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锂电池回收背后的江湖

2019-11-13 05:36:44    84次浏览

能源问题,将成为21世纪的核心问题之一。对清洁能源的使用,已经成为世界各国努力追求的目标,而锂离子电池,以其强大的综合性能,以及不断降低的成本,成为新能源中广受追捧的热点。

锂电池回收说到锂离子电池,就不能不提锂离子电池的先驱古迪纳夫(JohnB.Goodenough),1996年,他和Padhi发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸铁锂(LiFePO4),比传统的正极材料更具安全性,尤其耐高温,耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。

23年以来,磷酸铁锂电池在各方面大行其道,是应用最广泛的锂离子电池之一。但是磷酸铁锂电池的缺陷也是很明显的:和现在新兴的三元锂电池相比,磷酸铁锂在续航里程上并不占优势。

反观三元锂电池,作为冉冉升起的新星,能量密度可达,对于续航里程有要求的纯电动汽车,其前景更广,是目前动力电池主流方向。不过致命的缺陷是,随着多起使用三元电池电动车自燃事故的发生,其安全性引发了各界的广泛担忧。在深圳,电动物流车仅在2018年就烧了5辆,其中4辆是电池自燃。

三元锂离子电池之所以自燃事故频发,一个很重要的原因是,虽然镍配比增加,有效提高了锂电池的续航里程,但也会使其对高温的耐受能力大大降低(200℃就可能发生失控),若非聪明可靠的温控管理系统,一旦电池内部不稳定,容易造成电池爆炸,甚至引发火灾。

相比之下,磷酸铁锂的热稳定性是目前车用锂电池中的:当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,因而基本不会存在自燃的问题。据近日中国国际电动汽车安全技术创新大会上发布的数据统计,2018年1~9月国内见报的21起电动车自燃事故中,只有两起用的是磷酸铁锂电池,三元电池则占到12起。

虽然有着潜在的安全隐患,但是三元锂电池组体积小,重量轻,充电快还耐用,在低温下的性能优于磷酸铁锂电池,再加上现在的电池管理系统比较先进,使得爆燃成为低概率事件,因而很快就成为了主流的动力电池组。

2017年以前,磷酸铁锂的市场份额高达70%,但在2017年及2018年,磷酸铁锂市场份额分别降至45%和39%。中汽协数据显示,在2019年1-6月份,磷酸铁锂的市场份额进一步下降至32%。

公开数据显示,高镍的NCM811材料每克质量所含电量(克容量)能够达到190mAh/g,显着高于钴含量更高、国内目前最主流的NCM523。此外,有关政策补贴条款,对锂电池要求的不断提高,也倒逼企业想尽一切办法提高锂电池的性能,而性能更好的三元锂电池自然后来居上。

其中,就技术上而言,日韩两国起步早,因而在技术上有着领先优势,但中国的企业把握住了政策的红利(在2018年之前,新能源汽车补贴只针对国产电池企业,日韩企业则被排除在外),因而也取得了一定的优势。

锂电池回收目前放眼全世界,松下最早以圆柱形电池的形式,真正解决了高镍三元材料动力电池的大规模生产应用问题。在美国产特斯拉Model3采用的21700圆柱形电池上,松下实现了单体电芯能量密度300Wh/kg的指标。

不过松下对特斯拉的电池独家供货商地位可能不保:随着特斯拉在上海工厂的落地,据彭博社援引消息人士的报道称,特斯拉已同意从LG化学购买电池,并将其用于上海工厂生产的Model3汽车。

和松下电池相比,LG的电池研发能力似乎要稍逊一筹:仅仅计划于2018年小规模生产用于电动公交车的NCM811圆柱形电池,至于乘用车使用的软包电池,只是计划2-3年内实现712三元软包的规模化应用。

和国外的企业相比,国内的锂离子电池生产企业则显得别有一番天地:虽然起步晚,但后发力量足,涌现出宁德时代、比亚迪这样的头部企业,为行业的发展贡献了“中国力量”。也为中国的锂电池行业在国际上争得了一片天地。

不过和日韩相比,中国本土企业在三元锂电池上也有一些明显的劣势。

首先是资源方面:三元锂电池中必须的钴和镍元素,都是中国极为缺乏的资源,其中,中国钴的使用量90%以上都需要进口;其次是成本方面:国内企业的技术严重受制于日韩企业,规模也远不如日韩企业巨头,因而在补贴逐渐减少,外企全面入局之后,未来的生存将面临严峻的局面。

与中国动力电池相比,日韩动力电池的技术及稳定性都具有更大的优势。如SKI正准备研发全新一代NCM(镍、钴、锰)电动车电池电芯,三种金属材料的配比为9:0.5:0.5,镍金属含量越高意味着车辆续航里程越大,而国内绝大多数电池厂还没有研发出8:1:1的电池,宁德时代也从2019年才开始批量供应NCM811体系。

而相比之下,磷酸铁锂电池在安全性和循环寿命上相对于三元锂电的绝对优势,正是中国新能源汽车关键要素所在和发展所需。只要明确其发展地位,加大投入,固化这一优势,中国新能源汽车就完全有弯道超车的可能。

锂电池回收而其中的比亚迪,更是一家特立独行的企业。比如,在三元电池称雄的当下,它虽然也有过妥协,但依旧没有放弃传统的磷酸铁锂电池,并以实际行动,让磷酸铁锂的技术重新发扬光大。

这家公司的磷酸铁锂,已经发展到什么程度了呢?据8月22日该公司投资交流会上,创始人王传福透露出的“重磅”消息:

比亚迪将于明年5-6月份推出的全新一代铁锂电池,体积比能量密度将提升50%,寿命长达8年120万公里,成本还可以节约30%。

豪言壮语的背后,是比亚迪“不忘初心”,坚持研究磷酸铁锂路线所带来的自信。下面扑克君就带大家走进历史,探寻王传福的这份自信来自何方。

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