三元鋰“霸占”動力電池市場，石墨烯挑戰(zhàn)“黑金”難題

眾所周知，石墨烯電池要挑戰(zhàn)“黑金”價高難題，而比石墨烯電池先走出實驗室的氫燃料電池則要克服“鉑金”價高難題。從上世紀(jì)90年初研發(fā)氫燃料電池的豐田，至今在這一領(lǐng)域已深耕近30年。

特斯拉先后捧出兩大全球動力電池冠軍，先是松下，后是LG化學(xué)。無論是松下、LG化學(xué)，還是剛被LG化學(xué)搶走全球第一的寧德時代，皆在三元鋰電池領(lǐng)域加速前進(jìn)。

目前，三元鋰電池一騎絕塵，研究機(jī)構(gòu)EVTank最新的數(shù)據(jù)顯示，今年1~4月，國內(nèi)三元鋰電池(NCM，正極材料為鎳鈷錳三種材料)裝機(jī)量占比升至72.87%，而磷酸鐵鋰電池(LFP)的裝機(jī)量進(jìn)一步跌至22.93%，錳酸鋰電池(LMO )以及其他電池加起來占的比例不足5%。這與前幾年的動力電池格局明顯不同，就在2017年，磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的裝機(jī)量占比分別是49.61%和44.69%，但次年前者就被后者趕超，且差距逐年拉大。

隨著三元鋰電池的裝機(jī)量擴(kuò)大和技術(shù)提升，價格快速下降，例如三元鋰電池的電芯價格在短短幾年內(nèi)從3元/瓦時跌至目前與磷酸鐵鋰電池相差無幾。伊維經(jīng)濟(jì)研究院研究部總經(jīng)理吳輝在近日接受第一財經(jīng)記者采訪時稱，今年以來，磷酸鐵鋰電池的電芯每瓦時六七毛錢，三元鋰電池的電芯在七八毛錢左右，而有的公司給戰(zhàn)略客戶供應(yīng)的三元電芯甚至也就六毛多的。

未來，誰將在新能源汽車之爭中勝出，作為新能源汽車“心臟”的動力電池將是關(guān)鍵因素之一，而動力電池的競爭力又與成本密不可分。

價格戰(zhàn)升級

今年以來，特斯拉攜松下、LG化學(xué)和寧德時代三家電池供應(yīng)商來襲，國內(nèi)新能源車企紛紛推出新的電池技術(shù)迎戰(zhàn)。三元鋰電池快速崛起，這讓以磷酸鐵鋰電池為主的比亞迪等企業(yè)壓力陡升。因此，比亞迪日前推出新一代磷酸鐵鋰電池——刀片電池，其能量密度上比傳統(tǒng)鐵電池提升了50%，成本下降30%。5月13日，比亞迪旗下首款搭載刀片電池的純電動車型漢EV在歐洲首發(fā)，并計劃6月底將在中國上市。

盡管比亞迪集團(tuán)副總裁兼弗迪電池董事長何龍聲稱眾多汽車品牌都在和比亞迪探討基于刀片電池技術(shù)的合作方案，但至于刀片電池能否擋住三元鋰電池的“殺戮”，業(yè)內(nèi)存在不同的聲音。

吳輝直言，他從長遠(yuǎn)來看更看好三元鋰的發(fā)展空間。

“磷酸鐵鋰電池在短期內(nèi)依然占有成本優(yōu)勢，而新能源車補(bǔ)貼延長兩年，這對磷酸鐵鋰電池而言也是利好。磷酸鐵鋰電池的市場份額在短期內(nèi)將可能反彈，比如特斯拉將采購寧德時代的磷酸鐵鋰電池用于低續(xù)航的國產(chǎn)電動車上。不過，從能量密度等方面看，磷酸鐵鋰電池始終有其局限性，其要達(dá)到200Wh/kg已非常難，而三元鋰可以突破300Wh/kg以上。從安全方面而言，當(dāng)前磷酸鐵鋰電池比相對活躍的三元鋰電池安全些，但通過材料、工藝、設(shè)計等方面的努力，三元鋰電池的安全性也可提升。此外，隨著三元鋰電池的技術(shù)和規(guī)模加速發(fā)展，其未來的降價空間將可能大于磷酸鐵鋰電池。” 吳輝如此認(rèn)為。

對于兩種技術(shù)路線未來的發(fā)展前景，多條腿走路的寧德時代或許更有話語權(quán)，但其給出的答案較“含糊”。在近日舉行的2019年度業(yè)績說明會上，被投資者問到對特斯拉的供貨產(chǎn)品會是磷酸鐵鋰還是MCN811的三元鋰電池時，寧德時代方面的回應(yīng)是，該公司與特斯拉的技術(shù)團(tuán)隊很早就有溝通對接，供貨時間大概是今年的下半年，供貨不限于磷酸鐵鋰或者三元鋰，具體供貨產(chǎn)品取決于市場需求。至于CTP電池包(Cell to Pack，無模組動力電池包)技術(shù)是否會從磷酸鐵鋰電池上延伸到MCN811的三元鋰電池上，寧德時代方面稱，電池的創(chuàng)新由結(jié)構(gòu)部分和化學(xué)體系部分組成的，CTP屬于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，不管是磷酸鐵鋰、811還是將來的新體系，都可以在CTP上實現(xiàn)。寧德時代自主設(shè)計電池包的能量密度可以做到250Wh/kg以上。

寧德時代方面還稱，電池長期價格和利潤水平主要取決于成本和市場格局，預(yù)計隨著新能源補(bǔ)貼政策退坡、技術(shù)進(jìn)步等，鋰電池價格將會呈現(xiàn)下降的趨勢，但降幅會逐漸減緩。未來行業(yè)的主要競爭力應(yīng)體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量、安全性、研發(fā)投入及規(guī)?；б娴确矫?。

寧德時代和比亞迪分別在電池結(jié)構(gòu)上通過CTP技術(shù)和刀片技術(shù)加快降低成本。此外，寧德時代、長城旗下的蜂巢能源等企業(yè)在發(fā)力無鈷電池，在材料上尋求突破。當(dāng)前，無鈷電池的概念受追捧，磷酸鐵鋰、錳酸鋰、磷酸錳鐵鋰、干電池+超級電容均屬于無鈷電池。大東時代(深圳)信息咨詢有限公司總裁羅煥塔接受第一財經(jīng)記者采訪時表示，少鈷或者無鈷是動力電池的趨勢，原因之一就是鈷的金屬價格偏高，不利于成本下降。

“含金”電池如何商業(yè)化?

新能源汽車要從燃油車口中奪食，勢必要加快降低電池成本，不過，也有車企逆道而行，偏偏選擇堪比金價的材料。近年來，越來越多企業(yè)加入石墨烯電池研發(fā)制造陣營。其中，廣汽集團(tuán)經(jīng)過6年研發(fā)，逐步掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維結(jié)構(gòu)石墨烯(3DG)材料的制備和應(yīng)用技術(shù)。廣汽新能源方面近日稱，基于廣汽三維結(jié)構(gòu)石墨烯(3DG)材料而研發(fā)的“超級快充電池”已經(jīng)完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，并搭載整車進(jìn)行了裝車大功率充電測試。據(jù)測試，“超級快充電池”僅需8分鐘就可以將電池充電至85%，充電時間與傳統(tǒng)燃油車的加油時間相當(dāng)。今年底，石墨烯電池量產(chǎn)研發(fā)工作終于從實驗室走向?qū)嵻?，廣汽新能源埃安車型將搭載相關(guān)技術(shù)成果。

石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。石墨烯材料因具備超輕、超高強(qiáng)度、超強(qiáng)導(dǎo)電性等特性，被認(rèn)為是提高電池充電速度、推動動力電池技術(shù)進(jìn)步的重要技術(shù)。不過，對于車企而言，要讓真正的石墨烯電池變成新能源汽車的“心臟”，亟須攻克技術(shù)和成本等多重難關(guān)。石墨烯體積能量密度低，加上攪拌涂布等工藝難，分散等也存在一些問題，更重要的是，一克石墨烯動輒幾百元，價格與黃金媲美甚至比黃金貴，消費者是否會埋單?真正的石墨烯電池能否從實驗室走向商業(yè)化，這備受質(zhì)疑。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，石墨烯更多是作為導(dǎo)電劑和添加劑在鋰電池中應(yīng)用。羅煥塔認(rèn)為，石墨烯作為動力電池主材料可能性不大。云杉智慧總裁徐征鵬也談到，此前一些企業(yè)號稱已可以量產(chǎn)石墨烯電池，那只不過是以偏概全而已，目前真正的石墨烯電池還是太奢侈了，很難實現(xiàn)量產(chǎn)并推向市場。

豐田在2014年將被稱為“終極環(huán)保車”的氫燃料電池量產(chǎn)車推向市場，但幾年下來累計銷量也不過1萬輛左右。而2019年，全球范圍內(nèi)燃料電池乘用車銷量僅有7500輛。氫燃料電池車難以突破規(guī)模的瓶頸，除了氫燃料運輸以及氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等難題外，與氫燃料電池成本也密不可分。盡管目前豐田的氫燃料汽車成本比2008年大約降低了95%，但氫燃料電池的催化劑用的是鉑金，而鉑金存在產(chǎn)量低和價格貴兩大問題，豐田一直努力降低鉑金的含量以及尋找新材料來替代。

未來的動力電池之爭，并不囿于三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間，雖然石墨烯、氫燃料等電池商業(yè)化還有較長的路要走，甚至因曲高和寡而未必成為主流，但新技術(shù)和新材料層出不窮，將會不斷改變電池現(xiàn)有的格局，性價比、產(chǎn)品的安全可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、能量密度、充電速度、循環(huán)壽命等，成為不同電池技術(shù)路線之間較量的重要指標(biāo)。

目前豐田的氫燃料汽車成本比2008年大約降低了95%，但氫燃料電池的催化劑用的是鉑金，而鉑金存在產(chǎn)量低和價格貴兩大問題。