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动力电池降本“三板斧”

高工锂电 2021-09-23 08:15:23

供需错配引发上游原材料价格持续上涨。新一轮扩产备战启动下,动力电池企业如何维稳管控供应链,实施降本策略,成为摆在其面前的核心命题。

对比2020年、2021年8月底的原材料价格显示,金属镍涨幅53%、钴涨幅50%、锂盐涨幅150%、铜涨幅76%、铝涨幅70%、BDO涨幅300%、PVDF原材料R142b涨幅700%、针状焦上涨66%、石油焦上涨150%、六氟磷酸锂上涨500%。

更甚的是,部分原材料供需缺口仍在不断拉大,价格上涨仍未见顶。

高工咨询董事长张小飞在2021第十四届高工锂电产业峰会指出,材料涨价给行业带来了巨大的压力,很多中游企业“打落牙齿和血吞”,保持锂电池价格的稳定。面对未来几年TWh时代的趋势与变革,供应链协同升级已经刻不容缓。

在降本方面,张小飞的建议是,电池企业可以与供应商签订保供协议、入股供应商、与供应商合资建厂、积极开拓新供应商,穿透性采购关键原材料、布局矿产资源、布局电池回收等,全面提升企业供应链竞争力。

峰会上,包括宁德时代副董事长黄世霖、蜂巢能源董事长兼CEO杨红新、亿纬锂能董事长刘金成、璞泰来董事总经理陈卫、国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟等企业领袖高层在主题演讲中,也分享了企业在应对新周期变化过程中的降本思路。

主要集中在以下四个方面:

一是,以技术创新、商业模式创新,驱动电池成本下降。

动力电池企业核心观点一致认为,通过技术创新驱动电池成本降低,对于迈向新能源时代意义重大。

宁德时代副董事长黄世霖表示,电动化目标的实现依然面临三大瓶颈,一是动力电池成本,二是电动汽车使用便利性,三是电动汽车使用的安全与可靠性。核心为充电上,站点少、时间长,造成使用不便利,且安全与可靠性不够。

对于上述瓶颈,宁德时代的策略是技术创新与运营模式的创新。

在技术创新上,包括快充技术、电芯高能量密度技术、长寿命技术、高可靠安全技术及耐候技术自加热。如快充技术满足充电十分钟续航300km,CTP系统创新,能量密度超230Wh/kg,超长循环寿命满足16年质保或200万公里等。

商业模式创新上,宁德时代致力于电池租赁模式的规模推广,电动汽车成本将大大低于传统燃油车。同时使用便利性与舒适性上,以城市电动化公共基础设施的新基建模式打造充电站对加油站的升级及取代,如新型的光储充检电站提供充电检测、维护保养等服务等服务。

在黄世霖看来,下一代的新型的光储充检电站将利用城市分布式光伏能量,利用储能装置给电动汽车充电,真正实现零排放的使用环境。

蜂巢能源董事长兼CEO杨红新看来,当前,动力电池依然面临高能量密度开发、快充技术突破、成本持续降低及安全性能不断提升四大挑战。

目前蜂巢能源在致力于电池技术的突破及发展,如高镍正极、快充的石墨负极、高能量密度的磷酸铁锂、低钴、无钴正极等系列材料的突破,以及提升模组、PACK环节的降本空间。

同时,针对现在电池生产过程中海量的数据,蜂巢能源推行“门神计划”,希望将电池生产过程中所有的大数据和在整车使用端的所有使用技术打通,并不断引入更多智能制造技术,降低人员的使用和提高单位电量的产出,实现高速化、智能化电池生产。

二是,“越级”掌控核心原材料:产业链长单合作,优先布局高技术含量材料。

2021年新能源汽车快速发展,上游供应链发展滞后整体行业发展,物料供应紧缺呈常态化发展趋势,整个供应链的结构也发生了巨大的变化。

“越级”掌控核心原材料,构建愈加完善的产业链版图,成为电池企业的重中之重。

亿纬锂能董事长刘金成表示,亿纬锂能为成为更加可信可靠的企业,在供应链安全及保障策略上,积极构建产业链集群,打造产业竞争壁垒。公司今年以来在供应链投资一百多亿元,通过战略入股、合资建厂、收购等形式在材料端布局,坚信原材料价格问题在2023年初能有效解决,形成坚实产业的壁垒。

毫无疑问,对于中国新能源汽车产业而言,现阶段动力电池供应链的安全管控已经成为产业发展一大掣肘。

杨红新认为,电池企业加强上游产业链的垂直布局,可以做一部分有风险、高技术含量的材料,但是绝大部分依旧依靠市场,二者结合有利于提高企业的抗击风险能力和核心竞争力。但是能不能做,具不具备条件,需取决于企业自身的资金实力、人才实力和研发能力。

为了保持电池上游材料的稳定供应以及成本优势,国轩高科对上中下游材料已经进行了精准的布局。

国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟表示,目前国轩高科在上游材料的布局已经涵盖锂、钴、镍、前驱体、三元材料、LFP材料、钛酸锂、正极、负极、铜箔、隔膜、电解液、添加剂等,并逐步建立“材料端-电池端-产品端”的全产业链的垂直布局。

三是,革新材料储备,解决“掐脖子”金属原料问题:无钴电池、钠离子电池。

由于全球70%锂资源分布在南美洲,我国锂资源80%依赖进口。叠加锂资源供应日益紧张,新材料电池的研究及产业化之路也提上日程。

今年7月,宁德时代已经推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度已经达到160Wh/kg。并基于该产品,创新开发出锂钠混搭电池包。

其目的是,通过多元化的技术路线,保障动力电池产业的长期稳定发展。

杨红新也认为,电池企业亟待做的是技术布局,把钴去掉,把镍降下来,寻找锂的替代产品,比如钠电池、无钴电池等,同步的还有电解液的材料配方创新,避免某种技术路线遭遇严重的供应链挑战。

需要指出的是,材料、技术的创新需要上下游建立起良好的协同关系,共同创新研发,共同完成未来的挑战。

目前,搭配蜂巢能源无钴锂电池的长城樱桃猫车型已经进入推荐目录,电池系统能量密度达172.3wh/kg,工况续航600km。

宁德时代钠离子电池也计划于2023年形成基本产业链。

四是,新材料、新设备、新工艺的产业协同:提升效率、降低能耗。

动力电池产业的进步必然需要来自材料、结构、工艺技术的革新支撑。而当前,材料体系、设备结构创新也迎来了百花齐放的局面。

结构和工艺技术方面,正在向短平快、简洁高效的结构工艺创新不断演进。在工艺上,基本上是“一无所有”的路线,包括无模组CTP、无电池箱CTC、无极耳、无溶剂成膜、无化成(串联化成)等。

在电池PACK结构上,也演变成以MEB为代表的滑板式结构,同时刀片电池、弹匣电池等创新的结构也在不断诞生。

璞泰来董事总经理陈卫认为,新能源新时代已经开启,新能源事业只有不断保持最先进的新材料、新工艺、新装备,推陈出新,优胜劣汰,辩证扬弃,百花齐放,才能够永续健康地发展起来。

在降本思路上,一是通过技术创新,实现节能增效,从另一角度帮助电池企业降低成本。如在涂覆环节,通过双面同步涂布+悬浮干燥,提升干燥质量,节约设备成本和运行成本,节省安装空间。如提倡工艺进步,研究干法涂布可行性。

二是实现新材料的工艺协同,简化工艺流程,降低成本。如水性粘结剂改良、非化石前驱体硬碳的应用和持续改善、硅负极持续开发等。

可以看到的是,在步入TWh时代进程中,电池企业已经逐渐打破以往单纯的买卖关系,打造新型合作伙伴关系,更大范围、更深次层开展战略合作,推动供应链协同发展,重塑新型供应链模式。