动力电池的“备胎”故事:锂不够,钠来凑?

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一旦海外锂矿进口被掐断，国内动力电池企业将面临比华为更严峻的考验，可以说毫无缓冲期可言。 1996年，通用汽车（NYSE:GM）搞了个新玩意：命名为EV1的纯电动汽车。 这款车的外形时髦，内饰精致，搭载铅酸电池，用220V的家用电源，三个小时即可充满。但却有个致命的问题：双短。 所谓双短，一是续航短，加满电，只能勉强开100公里出头，从北京跑不到天津。二是寿命短，如果“日行一百”，只能坚持四年。 作为造车老师傅，通用不是不知道这玩意不行。这实在是个无奈选择——当地政府零排放法案提了个要求，在加州销售汽车的公司，必须在规定时间内销售一定比例的电动车。 通用深知EV1的短处，因此对“百里快乐王”的策略是只租不售。即便如此，在出生后的9年里，EV1也只生产了1100辆。2005年5月13日，最后一批EV1登上拖车，被拉进了拆车厂。 EV1与公路永别，但人们对电动汽车的关注，却并未因此而衰。在电动车路线上，电池问题的解决，被视为“三大电”的明珠。2017年，特斯拉推出采用锂电池的“Roadster”车型，对外宣称续航里程近1000公里，再次将电动车推向台前。 在此后的几年里，电动车是最火爆的产业。在世界各国的“碳中和”目标下，不使用化学燃料的电动车获得了更大空间，也给产业链上的电池供应商带来了大考验——除了提供更好的电池，电池产能也是个现成问题。 这是为什么？如果电池有供需缺口，解决方案是什么？ 01 全球都缺“新石油” 动力电池之于电动车，相当于汽油与燃油车的关系，重要程度不言而喻。 2021年7月中旬，某造车新势力TOP5企业董事长为拿到动力电池，在宁德时代蹲守一周。头部企业拿货尚且如此困难，动力电池短缺程度可见一斑。 根据中汽协数据，2021年6月新能源汽车销量为25.6 万辆，同比增长1.4倍。 只上半年，新能源车销量达120.6万辆，同比增长2倍。据此预计，新能源乘用车全年销量超过240万辆，同比近乎翻倍。 新能源汽车日益庞大的市场缺口，给动力电池企业带来确定性增量市场。据盖世汽车不完全统计，2021年一季度，宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电等动力电池企业相继公布了20多个动力电池相关新投建项目，投资高达1600多亿元，建设年产能超过350GWh。 亿纬锂能加码押注，斥资24.5亿元投建5条不同类型锂电池生产线，累计产能约为12.2GWh。 即便如此，动力电池产能还是面临巨大缺口。全球新兴能源市场调研机构SNE Research预测，到2023年，全球电动汽车对动力电池的需求达406千兆瓦时（GWH）；而动力电池供应预计为335千兆瓦时(GWH)，缺口比例约为18%。 千万不要以为这个缺口会被时间填平，到2025年，这一缺口将扩大到约40%。 这其中的原因，便是动力电池所需的锂原料紧缺。 作为锂矿资源下游主要需求方，动力电池的爆发自然带动锂矿资源需求共振提升。以现有增速来看，兴业证券预测2025 年锂盐需求或达到138万吨LCE，年均复合增速或接近29%。 从锂矿的现有储量看，全球近91%的储量主要分布在智利、阿根廷、美国、津巴布韦、葡萄牙、澳大利亚、中国、加拿大和巴西等９个国家。 截至2020年，我国锂资源量为510万吨，占全球总资源量的5.94%；锂资源储量为150万吨，占全球总资源储量的7.12%；2020年中国锂金属产量为1.4万吨，折合约7.5万吨LCE，占全球总产量的17.03%。 中国是锂盐加工大国，但锂资源却高度依赖进口。2019年国内利用自身的锂资源加工的基础锂盐仅为6.5万吨，其余锂精矿依赖进口，共进口172万吨锂辉石精矿，且进口矿石主要都来自澳大利亚。 虽然经过国内从业企业多年布局，赣锋锂业、天齐锂业等纷纷入股海外锂矿，试图保证锂矿供给畅通。但是求人终归不如求己，在锂矿石资源高度依赖进口的前提下，终究存在被“卡脖子”的风险。一旦因为某些外部因素导致国内企业持股矿场停止供货，国内锂矿供应势必会出问题。 故此，国内动力电池领域亟需寻求新技术，缓解动力电池产能不足和锂矿资源供给不足等问题。采用“钠离子”技术的蓄电池应运而生。 02 跳出安全圈，尝试新材料 从目前披露的消息来看，钠离子电池最迟已经于2020年量产，现阶段已经在储能领域落地。 今年6月中旬刚上市的爱玛科技，7月份在经销商大会上宣布推出钠离子电池，未来将用于电动两轮车。而锂材料动力电池龙头宁德时代，如今正在推动钠离子电池向动力电池领域拓展。 2020年，中科海钠量产了全球首款具备自主知识产权的产品化钠离子电池。今年6月底，中科海钠和山西新阳清洁能源主导的，1MWh钠离子储能系统在山西落地。 针对目前已经落地的储能领域，在钠离子储能系统落地之前，主要采用容量衰减至80%以下，验证过安全可靠的动力电池，即依法依规强制报废的锂电池。这种情况下，大批没有通过安全验证的废旧电池就只能淘汰。 根据GGII材料，2018年动力电池回收总量中，用于梯次利用的电池量为2460吨，总回收拆解的电池量为10.93万吨。由此可见，在电池回收领域，梯次利用的规模远低于回收拆解的规模。 被淘汰的动力电池，只能回收其内部镍、钴、锰以及锂等矿材料；但由于锂离子电池正极中的金属离子、负极的碳粉尘，以及电解质中的强碱和重金属离子，在回收时对技术水平要求极高，稍有不慎就会危害环境和工作人员身体健康。 以目前技术来看，锂电池制作过程中，电极材料中夹带的非电解液和塑料，在回收必需的焙烧过程中，必然会分解出含氟、氯等危害物的气体。故此，无论是从保护环境角度，还是保护从业人员角度出发，锂电池制备技术都亟需升级，或者直接选取新材料制备储能用电池。 锂离子电池目前在动力电池领域的应用，主要集中在电动汽车和电动二轮车领域。就电动汽车而言，锂离子电池经过充分验证的工作效能，得到众多厂家的信赖。钠离子电池作为新兴事物，自然难以撼动其坚固的市场地位，但是对于续航里程要求更低的电动二轮车而言，无疑是绝佳的使用场景。 在7月18日，浙江杭州发生的一起电动自行车自燃事件中，坐在后座的女孩被烧成重伤。 有消息称，该自燃电动自行车所用电瓶，很可能是强制报废的回收电池。电动自行车企业之所以采取这种电池，无非是为了谋取更大的利益而铤而走险。如果有性价比更高，安全效能更强的替代品，是否可以有效降低这种情况的发生？ 钠离子电池在自然界分布广泛，成本控制较锂电池更为容易。 以11.5KWh为标准，如果用锰酸锂正极，配石墨负极用于锂离子电池，成本为1022美元；锂元素占比约为4.3%，对应的锰基正极，钠只需4.57美元，大幅节省38.95美元，由此带来正极成本下降4%左右。从而推动电解质盐、过渡金属、有机源材料等原材料成本共振下降。 至于钠离子电池最高能量密度为150Wh，较钠离子电池低50Wh；但是对于短途代步的电动二轮车而言，在大幅降低生产成本，且能维持与锂电池较为相似的续航里程情况下，在电动二轮车赛道大范围普及钠离子电池存在明显可能性，爱玛科技或许正是第一个吃螃蟹的人。 将锂离子电池从应用场景要求更低的电动二轮车中解脱出来，对于锂离子动力电池而言，无疑是提升了锂矿供给集中度，从而缓解国内锂矿供应不足的问题。 而在储能领域，钠离子储能系统的落地，已经客观反映出监管层对于钠离子与锂离子电池的功能划分；即推动钠离子电池在储能领域的商用，弱化现阶段钠离子电池与锂离子电池的成本差距问题。 如此看来，钠离子电池相较于锂离子电池而言，并不属于同一竞争赛道。钠离子电池主要应用场景，并不涉及目前锂离子主要面向的动力电池领域。反而伴随钠离子电池的普及，可以为锂离子电池节省面向电动二轮车的产能，从而加大对动力电池的产出，换取更大的利润。 03 电池界的“海思备胎” 尽管钠离子电池，目前主要面向电动二轮车和储能领域，但不代表其不能运用在动力电池领域。 实际上，锂电池自1997年至今，生产工艺一直停滞不前，针对锂元素化学性质活跃，提纯难度大，回收难度大的工艺瓶颈一直没有突破。储量更大，化学性质更稳定的钠元素成为替代之选。而且钠和锂从化学性质上较为相似，可以迅速套用锂电池技术。 更为关键的是，因为钠元素化学性质更稳定，对寒冷天气具有更好的耐受度，大幅降低寒冷天气掉电的可能。即便是零下20度的环境中，钠电池的电解质仍然能够稳定放电。 故此，在未来钠离子电池技术成熟时，无论是电子产品，还是电动汽车，都有更为广泛的适用范围。 比如在我国东北、内蒙以及青藏高原等寒冷天气居多的地区，电动车普及度较低；且某些大牌手机因环境温度较低，导致电池电压低于正常使用电压，从而无法开机，影响正常使用。 人无远虑，必有近忧，对于企业而言也一样。尤其是做大做强之后的细分赛道头部企业。宁德时代之所以极力推进钠离子电池在动力电池领域的应用，或许正是看到了近年来华为的遭遇。 海外限制华为的芯片供应，华为掏出“备胎”海思麒麟芯片，直接封锁华为芯片供应，华为则直接拿出鸿蒙系统和你讲“万物互联”。 专注动力电池领域的宁德时代，今年6月份动力电池装机量已经达到49%，依照目前不断扩产的趋势，该数据有望进一步提升。 而根据SNE Research数据，2020年宁德时代在电动汽车上的装机量为34GWh，市场份额达24.82%，排名全球第一。LG新能源装机量为31GWh，市场份额22.63%，紧随其后。 今年前五个月，宁德时代依然以22.1GWh的装机量和27.1%的市场份额名列第一，LG新能源以21.7GWh的装机量和26.6%的市场份额排名第二。显然，宁德时代已经对海外竞争企业形成优势，叠加比亚迪等国内其他企业的占比，国内企业在全球动力电池领域较海外企业有明显优势。 但这种优势，是建立在锂矿自给率只有20%的基础上，一旦海外锂矿进口被掐断，以宁德时代为代表的国内动力电池企业，将面临比华为更严峻的考验，可以说毫无缓冲期可言。但是钠离子电池技术，却可以为国内动力电池企业，提供不可多得的喘息的机会。 正如我国芯片产业，早年间因为全球供应链运转顺畅，忽视了依托全球最完整的工业体系打造自己的光刻机供应链，导致近两年频频被卡脖子，终究要补上这一环。宁德时代积极探索钠离子电池技术在动力电池领域的应用，某种程度上，就是在研制动力电池领域的国产光刻机。

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