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分析 动力电池“成长的烦恼”

2020-07-13 浏览次数:1,865 次 全国能源信息平台

锂离子电池最初用来为索尼的便携式摄像机提供电源,经过三十多年的发展后,现在锂离子电池已经能够为特斯拉的车辆提供动力了。然而,在目前的全球性疫情期间,锂离子电池的高速发展面临考验。

行业人士预计,由于疫情对汽车业带来严重冲击,今年电动汽车的销量将大幅下降,因此充电电池的需求在今年将首次下滑。预计汽车制造商今年全年的电池需求将下降14%,这种下滑的趋势将持续到明年。

韩国LG化学以及通用汽车这些主要的电池制造商都已经下调了年度销售预期,其中LG化学为特斯拉供应电池。分析师预计,电池行业大幅度增加制造产能的计划将放缓。一些电池领域的初创公司正在消耗大量资金,希望在关键技术方面取得突破,但这些公司在筹集资金方面将面临更大的困难。

然而,从硅谷的实验室到中国时代新能源有限公司这家全球最大的电池生产商,人们对锂离子电池的长期前景仍然感到乐观。汽车制造商和公用事业公司表示,电池仍有望变得容量更大、价格更便宜、使用更普及,不仅会用在乘用车领域,还会用在其他运输方式、消费电子产品和大规模能源储存中。

尽管电池行业面临短期的压力,但宁德时代董事长曾毓群表示,长期来看,对电池仍有很大的信心。宁德时代在不到10年的时间里已经成长为行业领头羊,该公司2019年的销售增长了90%。

自2015年以来,锂离子电池的需求增长了一倍多,并且从2019年到2029年有望实现约九倍的增长速度。预计该行业的成本还将继续降低。在过去的十年中,电池价格暴跌了87%,使插电式电动汽车的价格几乎与内燃机汽车的价格相当。

这次疫情甚至可能被证明是一个机会,包括德国和法国在内的一些政府使用经济复苏资金来帮助汽车行业加快从内燃机汽车到电动汽车的转变,法国将向国内汽车行业提供约80亿欧元以支持电动汽车。德国的刺激计划包括提供给电动汽车行业的约56亿欧元资金,并要求加油站安装充电装置。法国总统马克龙5月26日表示,这是应对历史性形势的历史性计划。

还有其他的乐观形势。大众汽车6月16日宣布,对电池技术初创公司QuantumScape Corp.追加2亿美元的投资,该公司由斯坦福大学前研究人员创立,大众在2018年曾投资1亿美元。今年5月,大众还成为中国电池生产企业国轩高科的最大的股东。

总部位于芝加哥的能源投资基金Volta Energy Technologies的首席执行官杰夫·张伯伦(Jeff Chamberlain)说,现在能源行业正在向可再生能源发电和电动汽车转变,这种趋势不可逆转。张伯伦此前曾领导阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的能源储存计划,这家美国政府的实验室被视为将电池技术从研究转移到汽车领域的关键。

电池制造商也在三个关键领域迅速取得进展:电池寿命、容量和成本。宁德时代最近宣布,该公司将很快开始生产使用里程为200万公里(约120万英里)的电池,使用寿命约为16年。这将让该公司的电池遥遥领先于目前市场上的任何其他电池,普通电池的使用里程基本上为15万英里左右。

分析 动力电池“成长的烦恼”

 

全球电池需求预测

特斯拉和通用汽车都在开发里程达到一百万英里的电池,但两家公司都还没有明确说明什么时候能够准备好。通用汽车执行副总裁道格·帕克斯(Doug Parks)在花旗集团5月19日的活动中说,该公司的电池基本上达到了百万英里里程。帕克斯说,通用汽车在目前的一些产品中接近做到这一点。

特斯拉在6月8日的一份报告中说,目前美国的内燃机汽车在行驶约20万英里后报废,这意味着更长寿命的电池组可以大大延长汽车的使用时间,这对出租车或货车来说特别有用。更重要的是,消费者可以将行驶一百万英里后的电池组卖给其他车辆,从而抵消一些最初的购买成本。

特斯拉计划在几周后的“电池日”投资者论坛上提供有关电池创新的更多详细信息,这次活动原本定在4月举行,但由于疫情而被推迟。

投资者希望获得的一项重要信息是,特斯拉各种车型的电池的平均成本。特斯拉的数据通常为其他汽车制造商设定了追赶的标准,汽车电池仍占电动汽车总成本的30%左右。数据显示,技术发展和生产能力的快速提升已经使锂离子电池的价格大幅下降,从每千瓦时1000多美元降至2019年年底的平均每千瓦时156美元。

分析师表示,到2024年时电池行业的平均价格将可以达到每千瓦时100美元,这将让电动汽车与内燃机汽车之间的价格趋于一致。到2030年时,电动汽车的电池成本将进一步降低,下降的速度取决于技术进步和新技术。

每个电池都有三个关键部件:两个电极,即阴极和阳极,以及电解质,这通常是液体,让电池可以充电和放电。

一个关键的、尚未实现的突破是在电池的阳极中添加硅代替石墨。加州的Sila Nanotechnology Inc.表示,硅将让电池一次充电后使用的时间至少延长20%。戴姆勒是该公司的投资者之一。

Sila的首席执行官Gene Berdichevsky表示,这项技术正应用于将在明年上市的消费类设备中。他说,最快在2023年,这项技术也有可能用于某些跑车或豪华车,然后用于主流汽车,现在与他们合作的电池制造商有更多的工程资源,生产线上有能力试验更多新事物。

通过在普通汽车中将固态锂离子电池商业化,汽车电池在这个十年可以取得更大的进步。这样的发展将让电池组变得更小,降低安全风险并显著提高能量密度,使汽车充一次电可以行驶更远的里程。

固态电池技术摆脱了液体电解质,取而代之的是陶瓷、玻璃或聚合物等材料。作为这种技术研发方面的领头羊,丰田表示,固态电池技术有望在2025年之前实现商业化。

总部位于科罗拉多州的Solid Power Inc.已开始将其固态电池交付给汽车行业的潜在客户进行测试。在产品等待持续数年的验证时,这家初创公司可能会在筹集资金方面面临挑战。如果该公司能够挺过当前的经济低迷时期,那么电池产品将在2025年之后推出。

Solid Power的首席执行官道格·坎贝尔(Doug Campbell)表示,如果说在短期内筹集资金没有挑战,那就是在撒谎。

数据显示,那些能够承受短期压力的电池制造商将从以后的大量需求中受益,2040年之前,全球约31%的乘用车将是电池动力汽车,数量大约有5亿辆。

来自摩托车和滑板车等两轮车以及大规模能源储存的电池需求也出现快速的增长。上个月,在华盛顿州的摩西湖上空,一架经过改装的全电动塞斯纳飞机进行了首次飞行,这揭示了又一个潜在的电池需求领域。

长期的前景可以使电池行业放心。由于加州的部分地区仍需要隔离,包括通用电气金融危机时期的高管杰夫·伊梅尔特(Jeff Immelt)在内的Sila Nanotechnology董事会上个月举行了视频会议,讨论如何最好地应对疫情期间电池市场的低迷。

董事会的成员说,继续行动,在投资方面要深思熟虑,但是需要继续投资,现在还不是停下来的时候。

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