特斯拉在電動汽車領(lǐng)域掀起一陣巨浪，與此息息相關(guān)的動力電池也隨之成為各企業(yè)關(guān)注的重點，各企業(yè)紛紛投入動力鋰電池以求謀得先機。
全球市場上，特斯拉投資50億美元聯(lián)合松下建設(shè)超級電池工廠(Giga-factory)以及豐田汽車聯(lián)合松下電器合資新建電池工廠等事件顯示出整車廠商乃至整個汽車行業(yè)對于動力鋰電的重視。
國內(nèi)市場上，各方勢力紛紛投入大量資金以求在快速增長的動力鋰電市場中搶占更大的市場份額。三星SDI和LG化學(xué)等國際巨頭紛紛追加數(shù)億美元投資增設(shè)鋰電工廠爭奪市場;比亞迪、天津力神和深圳比克等市場先行者逐步突破國外技術(shù)壟斷，實現(xiàn)國產(chǎn)動力鋰電的生產(chǎn);而萬向錢潮和瑞恒集團等也利用其資本優(yōu)勢通過收購或聯(lián)合投資快速切入這一領(lǐng)域。動力鋰電市場的快速增長吸引了越來越多的企業(yè)投入這一領(lǐng)域，行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)也從2008年的10家增長2014年的110余家。
據(jù)統(tǒng)計，2012年至2014年上半年，國內(nèi)動力鋰電相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模已經(jīng)超過500億元人民幣，預(yù)計到2017年將超過800億元。根據(jù)目前的投資情況估計，2014年我國的動力鋰電的設(shè)計產(chǎn)能將擴大至2000MWh。
另一方面，國內(nèi)對電動汽車的需求在中央及地方政府相關(guān)政策頻出的推動下，也實現(xiàn)了快速的增長。2014年上半年，我國共生產(chǎn)電動汽車20,692輛，銷售20,477輛，比2013年同期分別增長2.3倍及2.2倍。其中，純電動汽車生產(chǎn)及銷售數(shù)據(jù)分別為12,185輛及11,777輛，插電式混合動力汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)分別為8,507輛及8,700輛。按照純電動汽車平均電池容量 30KWh、插電式混合動力汽車平均電池容量10KWh計算，上半年我國動力鋰電的需求量超過450MWh，全年將有望超過1200MWh。
盡管國內(nèi)動力鋰電的設(shè)計產(chǎn)能已經(jīng)超過市場當(dāng)前需求，實際生產(chǎn)中仍存在供不應(yīng)求的狀況。筆者近期從比亞迪總裁王傳福處獲悉,比亞迪當(dāng)前生產(chǎn)的配有動力鋰電的比亞迪秦轎車的訂單量在3,000臺左右，但產(chǎn)能只有1,000臺，由于電池產(chǎn)能跟不上，遠遠不能滿足市場實際需求。在與美國波士頓電池副總裁詹天佑溝通時，對方也認(rèn)為，2014年動力鋰電的爆發(fā)式增長給企業(yè)帶來利好的同時，也考驗了企業(yè)的生產(chǎn)能力，盡管我國動力鋰電池投資巨大，遠期設(shè)計產(chǎn)能也很大，但是短期內(nèi)動力鋰電的生產(chǎn)仍不能能滿足市場需求。筆者估計，按照我國電動汽車當(dāng)前的發(fā)展勢頭，動力電池產(chǎn)能要到2017年方能滿足實際需求。
造成國內(nèi)動力鋰電實際產(chǎn)能低于設(shè)計產(chǎn)能的原因，主要是如下幾點：第一，動力電池生產(chǎn)周期比較長，從原材料選擇到成品出廠測試，都需要一定的時間，國內(nèi)許多企業(yè)從2012年下半年方才開始投資動力電池，技術(shù)及生產(chǎn)能力尚未成熟;第二，國內(nèi)電動汽車企業(yè)在產(chǎn)能設(shè)計之初考慮到國內(nèi)市場需要較長時間培育，因此多數(shù)企業(yè)僅有一條生產(chǎn)線處于生產(chǎn)狀態(tài)，其余生產(chǎn)線將會在未來幾年內(nèi)陸續(xù)投產(chǎn)。
鋰離子電池四大材料發(fā)展存在結(jié)構(gòu)性失衡
目前國內(nèi)動力鋰電受制于發(fā)展模式不清、標(biāo)準(zhǔn)制定不明及技術(shù)路線不確定三大問題，盡管下游電動汽車市場發(fā)力讓國內(nèi)動力鋰電迎來了全面的發(fā)展機遇，但國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)上與國外企業(yè)仍存在一定差距，這一差距在正極材料和隔膜等技術(shù)含量較高的領(lǐng)域尤為明顯，因此我國動力鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還需要經(jīng)歷技術(shù)和經(jīng)驗的逐步積累，并在此基礎(chǔ)上加以完善，實現(xiàn)產(chǎn)品的成熟穩(wěn)定。
作為電動汽車的關(guān)鍵零部件，動力鋰電是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關(guān)鍵部件之一，也是整車成本中占比最大的零部件，其成本占整車成本的一半。細(xì)分來看，正極材料、負(fù)極材料、隔膜及電解液四大關(guān)鍵材料的成本占電池成本的八成以上。
1、 正極材料
正極材料是動力鋰電最關(guān)鍵的材料，決定了電池工作電壓、壽命、容量、安全性和成本，其成本約占電池制造成本的30-40%。目前用于動力鋰電的正極材料有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰三種。其中錳酸鋰和三元材料是目前應(yīng)用比較廣泛的兩種，技術(shù)發(fā)展相對成熟，性能穩(wěn)定，相關(guān)技術(shù)主要掌握在日韓企業(yè)手中。磷酸鐵鋰因為成本較低且使用壽命長(充放電循環(huán)次數(shù)多)因此被業(yè)界認(rèn)為具有良好的發(fā)展前景，但目前由于技術(shù)原因能量密度偏低，核心技術(shù)主要掌握在加拿大魁北克水電和美國 A123 等企業(yè)手中?？傮w來看，三類材料各具特點，都具有一定的應(yīng)用場景和市場空間。
中國是當(dāng)前全球最大的正極材料生產(chǎn)地，但動力鋰電用正極材料的技術(shù)目前仍掌握在日韓及北美的企業(yè)手中。目前國內(nèi)正極材料企業(yè)有20多家，產(chǎn)品集中在適用于消費型鋰離子電池(應(yīng)用于手機和平板電腦等消費電子類產(chǎn)品)的低端正極材料產(chǎn)品上，形成了較嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，正面臨行業(yè)洗牌。部分國內(nèi)企業(yè)正在尋求動力電池正極材料方面的技術(shù)突破，目前有10家左右的廠家形成了生產(chǎn)能力。
2、 負(fù)極材料
與正極材料相比，負(fù)極材料發(fā)展相對比較成熟。商業(yè)應(yīng)用中石墨類碳材料是最廣泛應(yīng)用的材料，技術(shù)成熟，市場價格相對穩(wěn)定，但隨著動力鋰電對能量密度、功率、充電時間及穩(wěn)定性等性能的要求不斷提升，以鈦酸鋰為主的新型負(fù)極材料受到關(guān)注，但因為價格高昂，還沒有得到市場普遍應(yīng)用。預(yù)計隨著市場應(yīng)用的擴大，鈦酸鋰價格將會進入下行通道并得到廣泛采用。[!--empirenews.page--]
目前國內(nèi)市場上，石墨類負(fù)極材料技術(shù)較為成熟，已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，基本能夠滿足國內(nèi)市場需要，但隨著黑龍江、山東和內(nèi)蒙古等主要產(chǎn)地大量開采石墨，近期產(chǎn)能一直處于相對過剩狀態(tài)。深圳貝瑞特和上海杉杉是負(fù)極材料領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，兩者市場份額合計超過五成。其中，貝瑞特以天然石墨為主，是三星最大的負(fù)極材料供應(yīng)商;杉杉以人造石墨和中間相碳微球為主，主要客戶包括比亞迪、力神、東莞新能源、比克等國內(nèi)企業(yè)。
3、 隔膜
除正極材料外，隔膜也是鋰離子電池中技術(shù)含量及附加值較高的材料，其成本占電池成的20%-25%。目前日本及美國企業(yè)利用技術(shù)壁壘形成了寡頭壟斷市場，業(yè)內(nèi)前四大企業(yè)日本旭化成、美國Celgard、日本東燃和日本Ube壟斷了約75%的市場份額。
國內(nèi)市場上，以中科科技、星源材質(zhì)和金輝高科為主的一批國內(nèi)企業(yè)率先實現(xiàn)消費型電池隔膜的量產(chǎn)，2012年以后國內(nèi)市場開始進入產(chǎn)能釋放期，相關(guān)生產(chǎn)廠商超過35家。但是在高端的動力電池隔膜領(lǐng)域，外資企業(yè)仍占壟斷地位，國內(nèi)企業(yè)出貨量份額不足10%。盡管我國過去幾年中在隔膜生產(chǎn)上投入了大量資金，但受制于技術(shù)和設(shè)備因素，依然沒有實現(xiàn)高端產(chǎn)品的突破，反而造成當(dāng)前中低端市場產(chǎn)能過剩、價格戰(zhàn)頻發(fā)的情況。
4、 電解液
鋰離子電池的電解液由溶劑載體、電解質(zhì)鹽和添加劑組成，其中電解質(zhì)鹽是實現(xiàn)電解液導(dǎo)電功能的元素，是電解液的關(guān)鍵材料。六氟磷酸鋰是鋰離子電池最常用的電解質(zhì)鹽，具有電導(dǎo)率高、電化學(xué)穩(wěn)定性強、不符實鋁集流體(延長電池壽命)等優(yōu)勢。在2010年以前，六氟磷酸鋰由Stella Chemifa、關(guān)東電化學(xué)工業(yè)和森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷，2011年之后，國內(nèi)企業(yè)開始加速進入這一領(lǐng)域，國泰華榮、新宙邦和天津金牛等企業(yè)開始快速新建產(chǎn)能，目前已呈現(xiàn)產(chǎn)能過剩之勢。
電解液核心六氟磷酸鋰方面，我國企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)突破，擁有核心技術(shù)及量產(chǎn)能力，為電解液的發(fā)展提供良好空間。目前，國內(nèi)具備獨立生產(chǎn)六氟磷酸鋰能力的多家企業(yè)都在積極擴大產(chǎn)能，龍頭企業(yè)多氟多已于2014年投產(chǎn)2,000噸電解質(zhì)生產(chǎn)線，九九久也已建成投產(chǎn)400噸的電解質(zhì)生產(chǎn)線，新增1,600噸產(chǎn)能生產(chǎn)線也在建設(shè)中。
快速增加的六氟磷酸鋰產(chǎn)能已經(jīng)超出了市場實際需求。六氟磷酸鋰的全球需求量約為5,000噸，而行業(yè)整體產(chǎn)能已超過市場需求量的兩倍。事實上，產(chǎn)能過剩的負(fù)面效應(yīng)已經(jīng)顯現(xiàn)。六氟磷酸鋰的市場價格已由2010年的每噸33.5萬元降至2013年的每年16萬元。隨著產(chǎn)能在今明兩年集中釋放，預(yù)計六氟磷酸鋰價格將持續(xù)下降。
新技術(shù)存在替代效應(yīng)，投資動力鋰電需謹(jǐn)慎
作為汽車動力電池 中相對技術(shù)最成熟、商業(yè)應(yīng)用最廣泛的一類，動力鋰電相比傳統(tǒng)鉛酸電池和鎳鎘電池等具有能量密度較高、循環(huán)壽命長、充電時間較短、使用電壓高、污染較小和安全性高等優(yōu)勢。但是鋰離子電池也存在價格較高、快充放電性能差，存在過充、放電保護等問題，影響了其進一步發(fā)展和應(yīng)用。作為動力鋰電的競爭對手，燃料電池、空氣電池以及超級電容等都具有良好的應(yīng)用前景，能夠在一定程度上替代動力鋰電。
1、 燃料電池
燃料電池是一種把燃料和氧化劑中的化學(xué)能不通過燃燒直接轉(zhuǎn)化成電能的電池，一般由燃料極、空氣極以及夾在這兩極之間的電解質(zhì)構(gòu)成。工作時，燃料和氧化劑在電池內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，電子則通過外電路輸出實現(xiàn)供能。燃料電池已經(jīng)在航天及燃料發(fā)電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用。
目前最常見的燃料電池是氫燃料電池。相比動力鋰電，燃料電池具有充能較快(燃料加注僅需數(shù)分鐘)、續(xù)航里程長、無二氧化碳排放、適應(yīng)汽車配套設(shè)施等優(yōu)勢。但另一方面，氫燃料電池也存在制造成本高、關(guān)鍵材料稀缺、氫提純難度大、燃料成本高、儲存不宜等缺點。
在燃料電池領(lǐng)域，日本走在世界的前列，準(zhǔn)備開始大規(guī)模應(yīng)用。日本豐田公司已經(jīng)宣布在2015年要量產(chǎn)燃料電池汽車，日本政府也表示將會進行財政補貼。此外，德國奔馳公司也開始了燃料電池的量產(chǎn)準(zhǔn)備，預(yù)計其燃料電池汽車將于2017年上市。
2、 空氣電池
空氣電池是一類將高純度金屬與氧反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池。電池工作時，鋁、鋅、鎂等金屬與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的金屬氧化物，電流則通過外電路傳出。
空氣電池最大的優(yōu)勢是容量大及生產(chǎn)成本低。鋅空氣電池的實際能量密度已達到350至400Wh/kg，是鋰電池的2倍，而其理論能量密度超過1,300Wh/kg，仍有繼續(xù)提升的空間;空氣電池的原料鋁、鋅和鎂都是工業(yè)廣泛應(yīng)用的金屬，成本較鋰更低，含量也更為豐富。但是空氣電池存在密封困難、充放電速度較慢、電壓滯后且工作電壓低、自放電率較大等問題，技術(shù)發(fā)展也不甚成熟，離大規(guī)模應(yīng)用仍有一段距離。
目前，空氣電池仍處在試驗階段。美鋁公司和以色列Phinergy公司最近在位于蒙特利爾的維倫紐夫賽車場對一臺搭載了兩家公司聯(lián)合開發(fā)鋁空氣電池的電動汽車進行了測試，其續(xù)航里程可以達到994英里，約合1600公里。[!--empirenews.page--]
3、 超級電容器
超級電容器是一種電化學(xué)原件，通過極化電解質(zhì)來儲能，其工作原理與上述各類電池有很大不同。超級電容器在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，因此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，具有很長的使用壽命。此外，超級電容器還具有快速充放及工作溫度范圍寬等優(yōu)勢。另一方面，超級電容器的最大缺點是能量密度低，僅為一般電池的5%，不足以支撐汽車長時間的行駛。因此目前來看，超級電容器的主要潛在應(yīng)用場景是作為其他動力電池的補充，利用其快速充放的特點在剎車及啟動時提高汽車整體能量利用效率和行駛性能。目前，國內(nèi)已有廈門金旅等廠商搭配使用鋰離子電池和超級電容器來作為客車的動力電池裝置。
綜合來看，隨著各類燃料電池、空氣電池及超級電容器廣泛商業(yè)化應(yīng)用的到來，動力鋰電的市場空間將會受到一定沖擊。但考慮到各類電池的優(yōu)劣和技術(shù)成熟度，鋰離子電池與其他類型電池共同組成動力電池組合是未來比較可能的應(yīng)用方式。因此，就未來十五年來看，鋰離子電池仍是不可替代的，具有較大發(fā)展空間。國內(nèi)企業(yè)正在積極尋求突破國外技術(shù)壁壘，倘若能成功，則能夠促進國內(nèi)市場快速發(fā)展。
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