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新能源汽车带动锂电产业全链比拼发展机遇期

发布时间:2022-11-13 04:23:00

  新能源汽车带动锂电产业全链比拼发展机遇期编者按:新能源汽车的蓬勃发展带动锂电产业进入前所未有的大发展机遇期。随着需求的升温,无论是技术的快速创新,还是应用的迅速落地,锂电产业全链条展开了大拓展、大比拼。这个产业发展的一大特点是多技术路线、多应用模式、多组合方式的快速发展与探索,这种全产业链联动式的发展模式将是未来产业竞争的中国优势。

  位于中国东部省份山东省枣庄市的山东精工电子科技股份有限公司内,锂离子电池智能化生产线正在全自动化运行。这家企业生产的锂电池,被广泛使用在国内外品牌的高尔夫球包车上,占全球高尔夫球包车所用动力电池85%以上的市场份额。

  山东枣庄因煤而建、因煤而兴,与煤炭相关的主导产业一度占枣庄经济结构的八成以上。随着煤炭资源枯竭,当地积极探索发展锂电作为替代产业。如今,这里已有锂电企业57家,形成了较为完整的全产业链,产品供应中国众多知名企业并远销欧美、亚洲等地区。在近日开幕的2022中国(枣庄)国际锂电产业展览会上,又有26个锂电产业项目签约,总投资额达1095亿元。

  作为新能源产业的重要组成部分,发展锂电产业是中国推动能源变革、完成“双碳”目标的举措之一。随着全球汽车产业绿色低碳转型持续提速,锂电池产业发展迎来关键战略窗口期。

  工信部赛迪研究院发布的2021中国锂电产业发展指数白皮书指出,2021年中国锂电产业规模大幅上涨,锂电池市场规模达到324GWh,是2017年的4倍。此外,截至2021年底,中国动力电池产能约占全球的70%,世界10大锂电池厂家当中,中国占据6席。从全球范围来看,中国已连续5年成为全球最大的锂电池消费市场。

  近几年来,中国多地加速布局锂电产业,一批优质项目接连落地。例如,锂电池研发制造企业宁德时代近期与四川省成都市签署协议,双方在换电运营、研发、资源综合利用、电池关键材料制造、新能源及储能等领域开展全方位合作;山东枣庄去年与锂电池模组解决方案及产品提供商欣旺达签订项目投资协议,建设“年产能30GWh动力电池、储能电池枣庄项目”,达产后预计实现年产值约200亿元。

  市场规模不断扩大推动了中国锂电企业技术持续进步。在2022中国(枣庄)国际锂电产业展览会上,欣旺达发布了超级快充动力电池,相关产品通过对材料体系、电池工艺及关键结构的创新,实现了一次充电可以续航600至700公里,充电5分钟续航200公里,即使在-20℃的低温下能量保持率也高于85%。

  “中国的锂电池技术水平在迅速提升。目前,三元电池系统能量密度超过每公斤200Wh,磷酸铁锂电池系统能量密度超过每公斤160Wh,处于量产产品的国际领先水平。随着市场规模持续扩大,新技术不断涌现,不少已接近进入应用阶段。”中国电池工业协会理事长刘宝生说。

  刘宝生告诉记者,锂电池产业的快速发展也带动了各地布局全产业链协同发展,一些区域形成了一条覆盖锂电上下游的完整产业链。比如,山东枣庄市形成了锂矿开采加工、正负极材料、隔膜、电解液、终端应用、回收拆解的完整产业链条和产业生态;江西宜春市的137家锂电新能源企业,涵盖锂资源采、选、冶,锂电池关键材料与零配件、锂离子电池、储能电池、新能源汽车、锂电池回收等领域。

  记者注意到,山东枣庄、四川宜宾、福建宁德、江西宜春等地市,正在逐步完善支持锂电发展的配套措施,借助打造具有特色的锂电产业集群,为当地经济发展提供新增长极,并取得初步成效。山东枣庄今年上半年的锂电产业营收已达到2021年全年营收,到2023年当地锂电产业产值力争达到300亿元,2025年达到800亿元。四川宜宾市预计,今年全年动力电池产销量共计将达到80GWh,全市动力电池全产业完成产值在700亿元以上,同比增长300%以上。

  “在双碳愿景的推动之下,未来中国动力电池市场仍将出现较大增长,锂电相关产业对经济发展的提振效应会进一步释放。”工信部赛迪研究院高级工程师马承恩说。

  随着全球能源结构转型和新能源汽车等产业储能需求提升,“续航焦虑”问题不断推动行业技术边界拓展,呼唤电池能量密度升级。作为新一代动力电池的重要技术路线之一,我国自主研发锂金属电池近日实现规模化量产。业内人士认为,我国电池行业正迎来风口期,500Wh/kg的高能量密度锂金属电池在电动航空应用领域正在逐步成熟,未来在新能源汽车产业的应用也值得期待。

  今年上半年,我国新能源汽车市场持续火爆,完成销量259万辆,同比增长117%,累计渗透率超过22%。

  这也带来了动力电池需求量同比高增。截至7月,国内动力电池年内累计装车量134.3GWh,同比增长110.6%。与此同时,电子产品、电动工具以及航空等领域的电动化发展,对电池的装载重量、安全性能、能量密度等都提出了更高的要求。

  专家认为,能源存储问题的解决是加快新能源利用的重要前提,未来我国动力电池及其相关行业的发展对于促进我国实现能源转型,实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义,我国电池行业正迎来风口期。

  过去几十年,我国电池体系经过多次迭代,目前三元锂电池、磷酸铁锂电池、钠离子电池、燃料电池,以及近期实现规模化量产的锂金属电池“百家争鸣”,各条路线在低电池成本、高循环寿命、充放电效率、高安全、高能量密度等性能方向发力。工业和信息化部数据显示,2021年,中国三元锂电池、磷酸铁锂电池单体能量密度分别平均达到280Wh/kg、170Wh/kg,相比2012年,动力电池单体能量密度提高超过220%。

  我国锂电池材料国内供给充足、供应链完整,锂电池凭借其优异性能仍是全球电池体系的主导。随着各方资源在锂电池领域的研发投入实现进展,锂金属电池等新技术及材料逐步具备产业化的可能。

  清华大学教授张跃钢认为,锂是自然界最轻质的金属元素,为提升锂电池能量密度,负极技术路线会经历从石墨到硅碳,再到金属锂的发展趋势,锂金属电池将是高能量密度电池的“终极目标”。

  “锂金属电池采用纯金属锂作为负极,具有超高的理论比容量和极低的电势,这使锂金属电池有望将电动汽车的续航里程提升一倍以上,是当前电池行业创新突破性技术的重要发展方向。”张跃钢说。

  金属锂的活性极强,作为电池负极在安全性方面技术挑战很大,导致全球在锂金属电池技术的研发长期停留在实验室阶段。

  在这方面,安徽盟维新能源科技有限公司在研发生产领域取得了突破。通过采用功能化电解液有效解决关键安全问题,可批量提供500Wh/kg锂金属电池产品。2022年6月,公司批量交付的第三代METARY Exx产品在临近空间环境的低气压宽温差工况下的测试数据表现优异,将被批量应用于新一代电动航空飞行器。

  近日,盟维科技位于合肥经开区的锂金属电池自动化制造线创新实验室正式启用,实现了锂金属电池从实验室阶段(TRL3)到批量商业化交付阶段(TRL6-8)的突破。业内人士认为,这标志着我国自主研发新一代动力电池技术企业在规模化量产道路上实现重大进展,也说明我国在500Wh/kg高端能量型动力电池产品的批量交付方面居于领先位置。

  盟维科技联合创始人兼CEO周莉莎表示,盟维科技从基础材料、电芯工艺、制造设备、结构设计四大关键环节对锂金属电池进行持续系统性创新研究,完成了锂负极保护、阻燃电解液、隔膜修饰等一系列关键技术的创新突破,有效抑制了负极锂枝晶的生长,大幅提高了金属锂负极的稳定性。目前,600Wh/kg的新型超高能量密度锂金属电池原型样品在公司创新实验平台已顺利完成验证。成本方面,虽然处于产业化初期的锂金属电池与现有大规模生产的传统锂离子电池相比成本略高,但随着未来技术进步和规模化应用推进,成本将被逐步摊薄并继续下探。

  业内人士普遍认为,谁掌握了下一代电池科技,谁就有机会在未来的电动汽车市场取得先机。当前,全球各大电池企业、整机车厂都在积极布局汽车动力电池。中国科学院院士欧阳明高表示,未来中国动力电池创新要从电池结构创新逐步发展到材料体系创新,未来10年,电池体系还将经历多次技术变革,在2035年前实现规模生产能量密度为500Wh/kg的下一代电池。

  华控基金相关负责人也表示,锂金属电池重量更轻、能量更高、续航时间更长,随着其在航空应用中逐步成熟,通航及新能源汽车电池技术指标的要求也会趋同,预计在未来5至10年,锂金属电池可以在中短途商用电动航空中得到成熟应用,在新能源汽车的应用领域也非常值得期待。

  江苏动力电池产业位居全国领先位次,吸引了包括宁德时代、比亚迪、中创新航、蜂巢锂电等多家全球出货量“TOP10”企业进驻。记者近日采访获悉,江苏动力电池产业呈现强劲增长态势,多家企业在加强科技创新的同时,优化产业布局,抢抓发展新机遇。

  今年1月至9月,我国汽车销量达1947万辆,同比增长4.4%。其中,新能源汽车销量达456.7万辆,同比增长110%,市场占有率达23.5%。作为新能源汽车的“心脏”,占到整车成本40%左右的动力电池也迎来发展机遇期。

  江苏集聚有锂电池及关键材料装备企业160余家,国内动力电池市场占比“TOP10”企业中的8家均在江苏设有研发中心或产业基地。与此同时,江苏在正极材料、负极材料、隔膜、电解液、功能辅材、制造装备、测试认证等关键领域已积聚了一批国内细分市场“TOP5”企业,产业链条完整度达到92%。

  江苏省工信厅相关负责人介绍,尽管今年以来动力电池产业面临原材料价格、招工成本上涨等不利因素和疫情带来的短期冲击,但新能源汽车和储能两大高确定性赛道成为江苏动力电池产业高速增长的“压舱石”。

  数据显示,今年上半年,江苏锂电池产业总产值近1200亿元,同比增长84.6%;电池产销分别为84.80GWh和79.72GWh,同比增长77.9%和82.0%。

  值得一提的是,2022年江苏220个省重大项目清单里,有11个涉及动力电池上下游产业链。随着这些新项目的落地投产,江苏动力电池产业集群优势将进一步显现。

  不久前,清陶(昆山)能源发展股份有限公司与上汽集团合作成立上汽清陶“固态电池联合实验室”,计划研发千公里以上长续航固态动力电池并应用在上汽自主品牌新款车型上。

  “目前,我们在固态电池技术研发上已取得多项突破,正在加快产线建设为后续上量做准备。”清陶能源总经理何泓材说。

  一段时间以来,磷酸铁锂与三元锂是动力电池两大主力发展线路,但受镍、钴等原材料价格高企,市场对动力电池兼顾安全性、比能量和成本的需求越来越高等因素影响,探索新技术路线成为不少企业的共同选择。

  蜂巢锂电近日发布,公司全固态电池实验室在国内率先完成20Ah级硫系全固态原型电芯的研发,其采用的硫化物技术路线已具备固态电解质材料的公斤级自主合成、固态电解质膜连续化制备、全固态软包电芯组装,以及新设备开发等自主研发能力。

  上半年国内动力电池装车量第三位的中创新航,推出One-Stop电池技术与产品,通过超薄壳壁,多维壳体成型,多功能复合封装、原位无尘装配集成等技术,使电池结构重量降低40%,零部件数量减少25%,生产效率提升100%。

  多位受访企业家告诉记者,随着国内动力电池“T瓦级”时代的到来,相关技术创新成为企业比拼的重点;但也有不少企业家认为,动力电池技术的迭代或许并非想象中那么快,新老技术路线并行将是长期态势。

  “动力电池产业前景向好、发展空间巨大,催生市场中多条新技术路线齐头并进、做大蛋糕,但再好的技术也必须经受住市场检验。”中创新航副总裁王小强表示,目前国内动力电池项目大量上马,看似产能总量很大,但适销对路的产品依旧供不应求。

  “西部地区拥有丰富的自然资源、人力资源和政策资源,从发展锂电行业来看是非常值得关注和挖掘的。”蜂巢能源相关负责人说。据介绍,去年至今,该公司已先后在四川遂宁、成都、达州和江西上饶等地签约建设发展基地,覆盖动力电池的生产、研发、“源网荷储”一体化生态产业园等。

  此外,一批产业链上下游企业也加大扩张力度。龙蟠科技在四川遂宁建设储能正极材料规模化生产项目,中材科技在内蒙古设立锂膜制造基地。

  记者了解到,动力电池生产涉及一次烘干、两次化成等程序,最后出厂还要带30%电量,整个流程下来能耗较高,这也成为一些企业加速扩张的重要原因。

  “西部地区绿能丰富,一旦形成产业集群有助于企业降本增效。”王小强说。据悉,中创新航投资“百亿级”在成都打造的项目进展顺利。

  江苏省动力及储能电池产业创新联盟秘书长杨凯表示,动力电池企业加速扩张将是一个趋势。对于江苏来说,应该将更多的创新资源优先投入到科技创新上,在优质企业形成产业规模后,推动产业链向价值链中高端提升。

  中国电力网于1999年正式上线运行,是中国电力发展促进会主办的全国性电力行业门户网站。

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