近期LG化學要舉辦一次公開的競賽,面向鋰電池的各個方向。這次是拿出了10萬美金的現金獎金,以后續的投資(190萬美金的投資,這個是明面上的數字)和合作為籌碼,在全球范圍內征集電池領域相關的創業公司,涵蓋電池材料、電池管理、設計&制造&工藝還有回收和再生等四大方面。從某種意義上來看,在動力電池領域,全球范圍內的競爭已經區域白熱化,幾家領先的企業都在實際中落實車企的電動汽車項目,逐步把產能拉上來,電池裝配到整車上去,還要為下一步未來所考慮,特別是未來車企在產品價格、產品需求上面的一些內容。
圖1 LG的電池挑戰賽
從現有的狀態來看,幾個企業都在現有的產品的路線上進行演進,主要在正極材料上做文章,在能量密度、縮減成本提升充電性能這三方面做平衡。LG化學的電池路線圖非常明確。該公司專注于NMC 811陰極材料,借此鞏固其在電池市場的領先地位。此外,該公司的電池能量密度較高,成本較低。在軟包的演進路徑上,LG和SK都是在622體系下做生產,逐步提高鎳嘗試712再過渡到811體系。而2-3年后則采用更高比例的鎳。SDI和松下的路線是不斷改良NCA,降低鈷的含量進一步降低成本。
圖2 現在主流的電芯關鍵材料演進路徑
由于電池級別的材料研發時間比較長,整車段的要求是比較高的,這就形成了一個基于電化學體系進步開發的迭代速度,比產業界所期望的來得更慢一些。從整個事情來看,韓國電芯的相對領先地位,是由韓國的材料研究、設備工藝還有電芯研究綜合保證的,在投入很多年以后逐步積累起來的。而目前來看,這個演進速度并不夠,車企投入巨資準備電動汽車的產能,也在加大對電池企業的期望,而電池開發的時間成本是很長的。
l 韓國的電池產業是圍繞國有研發中心,電芯制造業、材料企業和電池設備廠家整個產業鏈協同為基礎的
l 這個產業鏈基礎,加上在后端有限的電芯企業形成了比較大的合力,不同企業選擇不同的技術路徑進行突破,分別在圓柱、軟包和方殼三個方向投入相對均勻
圖3 韓國鋰電池產業的分布
電芯企業參與風險投資:電芯企業,通常并不參與初創電池企業的投資工作,但是現在這個現狀開始轉變了。前段時間,LG化學正把加入了對Enevate的投資中,Enevate是研發通過硅基的鋰離子電池的初創公司,在CES獲得過大獎,各種融資加起來也要有7400萬美金的規模了。以往,我們很難想想這家企業會和LG化學聯系起來。Enevate的核心的工藝是商業模式也是通過負極材料來提高現有電池的特性,以硅為主材的陽極作為專有的活性物質薄膜,其硅含量高達70%以上。
圖4 Enevate的歷程
這些電池的實際規格未知,根據目前的信息來看,以4Ah為主,做了一部分的樣品電芯,主要展現了低溫特性、快充能力等特性。LG選擇投資,也等于給了我們兩種希望,一個是確實在這樣的嘗試中,未來的動力電池可能可以用這些材料來改進電芯的特性,也看到這些初創的以研究課題為中心的電池材料企業,可以為大的電池企業所用,有投資價值;而且不一定要完全把自己做到一個大型材料企業或者大型電池企業,就能體現出自身的回報,這對于未來電池方面的創投,還是比較關鍵的,我們看到了一輪低落期。
圖5 測試電芯的情況
我們也可以理解目前的情況,目前隨著新一輪車企對于電動汽車的投入,現在歐美對于鋰電池的研究進入軌道,比較多的研究開始轉入創業期,而尷尬的發現一個事實,歐美的電池企業基本進入小規模工業應用,而在投入巨大的動力電池行業無能為力。全球目前的動力電池的產能大部分都集中在東南亞,這就造成了創新企業和領先的工藝電池企業的鴻溝。
圖6 Enevate主要的能力是在制造硅負極材料的工藝上
在下一代鋰電池、甚至是下下代的鋰硫電池,不少初創企業都面臨一個核心的問題,如果得不到現有主流電池企業的支撐,他們的階段性成果,逐步放大開始往產業界應用需要很多的工程和制造力量介入,以支撐進入一個正向循環,從Pilot試制開始,調動設備產業鏈,調動原料,調動測試方面的力量。目前我們看到積極地一面是,整車企業如BMW、Daimler和大眾,正在逐步深入電芯和材料研究方面,他們依靠外部投資和這些創新的企業開始前沿的技術儲備,也能支持這些創業的電池企業繼續改進,但是和現有的電池技術的改進卻沒有直接的聯系,這個通路是斷的。
圖7 創新的技術進入軌道需要很長的時間
電池本身有關電化學、材料、結構、生產工藝、 生產設備以外,現有在比拼產能的,在各個環節上的創新到合理化的建議,管理上還是存在難度的。所以如果我們探討圍繞現有的電池企業和創新的電池企業結合在一起合力往下一代電芯方面去走,比直接去培植創業的電芯企業可能效果更好一些。從這個意義上來看,這個路徑更靠譜一些。
小結:動力電池的技術從10年的跨度來看,并沒有特別本質的突破,以至于我們回過頭來看特斯拉10年前選的NCA材料,到現在我們還在這根線上,成本有大幅的下降其實和整個產業巨大的投入有關系,而下一個階段的本質突破需要更多的努力。
來源:第一電動網
作者:朱玉龍
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