《动力电池产能过剩危机加剧: 全球巨头争抢固态电池技术》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2018-07-31
  • 6月27日,中国电动汽车百人会秘书长兼首席专家张永伟在“中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛”上表示:“目前在各种技术路线竞争中,既有传统燃油车的提升路线,也有混合动力的路线,还有氢燃料的路线。因此以锂电池、三元电池为主的纯电技术路线需要加快的创新,找到核心竞争力。但是,现在电池的创新面临着很多不协调的问题,如材料和电池不协调,电池和整车不协调,整个电池制造和环保产业不协调。”

      动力电池产业的快速进步,支持了电动汽车整体性能和竞争力的提高,在政策和市场双驱动下,新能源汽车和动力电池市场取得快速发展。然而,电动汽车发展是个系统工程,涉及整车正向开发、电机、电控、电池、轻量化、智能化等,最基础、最重要的仍是电池技术突破,可以说电池是破解里程焦虑、降低成本、提升性能的关键。

      对此,张永伟表示:“在目前国内汽车产业链中,电池的发展最为领先,其他的方面还存在着很多短板。但伴随产能增大,也出现了投资虚化的问题。所谓的投资虚化是大量的投资围绕着一些固化的技术、一些低端的领域来积聚,容易制造一些没有实际竞争力的产能,这些产能最后可能会成为产业创新的障碍,所以产能大了不一定是最大的优势,但是没有产能很难跨过构筑竞争的门槛,这是一把双刃剑。”

      按照产业发展规律,拼生产规模只是浅层次的竞争,不断提高自己的竞争地位最重要的仍是掌握核心技术,而且有能力不断创造核心技术,这就需要电池企业要以全球的视野生产一代、开发一代、预研一代。

      6月15日,日本新能源产业技术综合开发机构宣布,与丰田公司和松下等企业启动新一代高效率电池(固体电池)的核心技术的开发。该项目力争在2022年度之前,确立固体电池核心技术,到2030年前后,将每千瓦时电池组的成本降至锂电池的1/3左右,将快速充电时间缩短至1/3,即10分钟。

      中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示:“在锂电池领域,日本企业已被中国企业赶超,在固态电池项目中,日本将举全国之力推进研发,力争夺回电池产业的霸权。这种竞争会激励中国的企业加倍努力。”

      与此同时,北大先行科技产业有限公司总裁高原认为,短期或中期内固态电池可能实现突破,固态电池会用锂金属作为负极,提高能量密度,能够解决当前产业面临的许多问题。

      需破解产能问题

      事实上,在电动汽车市场的带动下,全球锂动力电池出货量由2011年的1.08GWh上升至2017年的62.35GWh,其中中国已经领军动力电池市场,出货量占比已经超过60%。前十企业全部为中日韩企业,占市场总额的80%。

      面对电池产业竞争格局和发展事态的变化,陈清泰表示:“全球动力电池竞争日益激烈,中国企业将逐步由国内市场向国际市场扩展,而日韩企业也将进一步向中国市场发力,中国将成为动力电池竞争的主战场,欧美国家的企业虽然在本轮竞争中失去了位置,但是已经在为下一阶段的竞争做布局,是潜在的强大竞争者。”

      伴随电池产业的发展,产能利用不足等问题却越发突出。目前我国动力电池市场也出现供应紧张和产能过剩并存的现象。数据显示,去年中国动力电池的产能已经超过了200GWh,但总体产能利用率却只有40%,市场两极分化非常明显,高端优质产能供应不足,低端产能订货不足,生产经营困难,呈现出结构性的产能过剩。宁德时代新能源科技股份有限公司副董事长黄世霖预测,动力电池产能过剩的情况可能会延续到2020年以后。

      造成以上问题与盲目投资密不可分的。据不完全统计,国内动力电池相关投资项目多达100个,总投资额超过2159亿元。31个典型并购事件涉及交易金额427.74亿元,涉及上游资源和材料、中游电池生产及装备,及下游回收利用环节。

      数据显示,中国动力电池配套企业已经从2015年的大约150家,降到了2017年的100家左右,1/3的企业已经被淘汰出局。

      但一个潜在危机却不容忽视,即全球锂、钴、镍资源呈现出寡头垄断的特征。据了解,全球锂、钴、镍资源分布集中,智利、刚果、澳大利亚占比最高,中国锂资源丰富,但钴、镍资源匮乏。

      陈清泰分析称,中国锂资源虽然丰富,但禀赋不佳,利用率相对较低,而镍、钴资源匮乏,对外依存度较高,从长期来看存在着资源安全的风险。近年来,锂、钴等上游材料的价格迅速上涨,而车企因为购置补贴的退坡需要转移成本,这就使得双重的压力压到了电池企业的头上,一些企业已经开始出现经营困难的现象。

      固态电池仍有瓶颈

      目前国际主流企业主要电池类型基本为磷酸铁锂和三元锂电池,去年在中国这两种电池装机占比合计达到93.3%。北京汽车集团有限公司总经理张夕勇预测,未来十年,动力电仍将以三元电池为主,同时向高镍和新体系电池方向发展。

      固态电池具有能量密度高、循环寿命长、安全性高等技术优势,成为下一代电池竞争的重点,目前中国的宁德时代、比亚迪,德国的奔驰、宝马,日本的丰田,韩国的三星SDI、现代等多个国家的企业都在该领域布局。

      但固态电解质离子电导率、固/固界面相容性和稳定性等技术问题,以及生产制备成熟度还亟待加强,规模化、自动化的生产线还需要进一步研发,且需要降成本,目前处于行业积累期。

      因此,张永伟分析,新一代电池在技术和成本方面具有一定的优势,锂硫、锂空气电池、钠离子、纳米电池等新电池研发层出不穷,并且在某些方面取得突破。这些研究基本处于实验阶段,距离产业化较远,在产业界也存在许多争议,但不可否认的是,这些电池有望打破当前动力电池的一些瓶颈。

      宁波杉杉股份有限公司副总裁孙晓东表示,固态电池实际上是有两个层面的含义:一是在现有的锂离子电池正负极的材料体系下,把隔膜和电解液换成一个固态的介质。但这只是提高了安全性,对能量密度、成本可能不会有太大的改善。同时,这种方式的挑战非常大,因为固态电池的导电率、高低温的特性、成本等因素,可能都需要有相当长时间去磨合,而且这不是真正的本质的固态电池。

      二是真正的固态电池应该是采用固态的电解质,使得正负极材料体系彻底更新,把锂离子三元的碳负极改成锂硫或者锂金属。目前第一层很多企业都在尝试,但这样的产品不是电动车行业需要的,要达到第二层至少还需要10年的时间。

      纵观整个电池产业,动力电池依靠技术的进步实现了低成本,已经具备了很强的竞争力。但下一代电池是什么,确实存在着很大的竞争不确定性。张永伟表示:“目前电池行业还在于创新和研发阶段,但在这个领域,最大的问题不仅是企业投入不够,基础性创新缺乏。基础研究的机构往往不太关心市场的需求,产、学、研链条不能打通,没有承担起国家赋予的公共技术基础研究的重任,这或许是未来该产业创新乏力的一个隐忧。”

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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
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    • 除了宁德时代之外,包括LG化学、SKI、GS汤浅等日韩电池巨头也在2019年加快其产能建设速度,竞逐2020年全球动力电池市场,尤其是加速布局中国市场。 补贴换挡之下,2019年中国新能源汽车销量下半年出现同比五连降,整个动力电池产业陷入寒冬。 从电池环节来看,当前动力电池企业整体产能利用率较低,市场集中度持续提升,二三梯队争抢小订单,停产企业数量明显增多,大批电池企业被淘汰出局。 补贴大幅退坡和市场竞争加剧也改变了国内的动力电池产能建设情况。 在此之前,电池企业是先建产能再找客户,而现在是先找客户再建产能,这也意味着当前能够继续大规模投建电池产能的企业只有少数几家。 具体来看,进入2019年第4季度,依然有大型动力电池投扩产项目落地,但主要由装机电量靠前的少数电池企业主导。 12月24日,四川时代动力电池项目在四川宜宾市破土动工,这标志着宁德时代的动力电池产能建设上升了一个新的台阶,有利于进一步提升其在国内的市场竞争力。 该项目总投资不超过人民币100亿元,分两期建设,一期自开工建设起不超过26个月,二期计划在一期投产后两年内启动,预计新增产能约30GWh。 同时,宁德时代还在宜宾市布局上游锂电材料项目,为其电池产能扩充提供原料供应保障。 GGII统计数据显示,2019年1-11月,宁德时代动力电池装机电量约27.2 GWh排名第一,增速高于市场,并且占据了51.58%的市场份额。预计全年装机电量将超30GWh,有望再次成为全球第一。 当前,宁德时代国内电池市场“一超”的地位无人能够撼动,并在为稳固其全球第一的市场地位而努力,这为其大规模扩充电池产能提供了保障。 值得注意的是,除了宁德时代之外,包括LG化学、SKI、GS汤浅等日韩电池巨头也在2019年加快其产能建设速度,竞逐2020年全球动力电池市场,尤其是加速布局中国市场。 从第4季度锂电池投扩产项目来看,主要存在以下特点: 1、投资金额和产能规模升级。 据高工锂电不完全统计,2019年Q4国内动力电池投扩产项目涉及金额超350亿元。其中仅宁德时代、国轩高科、SKI、LG化学四家电池企业合计金额超250亿元,合计电池产能超50GWh。 2、非动力电池项目增多。 除了上述大型动力电池项目之外,包括电动自行车、储能、3C数码、电动工具等其它细分市场应用的锂电池投扩产项目也在增加,这表明中小型电池企业正在寻找新的发展机会。 3、海外电池项目升温。 除了中国以外,欧洲、美国和印度等海外地区的动力电池项目也在加速建设,主要是日韩电池企业和主机厂主导,本土电池企业的影响力还比较小。 总体来看,当前动力电池出货量增速放缓,行业处于调整期,但动力电池还处于投资(建设产能)开发(新技术、新产品、新材料)期。 对此,高工锂电梳理了Q4国内外锂电池投扩产情况,且看下文: 国内 1、四川时代100亿元动力电池项目动工 12月24日,四川时代动力电池项目在四川宜宾市破土动工,该项目总投资不超过人民币100亿元,分两期建设,预计新增产能约30GWh。 2、神州巨电60亿原投建10GWh固态电池项目 近期,辽宁省朝阳市和北京神州巨电科技有限公司签约了年产10GWh单体大容量、固态聚合物动力锂电池项目。该项目计划总投资60亿元人民币,一期计划投资20亿元。 3、东风力神动力电池PACK一期项目投产 12月9日,东风力神(十堰)新能源汽车动力电池系统一期项目建成投产,设计产能15亿瓦时新能源汽车动力电池(8万辆)。二期项目将新增产能25亿瓦时动力电池系统(12万辆)。 4、国润10亿元投建2GWh PACK产能 近期,山东国润能源集团投资10亿建设的2GWh锂电池PACK产业项目在鹤岗破土动工。该项目预计明年9月投产,产品运用于高端动力汽车、储能、移动通信等领域。 5、SKI常州工厂7.5 GWh投产 12月5日,SKI与北京汽车成立的电池合资公司——位于常州市金坛经济开发区的北电爱思特(江苏)科技有限公司(下称北电爱思特,BEST)正式竣工投产。该工厂年产能为7.5 GWh,可满足15万辆电动汽车的动力电池需求,预计供应将于2020年初开始。 6、佛塑科技年产8GWh锂电池项目动工 12月初,佛塑科技投资建设的新能源汽车动力锂离子电池及系统项目正式在广东河源市紫金工业园动工。项目建设年产8GWh,首期投资10亿元,建设年产2Gwh的动力锂离子电池及系统生产线和动力锂离子电池研发中心。 7、SKI拟投73.8亿元建设盐城电池工厂 12月初,外媒报道称,SKI计划投资10.5亿美元(约合人民币73.8亿元)在江苏盐城建立一座新的动力电池工厂。当前,SKI已经在常州建立了一座年产7.5GWh的电池工厂。 8、国轩高科拟55亿建设7GWh动力电池 11月18日,国轩高科发布公告称,拟投资55亿元建设新能源产业基地,新建动力锂电池产能7GWh,建成后与先期项目合计形成总产能10GWh。 9、维科技术与LG化学成立锂电池合资公司 10月底,维科技术发布公告称,公司于25日与韩国株式会社LG化学、南昌市新建区政府签署合作协议,三方共同出资在南昌市设立中外合资企业,从事小型聚合物锂电池的研究开发、生产及销售。 10、LG化学4.17亿美元增资南京工厂 10月底,LG化学发布监管文件称,将向全资子公司LG化学南京工厂投资4.17亿美元(约合29.47亿元人民币),以满足电动汽车制造商的需求,预计该笔投资将于2025年12月完成。 11、*ST猛狮25亿投建5GWh锂电池项目 10月23日晚间,*ST猛狮发布公告称,公司与三门峡市城乡一体化示范区管理委员会、三门峡市投资集团签署了《锂电池项目合作协议》,各方就公司在三门峡市城乡一体化示范区投资25亿元,建设5GWh高端锂电池生产项目达成具体合作意向。 12、海四达2GWh锂电池项目奠基 10月19日,海四达举行年产2GWh高比能高安全动力锂电子电池及电源系统项目奠基仪式。项目总投资10亿元,将新增4条锂离子电池全自动生产线,预计明年年中实现投产,主要为新能源电动汽车、中高端电动工具、电动摩托车及家用电器等提供动力来源。 国外 1、梅泰尔欧洲锂电池工厂竣工投产 12月,南非储能解决方案和汽车零部件制造商Metair Investments(梅泰尔)宣布,其子公司已完成了该集团在罗马尼亚的首个锂离子电池制造和组装工厂的安装。该工厂具备每年60万至100万个锂电池的生产能力。 2、奔驰曼谷工厂开始生产动力电池 12月初,戴姆勒位于泰国曼谷地区的电池工厂开始生产梅赛德斯•奔驰插电式混合动力汽车用的动力电池。 3、台湾阿哈马尼与印度制造商合建锂电池工厂 12月初,外媒报道称,台湾电动汽车制造商阿哈马尼电动汽车技术公司宣布与印度古吉拉特邦的电池制造商Renon India组建了一家合资企业,投资370万美元(约合人民币2606万元)在古吉拉特邦苏拉特建立电池工厂,初始产能为每年200 MWh,未来几年可进一步扩大至1GWh。 4、LG化学与通用拟23亿美元合建电池厂 12月初,外媒报道称,通用汽车宣布与LG化学在美国Lordstown地区组建一家全新的合资企业,用来大规模生产动力电池。双方将共同投资23亿美元(合162亿人民币),建成后年产能将超过30GWh。 5、Northvolt计划扩建电池产能 11月底,外媒报道称,Northvolt首席执行官彼得•卡尔森表示,公司计划在欧洲扩充进一步扩充产能,目标是到2030年实现约150 GWh的生产能力,并在欧洲占据25%的市场份额。 6、微宏动力3.4亿投建德国电池厂 11月底,外媒报道称,微宏动力德国子公司宣布将在德国建立一座动力电池工厂,一期投资4300万欧元(约合人民币3.4亿元),初期计划年产30万至50万个电池模块。 7、ABB投建瑞士重型车用锂电池厂 11月初,外媒报道称,ABB将在瑞士巴登市建设一座锂电池工厂,主要用于使用标准化电池模组整套储能系统的铁路、电动巴士和电动卡车。 8、FCA拟5000万欧元投建意大利电池厂 10月底,外媒报道称,菲亚特克莱斯勒汽车公司(FCA)宣布,将投资5000万欧元(约合3.913亿元人民币)在意大利都灵的米拉菲奥里工厂建造电池组装厂,以供应该厂全电动汽车的生产。 9、KORE Power计划建设10GWh锂电池工厂 10月底,外媒报道称,美国储能解决方案开发商KORE Power公司宣布将在美国建立一座年产10GWh的锂电池工厂,以支持其Mark 1储能系统在全球的发展。 10、AEPPL投6.9亿美元印度建锂电池工厂 外媒报道称,铃木株式会社、东芝株式会社和电装株式会社成立的合资公司——汽车电子动力私人有限公司(AEPPL)计划投资493亿印度卢比(6.897亿美元)在该邦的艾哈迈达巴德地区的汉萨尔布尔建立一座锂离子电池工厂。 11、GS汤浅欧洲锂电池工厂竣工投产 10月中旬,外媒报道称,日本老牌电池制造商GS汤浅投资2900万欧元(约合人民币2.26亿元)在欧洲建设的第一家电池工厂现已竣工投产。
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    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-11-08
    • 11月5日,华为在国家知识产权局公开了一项硫化物固态电池的专利,题为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》。 该专利旨在解决硫化物固态电池在实际应用中出现的金属锂负极与硫化物电解质间的界面副反应问题,进而提升电池的寿命和稳定性。这一创新技术被业内视为固态电池发展的重要突破,为高效、安全的电池应用提供了新的方向。 创新技术背景:优化界面稳定性 随着新能源市场的快速发展,固态电池因其高能量密度、长循环寿命及安全性,被视为未来电池技术的主流路径。硫化物固态电池在离子电导率、快充性能以及耐高温方面优于氧化物固态电池,但其金属锂负极与硫化物电解质的界面反应却对电池的使用寿命产生不利影响。针对这一技术瓶颈,华为的研发团队提出了一种氮元素掺杂的硫化物材料,显著提升了电解质对金属锂的稳定性。氮元素作为掺杂基团,可与锂结合形成Li?N,从而在一定程度上抑制副反应的发生,延长了电池的循环寿命。 华为新专利的技术细节与优势 晶体结构与材料设计:该专利的掺杂硫化物材料采用立方晶型结构,在晶胞中掺入氮元素,能够与锂(Li)结合形成Li?N,这种设计在阻止材料与金属锂的副反应方面发挥了重要作用。 电池性能提升:掺杂硫化物材料具有较高的离子电导率,并能够显著提升锂离子电池的循环寿命。这种材料可作为硫化物固态电解质使用于锂离子电池中,有助于提高能量密度、延长寿命,并具备更好的安全性和快充性能。 产业快速发展,多方布局固态电池 近期,固态电池产业在全球范围内快速推进。10月24日,“北京亦庄”宣布国内首条全固态锂电池量产线投产,具备年产50安时全固态电池的能力。两天后,江西于都的500MWh全固态电池量产线正式投产并发布产品,这标志着中国固态电池的产业化进程进一步加速。与此同时,太蓝新能源将联合长安汽车于11月7日发布新的固态锂电池技术,展示固态电池在电动汽车中的应用前景。 产业界的龙头企业也纷纷投入固态电池研发。宁德时代已在10Ah级全固态电池上进行试验,计划在2027年实现小批量量产;清陶能源计划2025年实现10万辆级别的固态电池量产。卫蓝新能源则在北京开工建设固态电池项目,预计2027年可以实现电池在整车上的小规模验证。整体来看,业内普遍预期到2025年半固态电池有望量产并应用于新能源汽车,到2030年全固态电池将逐步实现大规模商用。 市场前景广阔,概念股走势强劲 东方证券指出,全固态电池早期将优先应用于消费电子、高端电动车及航空航天市场,到2030年在动力电池和消费电池中的渗透率将分别达到2%和10%。集邦咨询预测,到2027年前固态电池的产量将达到GWh级别,2030年其应用规模将突破10GWh,而电池的单位瓦时价格预计在2035年有望降至0.6-0.7元,为其大规模推广创造经济基础。 华为专利的发布也带动了A股市场中固态电池相关概念股的表现。据统计,固态电池指数自9月以来涨幅超35%。其中,南都电源的涨幅超过180%,璞泰来、德福科技、容百科技等多家企业涨幅也超过50%。此外,蓝海华腾、万向钱潮、新宙邦等公司均在投资者互动平台上回应称已布局硫化物固态电池的研发。珠海冠宇作为消费电池供应商,开发了固态电池正极材料,其电池样品能量密度达400Wh/kg,并具备安全性和长寿命优势,预计未来有望在消费电子中实现大规模量产。 技术推动市场变革 华为的硫化物固态电池专利不仅为固态电池技术提供了新的技术思路,也进一步奠定了其在电池领域的研发实力。随着新能源汽车市场的持续扩张和储能系统需求的快速增长,固态电池的市场前景被普遍看好,技术路线逐步清晰。 未来数年,固态电池将逐步替代现有锂电池技术,推动电动汽车和储能系统的高效、安全发展。华为在此领域的技术突破,尤其在材料和界面稳定性上的创新,将为行业带来更高效的电池解决方案,有望成为未来绿色能源应用的关键驱动力。