中國儲能網訊：安慶衡，中國汽車工業(yè)咨詢委員會主任、北汽集團原董事長、中國電動汽車百人會理事。重點關注汽車行業(yè)熱點、痛點問題，近期對新能源汽車動力電池及循環(huán)利用也做了深入研究，《汽車專家述評》（12月刊）“頂層設計與政策導向”模塊，特邀請安慶衡主任親自撰文，作為12月刊物的開篇文章一起和行業(yè)同仁淺談新能源汽車動力電池產業(yè)發(fā)展及循環(huán)利用趨勢。以下為全文內容，百人會經中國汽車工業(yè)咨詢委員會授權轉發(fā)如下，以供行業(yè)同仁參考。
動力電池作為新能源汽車能量存儲與轉換裝置的基礎單元，是新能源汽車的核心零部件，其發(fā)展水平關乎著汽車產業(yè)電動化轉型的進程。
據介紹，2020年全球動力電池和儲能電池的出貨量大約為213GWh，同比增長34%。其中電動汽車板塊出貨量192.9GWh，占比90.6%，同比增長30%。儲能板塊出貨量20GWh，同比增長81.8%。2021年全球電池出貨量有可能達到317GWh,同比增長49%，發(fā)展勢頭迅猛。
根據中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯盟發(fā)布的數據，2020年我國動力電池裝車量達63.6GWh，同比累計上升2.3%。其中三元電池裝車量累計38.9GWh,占總裝車量61.1%，同比累計下降4.1%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計24.4GWh,占總裝車量38.3%，同比累計增長20.6%，是驅動裝車量整體同比上升的主要產品。從2020年底起，我國的動力電池產銷已經開始呈現快速增長的趨勢。
據中國汽車工業(yè)協會數據顯示，2021年1-10月，我國新能源汽車產銷分別完成256.6萬輛和254.2萬輛，同比均增長1.8倍，市場滲透率達12.1%。新能源汽車滲透率越過10%的拐點后將迎來更加快速的市場化發(fā)展，作為新能源汽車發(fā)展的重要支撐，我國動力電池產業(yè)也正駛入歷史新周期，逐漸由追求“量”的增長轉變?yōu)椤傲俊?與“質” 同步發(fā)展。據統(tǒng)計，今年1至10月份，我國動力電池裝車量累計107.5 GWh，同比上升168.1%，其中三元電池裝車量54.1GWh，同比上升100.1%；磷酸鐵鋰電池裝車量53.2GWh，同比上升316.4%，磷酸鐵鋰電池裝車量上升十分明顯。
在新能源汽車市場需求快速增長的同時，動力電池的供應自然存在缺口。
為了應對全行業(yè)電動化轉型帶來的供應鏈壓力，今年以來，動力電池企業(yè)紛紛擴充產能，在全國各地新建電池工廠。
據介紹，今年以來，包括寧德時代、比亞迪、中航鋰電、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、孚能科技、捷威動力等多家一二線動力電池企業(yè)，都宣布了新的擴產計劃，今年以來規(guī)劃的新增產能就超過1000GWh，差不多是今年動力電池裝車總量的10倍，新能源汽車動力電池產業(yè)呈現高速發(fā)展的態(tài)勢。
牽一發(fā)而動全身，動力電池供應鏈需求也造成水漲船高。短期來看，新能源汽車市場井噴，動力電池供應鏈缺貨漲價態(tài)勢愈演愈烈；面向中長期，為保障TWh時代穩(wěn)定供應，動力電池產業(yè)鏈合縱連橫不斷升級,動力電池材料循環(huán)利用也受到各方重視。
在此形勢下認真研究新能源汽車動力電池產業(yè)的發(fā)展趨勢十分必要。
01、動力電池產業(yè)發(fā)展趨勢
1. 全球電動化轉型提速，全球動力電池產業(yè)競爭升級。隨著產業(yè)規(guī)模的持續(xù)增長,財政補貼也即將退出, 我國動力電池產業(yè)將依靠市場驅動,并隨著對外開放的逐漸深入,正面參與國際市場競爭。一方面, LG 化學、松下等跨國動力電池企業(yè)不斷開拓中國市場,中國動力電池產業(yè)面臨的競爭日益加劇。另一方面,中國動力電池企業(yè)寧德時代、孚能科技等紛紛調整發(fā)展戰(zhàn)略，與特斯拉、寶馬、戴姆勒等跨國整車企業(yè)合作, 并積極在歐洲布局動力電池工廠,加快“走出去”，動力電池產業(yè)向全球化發(fā)展明顯加速。
2. 長訂單、大訂單增強產業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。在動力電池產業(yè)快速發(fā)展、電池企業(yè)加大投資擴張的的態(tài)勢下，防范企業(yè)發(fā)展風險自然變得十分必要。因此，動力電池大訂單、長協定單落地，才能讓新周期動力電池市場紅利更具確定性。從車端來看，2021-2023年是外資車企電動化車型密集投放期，自主品牌也在新能源轉型上加足馬力。通過長單、項目定點、合資合作、入股等多樣化形式，鎖定動力電池產能，已經成為主機廠現階段的重要角力點。今年包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、遠景動力、欣旺達、孚能科技、萬向一二三、捷威動力、微宏動力等國內電池企業(yè)均拿下了不同程度的長協大單或者項目定點。
3. 確定性需求加速動力電池產業(yè)新一輪產能躍升競賽。據不完全統(tǒng)計，今年以來，國內動力及儲能電池投擴產項目總投資超過5000億元，粗略估算擴產規(guī)劃超過1.4TWh。從項目投資及產能規(guī)模看，寧德時代、比亞迪、中航鋰電、蜂巢能源、國軒高科、億緯鋰能等頭部企業(yè)仍是動力電池擴張主力。其中，寧德時代規(guī)劃投資超1200億，中航鋰電超760億，蜂巢能源超670億，億緯鋰能超440億。與前一輪產能擴張的明顯區(qū)別是，頭部動力電池企業(yè)的產能規(guī)模從十GWh級別向百GWh級別躍升。
同時，動力電池企業(yè)向上游延伸趨勢明顯，擴建基地注重資源優(yōu)勢，四川、江西等具備資源優(yōu)勢的地區(qū)成為動力電池企業(yè)入駐的重要考量。湖北、安徽等具有地理優(yōu)勢及產業(yè)鏈優(yōu)勢地區(qū)也在成為新能源產業(yè)集聚新高地。
在激烈的競爭中，寧德時代、比亞迪等領先電池企業(yè)開始面臨挑戰(zhàn)。作為寧德時代大客戶的大眾汽車未來十年要在歐洲新建六座動力電池超級工廠；奔馳、吉利、廣汽等公司今年也在紛紛自建動力電池工廠，寧德時代的競爭對手在增多、在變強。
在今年5、6月份，美國明確了汽車產業(yè)的未來就是電動汽車，提出1740億美元電動汽車扶持計劃；美國能源部也將提供2億美元用于動力電池研發(fā)，提供170億美元貸款，推進儲能應用，中美在電動汽車和動力電池方面的競爭肯定會越來越劇烈。
02、動力電池技術發(fā)展趨勢
1. 動力電池技術路線呈現車輛場景化發(fā)展趨勢。動力電池將根據新能源汽車的不同技術路線和使用場景定向提升其技術指標。混合動力汽車的首選技術是具有高功率特性的鋰離子電池(磷酸鐵鋰電池和三元電池等);中高端新能源乘用車的首選技術是具有高能量密度特性的三元電池,眾多動力電池企業(yè)在安全技術發(fā)展的前提下,積極布局高鎳三元電池研發(fā),以滿足長續(xù)航里程和能耗需求。
商用車和經濟型乘用車的主要需求是具有高安全、長壽命和低成本特性的磷酸鐵鋰電池,并需通過更換負極材料及優(yōu)化電池設計等,進一步提升其性能和經濟性。
然而動力電池技術路線的發(fā)展也在變化。2021年5月份，磷酸鐵鋰電池的產量幾年來首次超過了三元鋰電池。比亞迪刀片電池再次創(chuàng)造奇跡，改變了磷酸鐵鋰電池的地位和發(fā)展態(tài)勢。眾所周知，磷酸鐵鋰電池的安全性相對優(yōu)于三元鋰電池，出現這種變化，值得為比亞迪高興，也值得為行業(yè)高興。
2. 固態(tài)動力電池是新一代動力電池的重要技術方向。以固態(tài)動力電池為代表的新一代動力電池，是未來的重要競爭領域，我們需要給予足夠的重視。我國在固液混合型固態(tài)電池方面領先于世界，技術已近成熟并開始產業(yè)化。但全固態(tài)動力電池研究，總體上仍處于技術攻關階段，產業(yè)化布局尚未開始。預計2025年以后，才有可能開始產業(yè)化應用。目前，需要加強政府支持和指導、產學研合作、上下游合作和市場化產業(yè)鏈建設。
3. 鈉離子電池有望替代鉛酸電池應用于低速動力車輛。鈉離子電池的優(yōu)勢一是安全性高。二是儲量豐富且成本低。三是兼容現有的鋰電設備。鈉離子電池的工作機制與鋰離子電池相同，電池公司的現有生產設備可以直接用來生產鈉離子電池。四是無過放電特性。鈉離子電池允許放電到0V，能量密度大于100Wh/kg，而且鈉電成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。目前，寧德時代已啟動相應的產業(yè)化布局，2023年將形成基本產業(yè)鏈，有望成為未來車用及儲能動力電池的重要備選路線。
4. 退役動力電池梯次利用與提高再生利用技術必要性越發(fā)突出。
隨著電動汽車的持續(xù)發(fā)展，動力電池的退役量在逐步攀升。在電動車產銷兩旺的同時，首批投入市場的新能源汽車動力電池使用已經超過10年，面臨“退役”。據介紹，2025年后，每年退役電池數量超過百萬量級，從環(huán)境保護和解決產業(yè)前端資源實現能源再生利用兩方面考慮，解決退役動力電池梯次利用與再生利用技術的問題已經迫在眉睫。
低成本是退役動力電池梯次利用未來的核心突破方向,具備經濟性優(yōu)勢是其參與市場競爭的必要條件。當前需基于應用場景建立統(tǒng)一的殘余價值評價體系,建立基于數據訓練的電池白箱模型;結合備電、儲能、低速電動車等不同應用場景, 圍繞電池荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、功能狀態(tài)和安全狀態(tài)等多影響因子,深化對電池電化學特性及外特性表征關聯關系的判定。退役動力電池再生技術國內現階段以濕法冶煉為主，隨著中國機械制造和智能控制水平的提升,火法冶煉技術與裝備將有望得到進一步發(fā)展。此外，基于動力電池全生命周期設計回收利用流程、開發(fā)綠色回收和污染防控技術, 將成為未來發(fā)展的重點技術攻關方向。
03、動力電池供應鏈發(fā)展趨勢
1. 供應鏈正成為汽車產業(yè)最大掣肘，“補鏈、強鏈”成為全球動力電池企業(yè)的共識。受到上游原材料產能限制和供給短缺，2021年以來，需求高漲的動力電池領域卻出現了“無米下炊”的窘境，部分材料缺貨甚至引發(fā)“蝴蝶效應”，掣肘動力電池企業(yè)產能釋放。站在中長期的視角，面向TWh時代，頭部動力電池企業(yè)產能規(guī)模普遍向百GWh體量邁進，這需要配套材料廠規(guī)模則向十萬噸級別以上邁進。這意味著，沿用之前上游供應鏈的擴張規(guī)模已經遠不能滿足需求，這對于資金投入、產能規(guī)劃、產線部署等都提出更高的要求，也因此倒逼動力電池企業(yè)更深度的參與到上游供應鏈的布局之中。包括寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能、LG化學等國內外電池企業(yè)都明顯加大上游產業(yè)鏈布局，將其作為公司戰(zhàn)略的重心推進。電池企業(yè)“親自入場”的目的不言而喻。一是抵御資源斷供風險，二是防范供應鏈價格波動，三是更深層次參與到新技術與產品的產業(yè)化，四是打通產業(yè)鏈上下游，部署全產業(yè)鏈生態(tài)循環(huán)。
2. 供給結構失衡將可能改變上游資源技術路徑和定價機制。全球市場對于鋰電池龐大的剛性需求，正在改變最上游鋰、鎳、鈷的供給結構，巨大的供給矛盾缺口將倒逼動力電池企業(yè)通過資本投入、技術創(chuàng)新等方式來改變甚至顛覆現有的上游資源技術路徑和定價機制。近日中央政治局會議在審議國家安全戰(zhàn)略時提出要確保能源礦產安全。這是如此高規(guī)格會議首次把礦產安全和能源安全并列，意味著礦產安全上升到國家戰(zhàn)略。這一變化背后的原因是全球范圍內向清潔能源轉型引發(fā)的大量戰(zhàn)略性礦產需求，如動力電池需要的鋰、鎳、鈷、錳等。未來這些礦產供應可能難以跟上清潔能源迅速增長的需求，應引起重視。
以鋰為例，2021年4月IEA出版的研究報告《關鍵礦物在清潔能源轉型中的作用》顯示，隨著各國逐漸向清潔能源邁進，電動汽車取代燃油車進程加速，2040年鋰的需求可能會比現在高出50倍，這意味著世界將面臨鋰的嚴重短缺。鑒于鋰資源區(qū)域分布不均以及控制權高度集中，鋰電市場會不可避免地受到價格波動、地緣政治的影響。國內鋰資源此前主要來自于南美鹽湖提鋰和澳洲鋰礦石，而隨著進口供給價格的波動、地緣政治等多重因素的影響，加大國內鋰資源的開發(fā)（鹽湖提鋰、鋰云母提鋰、鋰輝石提鋰）就成為國內產業(yè)界的一致選擇。
3. 動力電池產業(yè)鏈的生態(tài)循環(huán)與可持續(xù)發(fā)展，是全球碳中和目標下的產業(yè)共識，也是參與全球市場競爭的必要。按照歐盟最近的新電池法規(guī)（2020/353）提案，對歐洲電池產業(yè)鏈實施了更為全面的監(jiān)管，包括引入碳排放量、原材料供求、可再利用原材料使用比率等具體環(huán)保規(guī)定。包括寶馬、奔馳、大眾等歐洲車企在對于供應鏈的選擇上，已經針對電池全生命周期二氧化碳排放（LCA）當量提出要求，主要涉及三方面。一是低碳生產，使用清潔能源供電，甚至100%使用綠電；二是材料回收，提高正極材料和金屬的回收比例；三是電池產品全生命周期碳排放（LCA）。對于動力電池企業(yè)而言，只有更深度的參與產業(yè)鏈上游及回收利用環(huán)節(jié)的布局，打造產業(yè)鏈的生態(tài)循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展，才能有效參與全球市場競爭，在減碳、可再生材料利用等領域具備更大的主動權和把控權。
據介紹，歐盟自2023年1月1日起，將征收碳關稅。這勢必會提高電池企業(yè)的出口成本，并要求中國的電池企業(yè)要花時間、花投資，按照碳排放要求進行改造和驗證，以應對越來越高的碳壁壘。
動力電池領域的碳中和是無法繞開的一個必答題，誰越早行動，就越能掌控接下來的主動權，而這也是動力電池部署產業(yè)鏈生態(tài)的背后邏輯所在。
總之，中國汽車動力電池產業(yè)發(fā)展走在了前面，發(fā)展態(tài)勢也很好，當然也面臨不少挑戰(zhàn)，我們還需努力。
