浅谈新能源汽车与动力电池材料的发展

期刊: 世界·建筑论坛 DOI: PDF下载

程丹

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西 柳州545007

摘要

新能源汽车已逐步走进人们的生活,作为新能源汽车的核心构成之一的电池,也得到了越来越多关注。随着新能源汽车市场的发展,金属锂、镍、钴等原料资源的价格变化,动力电池材料的发展,已被各界引起广泛的关注,也给汽车制造行业带来了新的变化。


关键词

新能源 动力电池材料

正文


AbstractNew energy vehicles are getting more and more important in people's lives. The power battery, which is one of the core components of new energy vehicles, also received more and more attention. With the development of new energy vehicle market, the price change of metal Li, Ni and Co, the development of power battery materials attracted extensive attention from all walks of life as well, and brought new changes to the automobile manufacturing industry.

key wordsNew energy vehicles,  Power battery materials.

 

1、引言

2022年的3月,朋友圈里充斥着各新能源汽车涨价的消息。在汽车行业工作了15年,第一次碰到,一个在售车型居然也能卖着卖着涨价。

311日的央视财经微博发布消息:某款新能源热销车型,因为高涨的成本压力,已出现价格倒挂现象,每卖出一台车亏损一万元左右。新能源汽车的核心部件是电池,电池占了新能源整车成本的大头,原材料碳酸锂又是电池的主要成分。据央视经济信息联播的消息,动力电池核心原料碳酸锂价格飙涨,已从每吨5万元涨到了50万元。

于是,3月份新能源开始了涨价的表演:

图片1.png 

120223月新能源汽车涨价一览

 

2、新能源汽车发展

根据工信部2021年汽车工业发展情况新闻发布会发布的消息:2021年,我国新能源汽车全年销售352.1万辆,同比增长159%,占全球新能源汽车销售量的74.3%,连续7年位居全球第一;全年生产新能源汽车354.5万辆,同比增长145.6%。中国品牌的新能源乘用车,也在新能源市场的快速发展过程中大放异彩。

回顾过去几年的发展:2016年我国新能源汽车的销售50.7万辆,到2021年全年销售352.1万辆,五年时间增长了6倍:

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22016-2021年中国新能源汽车产销量图

 

新能源汽车渗透率(新能源汽车销量在汽车销量总体中的占比),也逐步扩张到了2021年的14%,其中202111月和12月两个月的渗透率均超过20%。未来,按照2030年实现“碳达峰”的目标,新能源汽车的渗透率预计在2030年将达到50%(该预测数据摘自《中国新能源汽车市场洞察报告2021》)。

 

3、动力电池与电池材料

动力电池是新能源汽车的核心构成,为新能源汽车提供动力。目前,中国新能源汽车动力电池以锂离子电池为主,预计在未来相当长的一段时间里依然如此。锂离子电池具有容量大,电压高,循环性能好等优越性能。

动力电池的构成主要有四个,分别是正极材料、负极材料、电解液和隔膜,合称为“四大核心材料”,他们也是构成动力电池总成本的主要部分。此外,动力电池成本还包括:电池单元生产、电池组组装、其他材料、管理系统、测试和运输等。

在动力电池的“四大核心材料”中,正极材料的成本是最大头的部分,达到了28.27%,是动力电池构成中最关键的角色。正极材料由碳酸锂和各种对应的前驱体材料构成。其中,碳酸锂的价格呈上升态势,开篇提到碳酸锂价格飙升近10倍达到50万元/吨;前驱体材料价格也同样,近期伦敦镍事件,一日之间镍价从2万美金/吨上升到5万多美金/吨。

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32021-2022电池级碳酸锂价格变化

 

目前商业化应用于电动汽车的正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂以及镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)两种三元材料。国内新能源汽车主流用正极材料为磷酸铁锂,如比亚迪和上汽通用五菱的新能源汽车;以特斯拉为代表的新能源汽车企业主流用正极材料为三元材料。

动力电池成本中负极材料占比6.85%,负极材料制造所需的资源即石墨。电池制造成本中电解液占比7.93%,主要由溶质(六氟磷酸锂)、溶剂和添加剂构成。不同动力电池产品对隔膜材料的用量同样也有较大差异,以磷酸铁锂电池为例,电池制造成本中隔膜占比7.67%

 

4、电池材料发展

动力电池的发展最主要的目标是确保安全性的同时,尽可能的提高能量密度和使用寿命,降低成本。目前电池正极材料和动力电池生产厂商,都在积极的研发降低钴含量或“去钴化”,研发高镍三元锂电池,既降低成本又提高动力电池能力密度。

“镍”比例的提高,其功能是可以提高电芯的能量密度,但是带来的弊端是热稳定性降低;“钴”比例的下降,其价值是可以大幅降低电芯的原材料成本,但是带来的弊端是快充速度降低。

根据GGII统计,2021年全球高镍三元正极材料出货量为30.9万吨,同比增长120.71%,占三元正极材料总出货量的41.76%,高镍化呈现愈发明显的趋势,高镍化三元技术路线将持续成长为长续航车型的主流技术方向。

为满足下游市场增长需求,正极材料企业都在积极扩充三元材料产能,其中高镍正极材料成为上述企业新建产能项目的重点。如,容百科技在湖北鄂州基地、贵州遵义基地和韩国三地同时扩建,将高镍产能从2021年初的4万吨/年提高到同年末的12万吨/年,其中湖北鄂州成为全球产能最大的高镍三元材料生产基地,产能突破10万吨/年;格林美与韩国正极材料供应商ECOPRO BM签署了两份供货协议,ECOPRO BM将于2021-2026年向格林美采购合计82.6万吨高镍三元前驱体,为格林美高镍前驱体市场份额增长奠定了基础;同时,中伟新材料高镍前驱体出口业务也持续增长,国际市场占比进一步提升,公司现有产品高镍系占比已经超过80%,供给国外的需求超过国内。

2021电池日上,特斯拉掌舵人马斯克公开了其含镍量100%的超高镍终极状态电池。在高镍电池赛道上,中日韩头部电池企业,包括宁德时代、松下、LG能源、三星SDISKI等头部选手,已经大规模量产供应镍含量超过80%的电池,并将目标对准了镍含量90%以上的超高镍电池,甚至完全无钴的高镍电池,并且制定较为明确的量产计划表。

高镍电池材料和高镍电池市场的竞争也将进一步升级,从而带动高镍电池产业链的快速发展。

 

6、结语

新能源汽车在“碳达峰、碳中和”的背景下,已成为全球的发展共识,其快速发展对锂电池全产业链的发展壮大将提供广阔的市场空间。

电池材料和技术等方面的不断创新,才能持续推动电动汽车产业的发展。掌握了电池核心技术的企业也就掌握了产业的话语权,为电动汽车行业带来新的增长动能。

 

 

 

【参考文献】

1,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》——国家发展和改革委员会,2021/11/01规划司文件

 

2,《中国新能源汽车市场洞察报告2021

 

3,《动力电池有哪四大原材料,你知道吗?》——汽车观察家,2018-8-20

 

4,《宁波容百新能源科技股份有限公司 2021年年度报告》

 

 


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