例提高到50%以上。
随后,从设立积分政策到贷款发放比例,最后再到多个城市正式启用专用号牌等等,一系列新能源汽车的利好政策相继出台,尤其是最近两个月,产业政策体系在加速完善,对此,我国政府不惜制定了产业聚集化目标,在新能源汽车、动力锂离子电池乃至材料等产业链各环节扶优去杂。
所有的一切让人期望,我国的“特斯拉”什么时候出现?
有关特斯拉的最新跑车,特斯拉表示,在短短30分钟内,特斯拉的新款特斯拉汽车将能实现400英里的充电量。特斯拉表示,就像特斯拉现有的超级充电站网络相同,特斯拉将会有足够多的充电站,从而实现全球长途旅游。
只是,从新能源车空白到未来的特斯拉最新跑车,我们如何才能够实现?
统计数据显示,无论是特斯拉还是其他新能源车,目前困扰所有新能源车持续发展的核心要素为动力锂离子电池,甚至或者说锂电池技术作为目前主流的电池技术,相对成熟的技术和近些年产业化的发展更是引得万众瞩目。
特斯拉及动力锂离子电池的秘密
特斯拉令人膜拜,特斯拉的电池技术更令人艳羡。
不过,据记者独家调查显示,其实特斯拉并不加工电池,松下才是他们的紧要电池供应商,成绩特斯拉高尚的是其背后独立开发的锂电池管理系统,因为倘若说电池是身体的话,那么电池管理系统就是大脑,这决定了其电池系统的安全性,耐久性和动力性。
因此,我国倘若想在新能源范畴冲破的话,就要冲破锂电池及相关管理系统,只是一切并不容易——自1991年全球第一只商业化锂电池由日本索尼推向市场以来,锂电池产业发展已走到其第26个年头,在该行业当中,因正极材料不同,锂电池紧要分为:磷酸铁锂(LFP),镍酸锂(LNO),锰酸锂(LMO),钴酸锂(LCO),以及镍钴锰酸三元锂(NCM)、镍钴铝酸三元锂(NCA),负极材料紧要采用石墨碳材料。
钴酸锂作为锂电池的鼻祖,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循环寿命和安全性都较低,事实证明其并不适用作为动力锂离子电池。为了弥补这个缺点,特斯拉运用了号称世界上最优秀的电池管理系统来保证电池的稳定性。
锰酸锂电池,紧要最先由电池公司AESC提出。锰酸锂代表车型是为日产聆风,由于其价格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所谓的较好综合性能。所谓成也萧何败也萧何,也是正因为这种不温不火的特性,其逐步被新的技术所替代。
磷酸铁锂,作为比亚迪的主打,其稳定好,寿命长,且具有成本优点,特别适用于要常常充放电的插电式混合动力汽车,但其缺点是能量密度一般。
三元锂电池,作为冉冉升起的新星,能量密度可达最高,但安全性相对较差。关于续航里程有要求的纯电动车,其前景更广,是目前动力锂离子电池主流方向,目前比亚迪和宁德时代都在积极布局三元锂电池。2017年七月特斯拉公布的MODEL3,就是采用松下的21700型的三元(NCA)圆柱形的电池。
石墨烯在锂电池中的使用较多元化,对电池性能有诸多提升用途。因此对动力锂离子电池性能要求的不断提升必将拉动石墨烯在电池范畴的发展,值得关注。
锂回收的需求开始显现,据预测,2018年将是车用动力锂离子电池回收的小高峰。届时回收市场将初具规模,而随着时间的推移,行业标准和法律法规的逐步完善,电池原材料的供应源很有可能从矿山转到电池回收公司。
不过,据专家解析,21700不是绝对性能优于其他型号,而是物理性与经济性综合均衡的结果。圆柱电芯的物理尺寸新增不止提升能量密度,同时会负相关影响到循环寿命和倍率等性能。据测算,容量每提升10%,循环寿命约莫会降低20%;充放电倍率降低30~40%;同时电芯会有20%左右的温升。如继续增大SIZE,会加大牺牲掉安全性风险。
在特斯拉、平板电脑、电动车等刺激下,从2010年至2017年,我国的锂电池市场也开始了高速发展。统计数据显示,2014年,全球锂电池市场规模快速发展到6646.5万kWh,是2010年的3倍多。
不过,在该行业的各个细分范畴冲破,并不是一件容易的事情。
锂电池范畴可以投资吗?
有需求就有市场,只是,如今的锂电池行业对投资人而言,是一个好的时机吗?
统计数据显示,2017年以来,锂电范畴涌入大量投资,仅上半年锂电相关项目投资就超过1200亿元,前三季度国内动力锂离子电池产量累积达31.5GWh,而新能源汽车装机量仅为14.7GWh左右。
这些投资项目分布在电池、正极材料、隔膜、电解液、铜箔、PACK等各范畴,其中隔膜技术长期被国外垄断,是国内技术最薄弱的一环。而对相关的不可再生金属元素如锂,钴等的争夺势必愈加猛烈。
不过,就整体而言,在全球的锂电池产业当中,几乎是日韩三分天下——凭借产业优点和技术积累,松下、LG化学、三星SDI依旧是锂电池范畴三大巨头,我国公司的比例还是很少。不过,近年来国内比亚迪、宁德时代、国轩高科等公司相继完成了各自技术路线的探索,我国电池公司正在赶超日韩的过程当中。
但是,值得一提的是,在我国的很多锂电池加工公司当中,日韩锂电设备引进在华占比依旧在提升状态,这引起了记者的留意,这说明国产设备替代进口尚未完成,看似我国是制造大国,但是很多行业在核心设备制造上依旧落后于国外,要时间及技术积累,因此,目前日韩仍占据技术优点,要投资人在技术方面更加留意,不过由于相关产业链的迅速发展,国内厂商的规模优点和价格优点正在显现,因为在补贴大幅减少、市场规模张大、政策不稳定的背景下产业技术的进步才是公司可继续发展的根本着力点。
另外,在我国整体动力锂离子电池范畴120多家公司当中,真正能进入整车供应体系的数量不超过20家,市场两极分化严重——其中,前十大公司瓜分了近75%的市场份额,比如宁德时代和比亚迪两家市场份额接近50%。
目前,宁德时代半年估值飚500亿,产值超比亚迪,并积极布局三元动力锂离子电池,储备全固态电池技术。比亚迪从专攻磷酸铁锂到布局三元动力锂离子电池,并打造电池整车全产业链。
只是,这些公司倘若持续往上游走的话,就会面对松下等公司的高度警戒竞争——资料显示,松下长期积淀,是圆柱形电池领先者;LG化学扬长避短,打造软包龙头公司;三星SDI后发制人,跻身方形电池龙头。
无论哪一家,都不是能轻易冲破的。
“动力锂离子电池行业看起来一片繁荣,但是其实是龙头规模化效应不断提升,行业正在残酷的洗牌当中,同时,在政府产业聚集化的引导之下,将来行业或许只剩下四五家公司。”某动力锂离子电池范畴相关人员对记者表示,这个行业的投资应当庄重选择,并不是看上去那么繁荣,”随着各公司不断扩能,结合不稳定的政策,产量过剩问题将被进一步放大,笔直影响就是利润压缩、价格竞争。且高端优质产量不足,低端产量过剩问题显现,使得行业结构性风险加速上升。”
锂电池行业,看起来很美。
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