诺奖背后:中国锂电池的得与失
发布时间:2019-10-14 15:47:09
关键词:动力电池锂电池

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中国的确是锂电池大国,然而诺贝尔化学奖花落英、美、日三位锂电池之父的故事则告诉我们,我们离锂电池强国太远了。


10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·古迪纳夫(John Goodenough)、斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham),以及日本科学家吉野彰,以表彰他们为锂离子电池发展所做出的贡献。


上世纪70年代,供职于美国埃克森石油公司的惠廷厄姆发明了锂离子电池。他采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂离子电池。但这种锂电池电化学属性极不稳定,在充电过程中非常容易起火爆炸;并且在反复充放电的过程中,电池容量衰减极快,并不适用于商业应用。


随后,古迪纳夫则就这个难题进行技术突破,研发了可充电锂离子电池,并且领导项目组发明了可以量产的锂离子电池和磷酸铁锂电池技术。


1983年,吉野彰提出了我们今天所知的锂离子电池专利申请,采用了原始概念并将其变得为安全,高效和可靠,为锂离子电池的商用打下基础。1991年日本索尼公司首次将锂电池这个研发了20多年的产品推向市场。


到目前锂电池产业的应用,最有话语权的当属中国,无论是从体量、消费市场、产业链等各方面,中国俨然走在了国际前列。但此次诺贝尔化学奖花落锂电池,并将奖项颁发给美国、英国、日本的三位科学家,在喜悦和祝福中,无不刺痛着中国锂电池领域的神经。


中国的确是锂电池大国,但我们离锂电池强国,依然很远。


电动车将“锂”推向高潮


本届诺贝尔化学奖花落锂离子电池可谓众望所归。


轻巧、可充电且能量强大的锂离子电池,已经彻底改变了人类的生活,被广泛应用于从手机到笔记本电脑和电动汽车等各个领域,并可以储存来自太阳能和风能的大量能量,从而使无化石燃料社会成为可能,同时,锂电池的发明和产业化,也直接加速了全人类信息技术和新能源技术的发展进程。


目前,从主要应用来看,锂电池集中在两大领域:一是移动式产品,如手机、电脑,约占锂电池使用量的2/3左右,第二大领域便是车载电池


在有些人的印象里,电动车是最近几年才发展起来的新鲜事物。可事实上,电动汽车比燃油车出现得更早,直到1912年还在市场上占有份额优势,后来因为技术、成本等问题而被历史淘汰。


当下,电动汽车之所以兴起,主要是因为锂电池技术日趋成熟以及商业化程度提高。换言之,电动汽车能否成为理想的交通工具,这在一定程度上取决于能否找到合适的高能量密度电池。锂电池作为电动汽车的“心脏”,一直被视为新能源汽车行业的命脉所在。


与此同时,伴随着国家政策对于新能源汽车产业扶持力度的加大,以及人们环保意识的增强,全球新能源汽车市场进入快速发展通道。期间,几乎所有主要车企都已制定电动化转型战略。


相关数据显示,2018年全年,全球电动车销量突破200万辆,市场占比份额达到2.1%,同比增长72%。华尔街研究公司伯恩斯坦表示,未来20年,电动汽车可能占到全球汽车销量的40%,以及全球汽车保有量的30%。目前,电动汽车中车载电池的成本已经占据三分之一,车载电池市场规模将随着电动汽车的发展进一步扩大,这是一个可以预见的未来。


动力电池领域受全球新能源汽车市场快速发展带动,成为近年来拉动全球锂离子电池市场高速增长的主要因素。


高工产业研究院(GGII)资料显示,2018年全球锂离子电池市场产量同比增长21.81%,达188.80GWh,过去5年年复合增长率达27.12%。GGII分析认为,未来5年动力电池仍将是锂离子电池行业增长最快的板块,其增长主要受全球各国及地区积极开发、推动新能源汽车带动。


如何从大国迈向强国?


锂离子电池产业自正式诞生以来,分别经历了3个阶段,即从日本垄断,到日韩争霸,再到现在中日韩三足鼎立。日本、韩国则在技术研发和制造工艺等方面具有一定优势;而中国坐拥原料、市场、政策三大优势,一跃成为全球锂电池行业的头部玩家,拥有全球最为完善的锂电池产业链,市场规模最大,在地位上与日韩的老牌锂电池巨头平分秋色。


数据显示,目前,中国动力电池企业的产能已占全球总产能的70%以上。2018年,全球动力电池出货量前10名的企业中,中国占据七席。动力电池产业化的进程全球领先,龙头企业的地位已经开始显现。


“比亚迪、宁德时代等企业都有着非常强劲的动力,技术层面上也很乐观。”刚刚获得诺贝尔化学奖的日本科学家吉野彰曾在一次公开的技术交流大会上如此评价中国两家头部电池企业。


我国动力电池技术水平已经快速提升,部分指标已经达到国际先进水平,主要表现在动力电池单体能量密度超过了每公斤240Wh,规模化生产使得动力电池的成本也在迅速下降,电池的单体已经从2012年的5元/Wh降到了目前的1元/Wh左右。


然而在最基础和最核心层面,中国并不具备技术优势,甚至离日韩电池产业依然存在相当的技术差距。在很多业内人士看来,中国动力电池与日韩的差距除了技术水平和制造工艺,更大的差距主要体现在研发和管理端,比如在研发的重大技术突破方面,在电池制造的合格率方面。


吉野彰也表示,虽然中国和韩国正在崛起,但日本用于锂离子电池的隔离层、正极和负极等业务仍表现强劲,最关键在于控制核心技术就好,虽然能控制下游最理想。


中国电动汽车百人会理事长陈清泰曾认为,不断提高自身竞争地位最重要的是掌握核心技术,而且有能力不断创造核心技术,“关键的是要凝聚优秀人才,保持足够的研发投入。电池企业还要在国家支持下与高等院校、研究机构合作,开展动力电池的基础研究”。


除了技术差距,我国动力电池市场也出现供应紧张和产能过剩并存现象。数据显示,2017年中国动力电池产能已经超过了200GWh,但总体产能利用率却只有40%。究其原因,市场两极分化明显,高端优质产品供不应求,低端产能销售困难,呈现出结构性产能过剩。


随着电池技术的不断提高,车载锂电池的竞争将日益激烈。未来,动力电池能量密度的提升和成本的下降,将成为市场竞争的焦点,也将是整个新能源汽车行业竞争的关键。伴随市场竞争加剧,一些低门槛、技术落后的动力电池企业逐渐被淘汰出局,行业洗牌加速。


值得一提的是锂电池之后,固态电池的风潮无疑将开启下一个电池时代。日本新能源产业技术综合开发机构已经宣布,该国部分汽车、电池企业及学术机构将联合研发,力争到2022年全面掌握固态电池的相关技术;德国大众集团近期也宣布投资1亿美元用于固态电池的开发和量产。


业内人士认为,中国企业进入固态锂电池领域较晚,且主要以科研机构或院校为支撑,产业化进程较慢。从全球来看,欧美企业虽然在本轮竞争中失去了位置,但正在为下一阶段的竞争布局,是潜在的强大竞争者。


那么,在锂电池之后的新一轮电池技术争夺战中,中国又做好准备了吗?


第四届动力电池应用国际峰会CBIS2019

稿件来源: 汽车公社
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