鋰電產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟拉力加大
位于中國東部省份山東省棗莊市的山東精工電子科技股份有限公司內(nèi)，鋰離子電池智能化生產(chǎn)線正在全自動化運行。這家企業(yè)生產(chǎn)的鋰電池，被廣泛使用在國內(nèi)外品牌的高爾夫球包車上，占全球高爾夫球包車所用動力電池85%以上的市場份額。
山東棗莊因煤而建、因煤而興，與煤炭相關(guān)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)一度占棗莊經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的八成以上。隨著煤炭資源枯竭，當(dāng)?shù)胤e極探索發(fā)展鋰電作為替代產(chǎn)業(yè)。如今，這里已有鋰電企業(yè)57家，形成了較為完整的全產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品供應(yīng)中國眾多知名企業(yè)并遠銷歐美、亞洲等地區(qū)。在近日開幕的2022中國(棗莊)國際鋰電產(chǎn)業(yè)展覽會上，又有26個鋰電產(chǎn)業(yè)項目簽約，總投資額達1095億元。
作為新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，發(fā)展鋰電產(chǎn)業(yè)是中國推動能源變革、完成“雙碳”目標(biāo)的舉措之一。隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型持續(xù)提速，鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來關(guān)鍵戰(zhàn)略窗口期。
工信部賽迪研究院發(fā)布的2021中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指數(shù)白皮書指出，2021年中國鋰電產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅上漲，鋰電池市場規(guī)模達到324GWh，是2017年的4倍。此外，截至2021年底，中國動力電池產(chǎn)能約占全球的70%，世界10大鋰電池廠家當(dāng)中，中國占據(jù)6席。從全球范圍來看，中國已連續(xù)5年成為全球最大的鋰電池消費市場。
近幾年來，中國多地加速布局鋰電產(chǎn)業(yè)，一批優(yōu)質(zhì)項目接連落地。例如，鋰電池研發(fā)制造企業(yè)寧德時代近期與四川省成都市簽署協(xié)議，雙方在換電運營、研發(fā)、資源綜合利用、電池關(guān)鍵材料制造、新能源及儲能等領(lǐng)域開展全方位合作;山東棗莊去年與鋰電池模組解決方案及產(chǎn)品提供商欣旺達簽訂項目投資協(xié)議，建設(shè)“年產(chǎn)能30GWh動力電池、儲能電池棗莊項目”，達產(chǎn)后預(yù)計實現(xiàn)年產(chǎn)值約200億元。
市場規(guī)模不斷擴大推動了中國鋰電企業(yè)技術(shù)持續(xù)進步。在2022中國(棗莊)國際鋰電產(chǎn)業(yè)展覽會上，欣旺達發(fā)布了超級快充動力電池，相關(guān)產(chǎn)品通過對材料體系、電池工藝及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，實現(xiàn)了一次充電可以續(xù)航600至700公里，充電5分鐘續(xù)航200公里，即使在-20℃的低溫下能量保持率也高于85%。
“中國的鋰電池技術(shù)水平在迅速提升。目前，三元電池系統(tǒng)能量密度超過每公斤200Wh，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度超過每公斤160Wh，處于量產(chǎn)產(chǎn)品的國際領(lǐng)先水平。隨著市場規(guī)模持續(xù)擴大，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，不少已接近進入應(yīng)用階段。”中國電池工業(yè)協(xié)會理事長劉寶生說。
劉寶生告訴記者，鋰電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也帶動了各地布局全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，一些區(qū)域形成了一條覆蓋鋰電上下游的完整產(chǎn)業(yè)鏈。比如，山東棗莊市形成了鋰礦開采加工、正負極材料、隔膜、電解液、終端應(yīng)用、回收拆解的完整產(chǎn)業(yè)鏈條和產(chǎn)業(yè)生態(tài);江西宜春市的137家鋰電新能源企業(yè)，涵蓋鋰資源采、選、冶，鋰電池關(guān)鍵材料與零配件、鋰離子電池、儲能電池、新能源汽車、鋰電池回收等領(lǐng)域。
記者注意到，山東棗莊、四川宜賓、福建寧德、江西宜春等地市，正在逐步完善支持鋰電發(fā)展的配套措施，借助打造具有特色的鋰電產(chǎn)業(yè)集群，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供新增長極，并取得初步成效。山東棗莊今年上半年的鋰電產(chǎn)業(yè)營收已達到2021年全年營收，到2023年當(dāng)?shù)劁囯姰a(chǎn)業(yè)產(chǎn)值力爭達到300億元，2025年達到800億元。四川宜賓市預(yù)計，今年全年動力電池產(chǎn)銷量共計將達到80GWh，全市動力電池全產(chǎn)業(yè)完成產(chǎn)值在700億元以上，同比增長300%以上。
“在‘雙碳’愿景的推動之下，未來中國動力電池市場仍將出現(xiàn)較大增長，鋰電相關(guān)產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展的提振效應(yīng)會進一步釋放。”工信部賽迪研究院高級工程師馬承恩說。
鋰金屬電池攪熱能量密度賽道
隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源汽車等產(chǎn)業(yè)儲能需求提升，“續(xù)航焦慮”問題不斷推動行業(yè)技術(shù)邊界拓展，呼喚電池能量密度升級。作為新一代動力電池的重要技術(shù)路線之一，我國自主研發(fā)鋰金屬電池近日實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士認為，我國電池行業(yè)正迎來風(fēng)口期，500Wh/kg的高能量密度鋰金屬電池在電動航空應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步成熟，未來在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也值得期待。
儲能需求帶動創(chuàng)新
今年上半年，我國新能源汽車市場持續(xù)火爆，完成銷量259萬輛，同比增長117%，累計滲透率超過22%。
這也帶來了動力電池需求量同比高增。截至7月，國內(nèi)動力電池年內(nèi)累計裝車量134.3GWh，同比增長110.6%。與此同時，電子產(chǎn)品、電動工具以及航空等領(lǐng)域的電動化發(fā)展，對電池的裝載重量、安全性能、能量密度等都提出了更高的要求。
專家認為，能源存儲問題的解決是加快新能源利用的重要前提，未來我國動力電池及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對于促進我國實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義，我國電池行業(yè)正迎來風(fēng)口期。
過去幾十年，我國電池體系經(jīng)過多次迭代，目前三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池、燃料電池，以及近期實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的鋰金屬電池“百家爭鳴”，各條路線在低電池成本、高循環(huán)壽命、充放電效率、高安全、高能量密度等性能方向發(fā)力。工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池單體能量密度分別平均達到280Wh/kg、170Wh/kg，相比2012年，動力電池單體能量密度提高超過220%。
我國鋰電池材料國內(nèi)供給充足、供應(yīng)鏈完整，鋰電池憑借其優(yōu)異性能仍是全球電池體系的主導(dǎo)。隨著各方資源在鋰電池領(lǐng)域的研發(fā)投入實現(xiàn)進展，鋰金屬電池等新技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能。
清華大學(xué)教授張躍鋼認為，鋰是自然界最輕質(zhì)的金屬元素，為提升鋰電池能量密度，負極技術(shù)路線會經(jīng)歷從石墨到硅碳，再到金屬鋰的發(fā)展趨勢，鋰金屬電池將是高能量密度電池的“終極目標(biāo)”。
“鋰金屬電池采用純金屬鋰作為負極，具有超高的理論比容量和極低的電勢，這使鋰金屬電池有望將電動汽車的續(xù)航里程提升一倍以上，是當(dāng)前電池行業(yè)創(chuàng)新突破性技術(shù)的重要發(fā)展方向。”張躍鋼說。
自主研發(fā)不斷突破
金屬鋰的活性極強，作為電池負極在安全性方面技術(shù)挑戰(zhàn)很大，導(dǎo)致全球在鋰金屬電池技術(shù)的研發(fā)長期停留在實驗室階段。
在這方面，安徽盟維新能源科技有限公司在研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了突破。通過采用功能化電解液有效解決關(guān)鍵安全問題，可批量提供500Wh/kg鋰金屬電池產(chǎn)品。2022年6月，公司批量交付的第三代METARY Exx產(chǎn)品在臨近空間環(huán)境的低氣壓寬溫差工況下的測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)異，將被批量應(yīng)用于新一代電動航空飛行器。
近日，盟維科技位于合肥經(jīng)開區(qū)的鋰金屬電池自動化制造線及z21創(chuàng)新實驗室正式啟用，實現(xiàn)了鋰金屬電池從實驗室階段(TRL3)到批量商業(yè)化交付階段(TRL6-8)的突破。業(yè)內(nèi)人士認為，這標(biāo)志著我國自主研發(fā)新一代動力電池技術(shù)企業(yè)在規(guī)?；慨a(chǎn)道路上實現(xiàn)重大進展，也說明我國在500Wh/kg高端能量型動力電池產(chǎn)品的批量交付方面居于領(lǐng)先位置。
盟維科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO周莉莎表示，盟維科技從基礎(chǔ)材料、電芯工藝、制造設(shè)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)對鋰金屬電池進行持續(xù)系統(tǒng)性創(chuàng)新研究，完成了鋰負極保護、阻燃電解液、隔膜修飾等一系列關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破，有效抑制了負極鋰枝晶的生長，大幅提高了金屬鋰負極的穩(wěn)定性。目前，600Wh/kg的新型超高能量密度鋰金屬電池原型樣品在公司創(chuàng)新實驗平臺已順利完成驗證。成本方面，雖然處于產(chǎn)業(yè)化初期的鋰金屬電池與現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)鋰離子電池相比成本略高，但隨著未來技術(shù)進步和規(guī)?；瘧?yīng)用推進，成本將被逐步攤薄并繼續(xù)下探。
市場主體積極布局
業(yè)內(nèi)人士普遍認為，誰掌握了下一代電池科技，誰就有機會在未來的電動汽車市場取得先機。當(dāng)前，全球各大電池企業(yè)、整機車廠都在積極布局汽車動力電池。中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，未來中國動力電池創(chuàng)新要從電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新逐步發(fā)展到材料體系創(chuàng)新，未來10年，電池體系還將經(jīng)歷多次技術(shù)變革，在2035年前實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)能量密度為500Wh/kg的下一代電池。
華控基金相關(guān)負責(zé)人也表示，鋰金屬電池重量更輕、能量更高、續(xù)航時間更長，隨著其在航空應(yīng)用中逐步成熟，通航及新能源汽車電池技術(shù)指標(biāo)的要求也會趨同，預(yù)計在未來5至10年，鋰金屬電池可以在中短途商用電動航空中得到成熟應(yīng)用，在新能源汽車的應(yīng)用領(lǐng)域也非常值得期待。
江蘇動力電池顯現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢
江蘇動力電池產(chǎn)業(yè)位居全國領(lǐng)先位次，吸引了包括寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航、蜂巢鋰電等多家全球出貨量“TOP10”企業(yè)進駐。記者近日采訪獲悉，江蘇動力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)強勁增長態(tài)勢，多家企業(yè)在加強科技創(chuàng)新的同時，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，搶抓發(fā)展新機遇。
動力電池產(chǎn)業(yè)強勁增長
今年1月至9月，我國汽車銷量達1947萬輛，同比增長4.4%。其中，新能源汽車銷量達456.7萬輛，同比增長110%，市場占有率達23.5%。作為新能源汽車的“心臟”，占到整車成本40%左右的動力電池也迎來發(fā)展機遇期。
江蘇集聚有鋰電池及關(guān)鍵材料裝備企業(yè)160余家，國內(nèi)動力電池市場占比“TOP10”企業(yè)中的8家均在江蘇設(shè)有研發(fā)中心或產(chǎn)業(yè)基地。與此同時，江蘇在正極材料、負極材料、隔膜、電解液、功能輔材、制造裝備、測試認證等關(guān)鍵領(lǐng)域已積聚了一批國內(nèi)細分市場“TOP5”企業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈條完整度達到92%。
江蘇省工信廳相關(guān)負責(zé)人介紹，盡管今年以來動力電池產(chǎn)業(yè)面臨原材料價格、招工成本上漲等不利因素和疫情帶來的短期沖擊，但新能源汽車和儲能兩大高確定性賽道成為江蘇動力電池產(chǎn)業(yè)高速增長的“壓艙石”。
數(shù)據(jù)顯示，今年上半年，江蘇鋰電池產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值近1200億元，同比增長84.6%;電池產(chǎn)銷分別為84.80GWh和79.72GWh，同比增長77.9%和82.0%。
值得一提的是，2022年江蘇220個省重大項目清單里，有11個涉及動力電池上下游產(chǎn)業(yè)鏈。隨著這些新項目的落地投產(chǎn)，江蘇動力電池產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢將進一步顯現(xiàn)。
科技創(chuàng)新成比拼焦點
不久前，清陶(昆山)能源發(fā)展股份有限公司與上汽集團合作成立上汽清陶“固態(tài)電池聯(lián)合實驗室”，計劃研發(fā)千公里以上長續(xù)航固態(tài)動力電池并應(yīng)用在上汽自主品牌新款車型上。
“目前，我們在固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)上已取得多項突破，正在加快產(chǎn)線建設(shè)為后續(xù)上量做準備。”清陶能源總經(jīng)理何泓材說。
一段時間以來，磷酸鐵鋰與三元鋰是動力電池兩大主力發(fā)展線路，但受鎳、鈷等原材料價格高企，市場對動力電池兼顧安全性、比能量和成本的需求越來越高等因素影響，探索新技術(shù)路線成為不少企業(yè)的共同選擇。
蜂巢鋰電近日發(fā)布，公司全固態(tài)電池實驗室在國內(nèi)率先完成20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯的研發(fā)，其采用的硫化物技術(shù)路線已具備固態(tài)電解質(zhì)材料的公斤級自主合成、固態(tài)電解質(zhì)膜連續(xù)化制備、全固態(tài)軟包電芯組裝，以及新設(shè)備開發(fā)等自主研發(fā)能力。
上半年國內(nèi)動力電池裝車量第三位的中創(chuàng)新航，推出One-Stop電池技術(shù)與產(chǎn)品，通過超薄殼壁，多維殼體成型，多功能復(fù)合封裝、原位無塵裝配集成等技術(shù)，使電池結(jié)構(gòu)重量降低40%，零部件數(shù)量減少25%，生產(chǎn)效率提升100%。
多位受訪企業(yè)家告訴記者，隨著國內(nèi)動力電池“T瓦級”時代的到來，相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新成為企業(yè)比拼的重點;但也有不少企業(yè)家認為，動力電池技術(shù)的迭代或許并非想象中那么快，新老技術(shù)路線并行將是長期態(tài)勢。
“動力電池產(chǎn)業(yè)前景向好、發(fā)展空間巨大，催生市場中多條新技術(shù)路線齊頭并進、做大蛋糕，但再好的技術(shù)也必須經(jīng)受住市場檢驗。”中創(chuàng)新航副總裁王小強表示，目前國內(nèi)動力電池項目大量上馬，看似產(chǎn)能總量很大，但適銷對路的產(chǎn)品依舊供不應(yīng)求。
多家企業(yè)選擇加速擴張
記者采訪發(fā)現(xiàn)，多家江蘇動力電池企業(yè)已紛紛加快了擴張的步伐。
“西部地區(qū)擁有豐富的自然資源、人力資源和政策資源，從發(fā)展鋰電行業(yè)來看是非常值得關(guān)注和挖掘的。”蜂巢能源相關(guān)負責(zé)人說。據(jù)介紹，去年至今，該公司已先后在四川遂寧、成都、達州和江西上饒等地簽約建設(shè)發(fā)展基地，覆蓋動力電池的生產(chǎn)、研發(fā)、“源網(wǎng)荷儲”一體化生態(tài)產(chǎn)業(yè)園等。
此外，一批產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)也加大擴張力度。龍蟠科技在四川遂寧建設(shè)儲能正極材料規(guī)?；a(chǎn)項目，中材科技在內(nèi)蒙古設(shè)立鋰膜制造基地。
記者了解到，動力電池生產(chǎn)涉及一次烘干、兩次化成等程序，最后出廠還要帶30%電量，整個流程下來能耗較高，這也成為一些企業(yè)加速擴張的重要原因。
“西部地區(qū)綠能豐富，一旦形成產(chǎn)業(yè)集群有助于企業(yè)降本增效。”王小強說。據(jù)悉，中創(chuàng)新航投資“百億級”在成都打造的項目進展順利。
江蘇省動力及儲能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長楊凱表示，動力電池企業(yè)加速擴張將是一個趨勢。對于江蘇來說，應(yīng)該將更多的創(chuàng)新資源優(yōu)先投入到科技創(chuàng)新上，在優(yōu)質(zhì)企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模后，推動產(chǎn)業(yè)鏈向價值鏈中高端提升。
