市場變化更像是一把雙刃劍,對其他企業(yè)可能是毒藥,但對有實力的電池廠來說卻是良機。
對新電池企業(yè)而言,現在是進入動力電池市場,單打獨斗的合適時機嗎?
蜂巢能源對該問題的回答:是的。
前身長城汽車動力電池事業(yè)部,從去年開始作為蜂巢能源發(fā)出聲音。一方面,蜂巢能源替代長城汽車作為其魏派P8插混的PACK總成提供商;另一方面,今年它舉辦產品發(fā)布會和投資者大會,介紹旗下的四元電池、無鈷電池以及下一個五年發(fā)展計劃。
蜂巢能源為何在新能源汽車市場趨于冷靜,規(guī)模增勢減緩之際獨立為電池供應商?它為什么將研究重點放在四元電池和無鈷電池上?從去年8月立項到現在已經過去一年多的時間,四元電池項目進展如何?帶著這些疑問,NE時代記者采訪了蜂巢能源總經理楊紅新。
新的進入時機?
從大環(huán)境上看,今年的新能源汽車市場一改往年的火熱,沉寂下來。前9個月新能源乘用車同比下滑30%。這一跌幅引起一片對新能源汽車市場的看衰。與此同時,寧德時代、比亞迪、中航鋰電等幾乎將動力電池市場瓜分殆盡。無論是需求端,還是供給側,仿佛都沒有給予一家獨立電池供應商存活、壯大的合適時機。
但在蜂巢看來,市場變化更像是一把雙刃劍,對其他企業(yè)可能是毒藥,但對有實力的電池廠來說卻是良機。
楊紅新用“水到渠成”來形容蜂巢選擇的獨立時機。他從新能源市場變化、技術路線、設備成本及技術、原材料質量等多方面來解釋這四個字。
2017、2018年補貼大量存在,它造就的新能源汽車市場雖增速迅猛,卻脆弱而敏感。但很快,到2020年補貼退出,這一市場轉變由政策驅動型轉成市場驅動型。尤其是,特斯拉國產,合資車企將投放國產電動汽車,他們將拉動整個電動汽車市場的快速增長。蜂巢預計,高速增長期會在2021年左右到來。
雖然補貼政策倍受質疑,但不可否認,政策刺激新能源汽車市場發(fā)展的同時也使技術路線更加明確,設備、基礎設施、原材料供應鏈等體系更加成熟。
經過多年的運行,國內新能源汽車動力電池的技術路線之爭得以稍稍平息。鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰漸漸消失于動力電池市場;磷酸鐵鋰地位由盛及衰,卻漸有回暖的趨勢;三元鋰電池成為常青樹,得到各家車企的認可。現在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池成為主流,成為電池廠或者車企的待選對象。
而且,OEM將在2020年開始陸續(xù)推出真正的純電動汽車平臺,對電池的性能、形態(tài)、規(guī)格都有著相對明確的需求。此時,放在電池廠面前的是,大規(guī)模服務于整車的標準化電池需求。
“國內新能源汽車市場被拉動著成為全球首位市場時,也將原材料廠和設備技術鍛煉了出來。”楊紅新直接點出多年新能源汽車發(fā)展的好處。并且,鋰電池的主要應用場景,在由消費類電子向電動汽車的過程中,行業(yè)也越來越清晰的認識到,從原材料,工藝設備,技術,到檢測標準都面臨變革。
“此時進入后,我們可以沒有任何歷史負擔,采用最先進的設備,選用最適合車用鋰電池要求的工藝?!变囯娫O備每年的成本能下降10%到20%,而且技術在進步。例如蜂巢使用的高速疊片機,最開始行業(yè)內單工位疊片速度是1.2 s/pcs,接著是0.8 s/pcs,而蜂巢采用的是0.6 s/pcs的疊片機。同時完成了0.45 s/pcs 的第二代線性疊片設備的原型機的開發(fā),預計追平卷繞工藝的 0.25 s/pcs 的第三代疊片將于 2023 年完成開發(fā)。
原材料廠近年來在產品質量、價格競爭力方面與日韓的差距也在縮小。“鋰電供應鏈的建設基本上已經達到一個很好的時機。”
三元電池具有較高的能量密度,但是其安全性問題,一直困擾著行業(yè),為了解決能量密度與安全性協(xié)同發(fā)展的問題,蜂巢能源在新材料體系方面也做了許多探索,例如,“我們一直在開發(fā)的四元電池。”
為何是四元電池?
當前,三元鋰電池成為長續(xù)航的中高端電動汽車的不二選擇。而如何克服它在安全性上的不足,是接下來很長一段時間內電池廠思考的重點。電池廠普遍從正負極材料、隔膜和電解液入手,尋找更為安全的材料。
四元電池的正極材料,是在傳統(tǒng)鎳鈷錳正極材料的基礎上再摻入第四元素鋁。這是蜂巢尋找到的比三元更穩(wěn)定的正極材料。
為了滿足消費者對500KM續(xù)航的需求,大量的研究集中在高容量的正極材料。高鎳電池在這個過程中因高能量密度得到認可。
三元鋰電池分為NCM鎳鈷錳電池和NCA鎳鈷鋁電池。同樣是三種元素,不同在于錳和鋁。鎳的作用是提高材料的體積能量密度,鈷可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。錳和鋁的作用相同,在于提高電池結構的化學穩(wěn)定性。其中含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳。目前除了特斯拉外,多數車企采用的均為NCM鋰電池。
NCM從 442、523、622到現在的811系三元電池,研發(fā)中的90系電池,鎳含量越來越多,高鎳電池成為一種趨勢。但錳元素含量減少,難以穩(wěn)定更多的鎳。高鎳電池顯現出熱穩(wěn)定性差和循環(huán)性能不佳的痛點。
“我們是為了解決三元鋰電池的痛點才選擇四元電池?!睏罴t新表示。
蜂巢在7月份的發(fā)布會中是如此介紹第四元素的,“通過摻入第四元素,蜂巢使得晶粒之間的邊界強度增強,減少了有害相變轉變的微隙,讓材料結構和反應變得更加穩(wěn)定?!?/p>
NE時代記者從一篇發(fā)表于ACS Energy Letters的《四元分層高鎳NCMA陰極鋰離子電池》論文中了解到,將外來金屬離子摻雜到原始NCM電池正極材料中,可以提高結構穩(wěn)定性。在各種摻雜金屬中,鋁由于其穩(wěn)定作用而被廣泛使用。
楊紅新解釋稱,三元鋰電池熱失控的溫度一般在210度,而四元電池可以做到近240度。這就意味著,四元電池可以延遲熱失控的發(fā)生。同時它可以減少產氣量,放緩對極片循環(huán)性的影響,避免正負極的接觸,防止短路。
除了四元電池,蜂巢也在研究無鈷電池。鈷,作為三元鋰電池中全球匱乏的材料,價格高昂。如果能將鈷的含量減少,降至零,正極材料成本可以降低10% - 15%,電芯BOM成本降低 5%。
無論是四元電池,還是無鈷電池,均是蜂巢平衡能量密度、安全性和成本的嘗試?!拔覀冋J為未來的競爭就是集中在含不含鈷,在熱穩(wěn)定性和壽命。NCMA在8系里的安全性和穩(wěn)定性,也就是壽命、熱穩(wěn)定性都是非常好的材料?!?/p>
進展如何?
從2018年9月立項到如今,已經過去了一年的時間。蜂巢的材料開發(fā)和電芯產業(yè)化進展到哪種程度了呢?相信,外界對蜂巢的新項目的進展非常感興趣。或者對于新材料的開發(fā)和產業(yè)化進展,一直是動力電池企業(yè)和車企的關注重點。
7月份時,蜂巢宣布,于2018年9月立項的四元材料電芯,預計將在今年年底前完成材料開發(fā),并在2020年第四季度實現四元電芯的SOP。
楊紅新對該問題的回答很坦誠,“材料已經到中試階段,做到300KG級。電芯層面,我們正在做150Ah大電芯,現在處于A樣階段。”
“開發(fā)方面應該沒有問題,問題主要在產線。我們需要同步推動四元材料體系的建設。四元前驅體可以使用三元的產線,但它仍稍有不同。我們需要推動整個供應鏈的建設,方可批量生產。而且電芯的開發(fā)時間一般是12個月,正好是現在到明年第四季度。這個周期是足夠的?!?/p>
當然,楊紅新承認,四元電池是一種全新的材料。它需要大量的測試驗證成熟之后才可推入市場?,F在它正處于研制和試生產的過程,以后驗證過程中會出現哪些問題,他無法預知。但“從現在測試的情況來看,結果還不錯?!?/p>
四元電池的性能還有待時間和市場的檢驗。正如論文所指出的,鋁摻雜明顯改善了高鎳NCM正極的循環(huán)穩(wěn)定性,但同時存在引入過多時的容量損失。
即使量產后,擺在四元電池面前還有成本一關。失去補貼后的電動汽車需要憑能力來降成本,車企不僅會在意動力電池的性能,而且會更加關注成本。
“四元電池的生產成本可能稍微高一些,但原材料成本會低一些,綜合下來它與三元鋰電池的成本是打平的。長期來看,當它的量放大后,成本將會低于三元5%?!?/p>
總之,無論是疊片工藝還是其他的更先進的工藝,無論是四元材料還是其他的正在探索中的新材料,都有可能成為動力電池向前發(fā)展的關鍵推動因素。下一個又會是什么呢?
來源:NE時代
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