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动力锂离子电池在新能源汽车销量爆发式上升之下,也迎来了装机量爆发的“高光时刻”,其发展前景一片光明。面对全球碳排放的目标,动力锂离子电池产业链可持续发展尤为重要。如何平衡碳排放目标与可持续发展,对动力锂离子电池业来说也是考验。
十二月二日,我国电动汽车百人会2021年度媒体沟通会在北京举办,会上我国科学院院士、我国电动汽车百人会副理事长欧阳明高做了以《推动新能源汽车可持续上升》为题的报告。报告通过汽车整车技术、电池可持续发展、充换电和电动汽车智慧能源、氢燃料与燃料动力锂电池四个方面介绍了新能源汽车的发展情况,其中,对动力锂离子电池业发展的思考值得我们关注。
动力锂离子电池技术成熟为电动汽车销量爆发打下基础
2021年新能源汽车市场进入爆发式上升阶段,新能源汽车销量和渗透率呈现出逐月快速上升的趋势。行业数据显示,2021年一月至十一月我国市场新能源汽车销量达到299万辆,预计2021年全年销量将达到330万辆。欧阳明高预计,2022年我国新能源汽车销量会达到500万辆。
作为电动汽车核心零部件的动力锂离子电池,其技术持续改进,成本下降,电池系统结构设计持续创新,刀片、CTP等创新工艺大规模应用,磷酸铁锂离子电池技术不断成熟等因素,为新能源汽车上升打下了坚实的基础。
欧阳明高表示,基于对新能源汽车长续航的需求,动力锂离子电池还是朝着高比能的高镍三元锂离子电池,或是固液混合的高镍三元锂离子电池,从根本上提升动力锂离子电池的能量密度来改进。
当新能源汽车进入激烈竞争时期,电池技术的提升对我国新能源汽车竞争将起着重要用途,目前我国的电池技术在国际上占据领先地位。欧阳明高表示,我国的电池产业链较为完整,全球70%的电池产量在我国,短时间之内我国的动力锂离子电池产业竞争力难以被撼动。他同时指出,不过,其他国家也没有放松对电池技术的攻关,日本、美国等国家大力支持以固态电池为代表的新一代高性能动力锂离子电池,“但是全固态电池技术产业化并对市场格局出现重要影响估计还要10年左右,我国电池领域研发队伍规模在全球遥遥领先,年轻人才辈出,只要不断努力,我相信最终我国是能够走在前头的。”
装机量新增引发全产业链实现可持续发展
当前,随着新能源汽车产销的上升,动力锂离子电池的装机量也随之爆发,2021年一月到九月我国市场动力锂离子电池共装车92GWh,全年预计将达到150GWh。欧阳明高表示,预计到2025年我国市场动力锂离子电池装车将在600GWh左右,2030年在1500-2000GWh。基于新能源汽车保有量,可以预测我国车载电池的总保有量,预计2025年将超过2000GWh,2030年会超过7000GWh,2035年会超过15000GWh。
由于电动汽车市场火爆,刺激上游电池公司也在快速扩产。欧阳明高表示,当前动力锂离子电池业已进入供不应求的时期,据统计我国动力锂离子电池规划产量2023年将达1000GWh,2025年接近2500GWh。
同时,产量快速膨胀,刺激电池产业上游材料周期性涨价,引发整个行业对原材料资源紧缺的担心。有关锂矿、钴矿、镍矿等储藏来看,全球锂资源经济可采储量为2100万吨,总勘探储量是8600万吨。欧阳明高表示,“总勘探储量近年还在不断新增,原材料问题似乎不大。”
行业的担心也不无道理,钴资源储量有限和全球资源分布不均衡,才是行业担心的重点。钴资源,经济可开采储量也只有710万吨,全球资源分布极不均衡,钴矿的2/3是依赖于非洲的刚果(金);锂矿的3/4分布在澳大利亚、智利、阿根廷等国家;镍矿的一半依赖于印尼和俄罗斯。
值得注意的是,电池“碳足迹”也非常值得引起重视。据欧阳明高介绍,不同类型的电池,其生命周期碳排放量各异。以三元高镍811锂离子电池为例,每千瓦时全生命周期碳排放大约是87公斤。三元电池相对碳排放比较高,重要原因在正极材料。前躯体和正极材料制备的碳排放就占了三元电池总排放的一半。磷酸铁锂离子电池全生命周期碳排放相比三元NCM811电池约少了三分之一。
为解决电池碳排放问题,目前国内多家电池公司将产量向西部转移,比如四川、贵州、云南、青海等地,充分利用西部地区的“绿电”资源。比如四川省的电池产量规划已达到500GWh,其中,宜宾就有160GWh。
电池技术路线进入多元化发展时代
尽管当前动力锂离子电池处于主流地位,但其也有覆盖不到的地方。搭载动力锂离子电池的电动汽车,在国内分布不均衡,大多集中在长城以南、中部及东部地区。长城以北,西部和西北部地区,则分布不多。
对此,近年来逐步进入大众视野的氢燃料动力锂电池,以其原料储存丰富、低碳清洁,可大规模商业化量产等特点,与动力锂离子电池共同存在于新能源汽车市场。二者若能形成互补的形式,将会大大提升新能源汽车在汽车行业的布局,可以更好更快实现碳排放减轻的目标。
欧阳明高表示,氢燃料动力锂电池技术的突破,较动力锂离子电池晚了差不多十年时间,目前氢燃料动力锂电池成本正处于快速下降时期,将迎来爆发。氢燃料动力锂电池已经进入大规模商业示范阶段,国家财政部等5部委已启动全国氢燃料动力锂电池汽车应用示范工程。比如,北京近期正在推行燃料动力锂电池汽车“冬奥氢能出行”示范项目。
欧阳明高同时指出,氢能电动汽车布局还要顾及到:坚持清洁低碳的目标,以技术创新实现氢能科技的新突破。以市场主导,因地制宜布局氢能,克服氢能现在存在的困难和短板等方面。
要注意的是,现在的动力锂离子电池市场进入爆发时期,其主导地位在短时间之内难以撼动,氢燃料动力锂电池也会趁机发展,但其体量和规模甚至技术、人才储备方面,都无法与锂离子电池主体竞争,使得我国动力锂离子电池市场形成以锂离子电池为主、氢燃料动力锂电池为辅的市场格局,呈现出百花齐放的多元化发展趋势。
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