破解動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展“密碼”

文 / 本刊記者 鄭雪芹

我國動力電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)提質(zhì)升級，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了較大突破，但同時也面臨著國際競爭、綠色低碳等方面的挑戰(zhàn)。如何保持先發(fā)優(yōu)勢，成為業(yè)界共同關(guān)注的話題。

“動力電池——前瞻突破，引領(lǐng)發(fā)展”主題論壇現(xiàn)場

11 月10 日-12 日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會和武漢市人民政府共同主辦的“2023 中國汽車供應(yīng)鏈大會暨第二屆中國新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)大會”在武漢經(jīng)開區(qū)舉辦。本屆供應(yīng)鏈大會以“踔厲奮發(fā)，攻堅克難——打造安全、韌性、綠色汽車供應(yīng)鏈”為主題，設(shè)置了“1 場戰(zhàn)略峰會、1 場大會論壇、9場主題論壇”共11 場會議，圍繞供應(yīng)鏈安全與布局、新型汽車供應(yīng)鏈打造、傳統(tǒng)供應(yīng)鏈升級、全球化發(fā)展等熱點話題進(jìn)行深入交流與探討，尋找構(gòu)建世界一流汽車供應(yīng)鏈的對策、方法和路徑。

其中，在11 月11 日下午舉辦的“動力電池——前瞻突破，引領(lǐng)發(fā)展”主題論壇上，多位業(yè)內(nèi)專家和企業(yè)高層圍繞著動力電池產(chǎn)業(yè)的政策、趨勢、市場前景，以及電池技術(shù)和安全等行業(yè)重點、熱點關(guān)鍵問題開展了充分的交流和分享，凝聚行業(yè)發(fā)展共識，共探行業(yè)發(fā)展的新思路、新趨勢。

動力電池產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢

在全球范圍內(nèi)，我國目前已初步建立起動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)先優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)體系不斷完善，競爭力日益增強。但與此同時，我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展也存在著一些風(fēng)險和挑戰(zhàn)。

具體到行業(yè)和企業(yè)來看，中銀國際證券新能源行業(yè)首席分析師武佳雄認(rèn)為，動力電池行業(yè)有四重壁壘：首先，行業(yè)壁壘較高，資金投入較大，從全球范圍來看，集中度都處于非常高的水平；其次，技術(shù)更新迭代較快，短短幾年的時間已經(jīng)經(jīng)歷了磷酸鐵鋰升級到中高鎳三元、高鎳三元等；第三，客戶的綁定較深，一款車一旦確定了一個供應(yīng)商，就不會輕易更換；第四，規(guī)模經(jīng)濟效益特別強，往往產(chǎn)能越大，平攤單位成本越低。

上述四重壁壘導(dǎo)致后進(jìn)入者很難與先發(fā)企業(yè)進(jìn)行競爭，但同時也形成了一個比較好的競爭格局，即市占率一直在往頭部企業(yè)進(jìn)行集中。從全球范圍來看，去年全球前五家企業(yè)的市場份額達(dá)到了76%，今年前三季度更是高達(dá)79%。其中，中國電池企業(yè)保持領(lǐng)先優(yōu)勢，基本上接近全球的6 成?？傮w來看，國內(nèi)目前的格局是“一超多強”。

盡管我國動力電池行業(yè)有著多重先發(fā)優(yōu)勢，但仍面臨著產(chǎn)能過剩等問題。據(jù)預(yù)測，到2025 年，中國需要的動力電池產(chǎn)能約1T 到1.2T，但是目前行業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)達(dá)到4.8T。與此同時，今年電池價格呈現(xiàn)大幅下降的趨勢，武佳雄認(rèn)為行業(yè)的高庫存以及產(chǎn)能的過剩放大了其價格的下跌，一場價格戰(zhàn)在所難免。

由此判斷，降本和技術(shù)仍然是電池行業(yè)未來發(fā)展的主題。武佳雄建議企業(yè)必須要持續(xù)不斷去降低成本、優(yōu)化成本，進(jìn)而保持盈利，才能夠穿越這輪產(chǎn)能過剩帶來的周期性波動。另一方面，技術(shù)革新帶來的產(chǎn)品體驗最能獲得車企的青睞，比如今年寧德時代推出的神行超充電池、麒麟電池在車企里面都獲得了非常好的口碑，未來電池企業(yè)仍需要不斷地去找準(zhǔn)車企的痛點，找到車企需要的產(chǎn)品，才能夠不斷去提升自己產(chǎn)品的競爭力。

蜂巢能源科技股份有限公司董事長辦公室總經(jīng)理趙津爽認(rèn)為，動力電池未來的技術(shù)路線及發(fā)展趨勢有四個方向：一是追求極致的安全性；二是快速持續(xù)提升快充；三是追求極致成本；四是追求極致的高能量密度。為滿足這些需求，在電池端主要是通過大圓柱、熱電分離提高電池或者整車電壓平臺，比如從400 伏提升到800 伏，以及低成本鈉電、去鈷，包括C2P 這種電池包層面的優(yōu)化，以及在制造工藝方面的優(yōu)化來進(jìn)行技術(shù)提升。

結(jié)合自身的實踐，趙津爽認(rèn)為未來動力電池的技術(shù)方向主要是短刀鐵鋰+三元大圓柱，在800伏市場上低成本會成為主流趨勢，未來鐵鋰會超過70%?；谶@樣的需求和判斷，蜂巢能源在產(chǎn)品規(guī)劃上，將通過動儲全域平臺化、鐵鋰短刀化的方式規(guī)劃電芯產(chǎn)品。

究竟什么樣的技術(shù)才有機會、有能力去推動下一個動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的周期？廣州凌頂能源科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO 梅驁認(rèn)為，從汽車行業(yè)和動力電池發(fā)展歷史來看，大概有兩個要素：第一個是不以犧牲性能為代價而降低成本的電池技術(shù)，實際上就是繼續(xù)提升性價比；第二個是圍繞材料和結(jié)構(gòu)為底層的創(chuàng)新技術(shù)。滿足這兩個條件，才能成為有機會推動下一個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)。

深藍(lán)汽車科技有限公司動力電池開發(fā)總監(jiān)牟麗莎站在用戶的角度，認(rèn)為當(dāng)前動力電池用戶比較關(guān)心的一些痛點是在安全、成本、續(xù)航，以及補能便捷性等方面。電池企業(yè)需要根據(jù)用戶的痛點重點研究以下問題：如何解決低溫、高速場景下對續(xù)航的影響？如何通過高壓快充解決用戶補能便捷性？如何通過云端大數(shù)據(jù)電池管理保障用戶最基本的安全問題？如果這些問題解決了，動力電池產(chǎn)業(yè)將迎來更好的發(fā)展前景。

下一代電池誰能脫穎而出？

在對下一代動力電池技術(shù)的研究與探索中，氫燃料電池是一種備受關(guān)注的技術(shù)。氫燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其最大的優(yōu)點是能夠通過燃料和氧化劑的反應(yīng)來產(chǎn)生電能，而不需要進(jìn)行充電。同時，氫燃料電池的能量密度高、充電速度快、使用壽命長，且具有較高的環(huán)保性。然而，氫燃料電池的制造成本較高，同時其運行所需的氫氣和氧化劑的供應(yīng)也需要得到有效的保障。

為了平衡上述矛盾，上海重塑能源集團(tuán)股份有限公司總監(jiān)鄒華認(rèn)為，我國氫燃料電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)立足于商用車，并解決三個核心技術(shù)問題：第一，要研發(fā)面向高經(jīng)濟性的系統(tǒng)設(shè)計和控制技術(shù)；第二，解決高寒的冷啟動和無損的低溫啟動問題；第三，要搞定長壽命，使其更適合在商用車上的應(yīng)用。

事實上，針對燃料電池技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)在不斷突破中。單從功率來講，燃料電池系統(tǒng)從當(dāng)初30 千瓦、40 千瓦，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了260 千瓦，其中180 千瓦今年就能量產(chǎn)。其壽命已經(jīng)達(dá)到3萬小時，功率密度也在不斷提升。所以，燃料電池只要搞定了大功率、長壽命、低溫冷啟動這幾個方面，在性能上就可以和傳統(tǒng)的柴油機相媲美。

除此之外，固態(tài)電池也是最受關(guān)注的下一代動力電池技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，固態(tài)電池具有更高的能量密度和更快的充電速度。同時，由于其采用固體電解質(zhì)，安全性也得到了極大的提高。然而，固態(tài)電池的壽命和穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提高，同時其制造成本也需要得到有效控制。

極致的高能量密度和極致的高安全性是動力電池發(fā)展的關(guān)鍵方向，國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責(zé)任公司副總經(jīng)理王建濤認(rèn)為，這些方向都可以通過全固態(tài)電池得到實現(xiàn)。固態(tài)電池從安全性、能量密度、長循環(huán)壽命等角度，都可以引發(fā)下一代的電池革命。

但不同于燃料電池，目前全固態(tài)電池仍然僅僅處于產(chǎn)業(yè)化的前期技術(shù)積累階段，還有很多挑戰(zhàn)，包括關(guān)鍵材料、界面匹配、電極設(shè)計、工藝選擇，甚至在全固態(tài)電池制備的關(guān)鍵核心裝備方面都沒有完全解決。

另外，對于全固態(tài)電池的成本也是一個非常重要的問題，大家普遍認(rèn)為全固態(tài)電池在成本上一定比液態(tài)要貴，因為它的電解質(zhì)材料比液態(tài)貴，電解質(zhì)材料用量比液態(tài)多，固態(tài)電解質(zhì)材料鋰含量比電解液中鋰占比要高，這些都是未來控制成本需要重點考慮的。

還有，全固態(tài)電池因為沒有液態(tài)作為界面潤濕劑或者過渡界面，所以界面問題一直都是全固態(tài)電池研發(fā)中比較難的問題。目前大多數(shù)研究機構(gòu)主要集中在關(guān)鍵材料的開發(fā)和界面的研究。所以從這些難題來看，未來全固態(tài)電池想要在2027 年實現(xiàn)規(guī)?；?，需要攻克的難題非常多。

合肥學(xué)院教授、安徽省鋰離子動力與儲能電池產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研究中心主任楊續(xù)來對“可重構(gòu)電池技術(shù)”進(jìn)行了研究。他認(rèn)為，如果電池技術(shù)確實能夠做到可重構(gòu)，大量使用電子元器件，用開關(guān)的方式，通過電路來控制，那么不管是新的還是舊的，不同類型的電池完全可以混在一起用，將會徹底解決傳統(tǒng)串聯(lián)、并聯(lián)模式中存在的電池一致性問題。尤其是對于儲能領(lǐng)域更是重大突破，動態(tài)可重構(gòu)電池儲能技術(shù)有望提升電池儲能系統(tǒng)的安全性和能量效率，為構(gòu)建大規(guī)模、長壽命、低成本電池儲能系統(tǒng)提供了全新的路徑。

對動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，離不開動力電池的有力支撐。近年來，我國動力電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)提質(zhì)升級，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了較大突破，但同時也面臨著國際競爭、綠色低碳等方面的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，新能源汽車發(fā)展對動力電池技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量性能，以及動力電池產(chǎn)業(yè)協(xié)作提出了更高要求。

對此，中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長楊中平提出了三點建議：一是加強動力電池產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作，整車企業(yè)在供應(yīng)鏈管理中，加強與材料供應(yīng)商、電池生產(chǎn)企業(yè)之間的溝通與合作，以實現(xiàn)優(yōu)化資源配置和提升整體效率的目標(biāo)；二是堅持創(chuàng)新驅(qū)動，做好下一代電池技術(shù)的儲備，實現(xiàn)電池與整車更好的集成，重點關(guān)注固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)、新材料體系電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；三是促進(jìn)動力電池綠色低碳發(fā)展，加強頂層規(guī)劃，從電池的前端設(shè)計就要考慮到后端的回收利用，同時加快構(gòu)建適合中國國情的動力電池碳足跡評價體系。

現(xiàn)階段，我國動力電池產(chǎn)業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢來之不易，那么下一步應(yīng)該怎么去鞏固和發(fā)展？中國汽車技術(shù)研究中心有限公司中國汽車戰(zhàn)略與政策研究中心副主任方海峰提出了四點建議：第一，建議整個行業(yè)進(jìn)一步加強資源保障，多措并舉提高鋰鎳鈷等資源安全保障能力，合理開發(fā)國內(nèi)資源，同時引導(dǎo)布局海外資源，創(chuàng)新研發(fā)新型材料，加強資源再生利用和關(guān)鍵資源戰(zhàn)略儲備。

第二，建議進(jìn)一步強化技術(shù)創(chuàng)新，加強動力電池包括關(guān)鍵原材料前瞻技術(shù)攻關(guān)，加大基礎(chǔ)材料技術(shù)攻關(guān)支持力度。全面加強新一代動力電池技術(shù)突破，鼓勵先進(jìn)企業(yè)加快在國內(nèi)國外一些相關(guān)專利的布局。

第三，推動綠色循環(huán)，加快完善動力電池綠色循環(huán)體系建設(shè)，發(fā)揮舉國體制的優(yōu)勢，制定更加有約束力的循環(huán)利用政策法規(guī)，加強相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)出臺，強化全生命周期碳核算，以碳足跡為核心的國際動力電池法規(guī)將對我國動力電池產(chǎn)業(yè)國際化產(chǎn)生重大影響，需要全行業(yè)足夠重視。

第四，建議進(jìn)一步拓展國際合作，支撐動力電池優(yōu)勢企業(yè)全面深入?yún)⑴c全球市場競爭，加強國際化發(fā)展支持引導(dǎo)，全面加強全產(chǎn)業(yè)鏈國際化布局，推動標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同和國際互認(rèn)。

資源的回收再利用是動力電池體系中非常重要的一環(huán)，全球多個國家都在通過立法來指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)建立回收循環(huán)經(jīng)濟體系。我國雖然已經(jīng)初步形成了一些法律體系和市場環(huán)境，但是相對來說還比較薄弱。中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長李邵華建議更多的動力電池企業(yè)，包括整車企業(yè)，能夠從技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)等環(huán)節(jié)和資源回收企業(yè)進(jìn)行更充分的合作，來提高資源的回收再利用率。

武漢動力電池再生技術(shù)有限公司總經(jīng)理助理李曉龍對此深有感觸。他認(rèn)為，做好電池回收，循環(huán)再造原材料，未來可以成為化解資源瓶頸的有效方式之一。電池回收企業(yè)可做的事情很多，如針對退役電池可以做梯次電池開發(fā)，對收回來的原材料可以進(jìn)行材料端的再造，在ESG 碳足跡等方面還可以為企業(yè)提供一些技術(shù)支持。