01
踏進新賽道
上半年中國動力電池領域,發生了兩件大事:
一是由「電池大王」王傳福領銜的比亞迪,在3月底發布了刀片電池;二是在電池領域名不見經傳的蜂巢能源,5月18日發布了無鈷電池。
蜂巢能源背後的老闆是長城汽車,所以也有人稱是魏建軍發動了無鈷電池衝擊波。
有意思的是,王傳福和魏建軍,南北對峙多年的自主品牌車企,已經由過去的發動機、變速箱的競爭,變成了動力電池的競爭。
然而,對眼下動力電池產業的衝擊,魏建軍畢竟不如王傳福老道。比亞迪的刀片電池已經量產,而蜂巢能源的無鈷電池,離量產還有一年的時間。
看長遠一點,中國動力電池的霸主寧德時代的評價完全不一樣,認為後者帶來的衝擊波更大。
對於王傳福寄予厚望的刀片電池,寧德時代董事長曾毓群有些不屑:
目前據報導的刀片電池是我們2016年量產的CTP結構創新概念中的一種,我們已經選擇並量產CTP結構創新裡最優的幾種,比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。
曾毓群說得很直接,意指王傳福的刀片電池技術,是寧德時代玩剩下的方案。
而對於無鈷電池,曾毓群的態度完全一樣,稱是一個全新的、顛覆性的產品,寧德時代對相關技術的研發,也正在推進當中。
認真的對手往往明爭暗鬥。王傳福也隔空喊話曾毓群,幾年前磷酸鐵鋰電池在三元材料電池的衝擊下偃旗息鼓,現在通過刀片電池捲土重來了。
國內動力電池裝機量,過去幾年已經沒有懸念。不過,王傳福並不認為三元材料電池為主的寧德時代,可以統治未來。
在過去十年的新能源汽車發展歷程中,動力電池經歷了磷酸鐵鋰主導和三元材料電池主導的時代,在兩個體系裡,能量密度、充電速度、安全性能等技術革新越來越快。
儘管有很多技術指標,但磷酸鐵鋰的發展以安全性為主線,而三元材料電池的發展以能量密度為主線。過去幾年,能量密度高的三元材料電池更加受市場歡迎。
但2018年鈷價暴漲之後,路線爭論出現轉機:因為三元材料電池中的鈷,稀缺而價格昂貴,導致高鎳電池需要在能量密度競賽中折返回來,去找一個折中方案。
2018年,全球鈷價由每噸價格2萬美元暴漲到9萬美元。一大批鈷公司,包括寒銳鈷業、華友鈷業、洛陽鉬業,股價翻飛,衝上歷史最高點。
這就是兩年前的「姑爺一飛沖天」。這一波最後狂潮終結於,特斯拉宣布將採用無鈷電池。姑爺半空跌落,臉著地。
在特斯拉發聲前,和鈷產業鏈更近的動力電池巨頭,早就意識到鈷的全球儲量,根本不足以支撐新能源汽車的發展。尋找鈷的替代產品,已經在內部研究多時。
02
找到鈷替代方案
通常的三元鋰電池(NCM)中,鎳、鈷、錳材料構成正極。
以寧德時代為例,目前主流產品是NCM 523電池,同時,能量密度更高的NCM 811也正在推廣中。其中,NCM811電池的鎳鈷錳比例為8:1:1。
因為鈷價格昂貴,約佔整個動力電池成本的10%。同時,相關數據顯示,按照目前的電動汽車發展速度,倘若不考慮回收,全球鈷元素將在2026年被消耗殆盡。
所以,動力電池巨頭都在研發鈷的替代方案。但出人意料的是,最先發布無鈷電池的,是成立僅為兩年的蜂巢能源。蜂巢能源公司成立於2018年2月。
有人認為,蜂巢能源是為了趕在特斯拉電池日發布無鈷電池前,製造外界影響力。但即便如此,這種操作也相當聰明。
蜂巢能源5月18日發布了兩款產品:115Ah電芯和L6薄片無鈷長電芯。
相關信息顯示,115Ah電芯的容量為115Ah,能量密度為245Wh/kg,車輛續航裡程為600公裡,預計在2021年6月推出。L6薄片無鈷長電芯的容量為226Ah,能量密度為240Wh/kg,預計搭載在長城哈弗的一款高端車上,續航裡程為880公裡,預計在2021年下半年推出。
蜂巢能源的無鈷電池一經發布,就在全球媒體上搶盡了風頭,一戰成名。畢竟,它成為領先特斯拉發布無鈷電池的全球第一,也領先寧德時代、LG和松下、比亞迪等巨頭。
但事實上,從蜂巢能源的無鈷電池要一年後才量產來看,不排除動力電池巨頭在量產上搶在蜂巢能源前面,搶市場先機。
而且,動力電池的競爭,已經不是單純技術和參數的競爭,而是技術和製造體系的競爭。除了質量和可靠性,還有安全的需求,技術、產品品質、供應鏈管理、成本、資金實力等的競爭都很激烈。蜂巢能源完全沒有優勢。
電池行業的門檻並不高,新能源汽車產業興起後,全國曾有大大小小几百家電池廠為車企供貨,被稱為「小亂差」產業。很多電池廠的問題在於,工藝落後,電芯的一致性差,導致了電池模塊和電池包的質量差,安全事故頻發。
另外,如果沒有規模效應,在成本上,新闖入者也很難和巨頭抗衡。所以,從整體上看,無鈷電池的出現,恐怕很難改變現有電池產業格局。
經過十年的發展,動力電池行業格局基本確立。新闖入者只存在於一個機會,那就是依託強大的車企背景,先為自家供貨,才可能進行技術、工藝、經驗和規模化的積累,打開市場。
03
丟不掉的NCM
蜂巢能源的無鈷電池,實際上是找到鈷的替代方案。由現有的鎳鈷錳三元材料,變成鎳錳二元材料。
蜂巢能源採用了兩種化學鍵能更大的元素,替代鈷,摻雜到材料中,構建了新體系電池的基礎。
通常,評價電池技術發展前景的標準,包括能量密度、熱穩定性、充電速度、循環壽命、成本等幾個重要因素。
其中,能量密度和熱穩定性成反比。從磷酸鐵鋰、三元材料電池到無鈷電池,能量密度和熱穩定性的關係,依舊成立。磷酸鐵鋰能量密度最低,熱穩定性最好;三元材料電池能量密度最高,熱穩定性也最差;無鈷電池折中。
據蜂巢能源稱,通過陽離子摻雜技術,提高材料的上限電壓,實現能量密度比磷酸鐵鋰提高40%。國軒高科稱,磷酸鐵鋰電芯的能量密度大概為190-200 Wh/kg。
無鈷電池電芯的能量密度可以做到245Wh/kg,如果按照一般電池包的物理結構,電池包的能量密度大概是電芯的40%-50%,如果按照行業上限可以達到60%,也就是無鈷電池包的能量密度可以達到147 Wh/kg。
事實上,據比亞迪的官方數據,其刀片電池的電池包能量密度,也可以達到140 Wh/kg。
所以,目前來看,第一代的無鈷電池,相對於磷酸鐵鋰的能量密度,並沒有絕對的優勢。但磷酸鐵鋰的能量密度可提升空間並不大,而脫胎於三元材料電池的無鈷電池,可能具有更大空間。
所以,無鈷電池儘管目前在能量密度、成本、安全性能等方面,並不比磷酸鐵鋰優越,但仍可能是未來的主要路線。這也是動力電池巨頭加速布局的核心因素之一。
而在鈷礦還沒有完全用盡之前,鎳鈷錳酸鋰電池仍然可能擁有巨大的市場。原因很簡單,它在能量密度上,仍有巨大的優勢。
目前,能量密度最高的量產化三元材料電池——NCM 811電池,其電芯能量密度可達到250-280Wh/kg,電池包能量密度高達170-180Wh/kg,遠高於磷酸鐵鋰電池。
據寧德時代稱,電池包的能量密度是指根據車企需求開發的密度,如果自主設計電池包,能量密度可以做到250Wh/kg以上。以第一代的無鈷電池來看,能量密度的差距是比較大的。
而在成本上,國內三元鋰電池電芯報價約在0.9元/Wh左右,磷酸鐵鋰電芯則在0.7元/Wh左右。磷酸鐵鋰電芯也沒有絕對的優勢,能夠以低成本屠殺市場。
無鈷電池在所有的參數上,幾乎都介於磷酸鐵鋰和三元材料電池之間,所以,無鈷電池如果沒有在性能參數上出現較大的差異前,那麼它的興起,一定是要在鈷貴到車企無法承受之後。
以目前的技術標準看,無鈷電池的處境,在市場上可能是上下夠不著的「夾心餅乾」。但全球的鈷礦在2026年就會開採完,所以,三元材料電池的終結,一定會早於這個時間。