特斯拉 距离四元锂电池,又近了一步。

  2020年12月21日,据外媒报道,日前从LG化学独立划分出来的LG新能源,已研发出采用镍、钴、锰、铝四种金属作为正极材料的NCMA 四元锂电池,其中镍的含量提升至90%。

  LG新能源公开表示,这款电池将于2021 年下半年交货,但不能透露其客户的名字,而外媒普遍推测可能是为特斯拉准备的,以替代备受质疑的三元锂电池。

  这也意味着,其在四元锂电池大规模商业化上拔得头筹。

  四元锂电池相比主流的三元锂电池有何优劣势?为何LG新能源推崇四元锂电池,而不是业界更为看好的固态电池?

  四元锂电池,抓住特斯拉的痛点

  对三元锂电池,马斯克早有看法。

  由于存在受高温或撞击可能引发自燃,电量密度提升难、成本高企等痛点,主流三元锂电池频遭质疑,特斯拉渴望求变。

  马斯克在特斯拉2020年第二季度财报电话会议上公开表示:“对特斯拉增长的真正限制在于不断降低电池生产的成本。”

  是的,四元锂电池相比三元锂电池,一个优势是成本更为低廉。

  公开资料显示,LG的四元锂锂电池是在三元锂电池基础之上,用铝元素(AI)部份取代钴元素,从而降低钴在锂电池中的使用量。

  钴是一种稀有又有毒的元素,决定电池的充放电速度与效率,也起到延长电池的寿命作用,其重要性不言而喻。

掺杂Al可改善NCM材料的热稳定性

  然而,由于近三分之二的钴来自非洲的刚果民主共和国且一般作为镍或铜的副产品,导致其开采成本高企,譬如现阶段钴的价格超过26万/吨,而铝的价格不过1.6万/吨,两者价格差异,一目了然。

  “在保证了性能和续航能力的同时,又将电池中的钴含量降低了70%,这是向低成本电池进一步迈进。”通用汽车电池工程和电气化战略总监Tim Grewe也对四元锂电池表示了认可。

  另外一个优势是安全性更高。

  当下,高镍路线已成行业的共识,马斯克更是许诺:“如果您以环保的方式高效地开采镍,特斯拉将在很长一段时间内为您提供一份巨额合同。”

  然而,镍含量越高,在高倍率充放电时枝晶产生的概率就越大,那么稳定性、安全性就越差,这个问题一直困扰着高镍三元锂。

  一名业内人士告诉锌刻度:“镍决定电池的能量密度,为续航里程的提升关键所在,一味追求高能量密度,安全性又难以保证,而四元锂电池与增加硅碳层的石墨负极搭配,一定程度上或可解决这个棘手的难题。”

  赛道不乏针锋相对的玩家

  这么来看,LG新能源推崇四元锂电池不无道理:渴望占领技术制高点,从而在与宁德时代竞争中获得更有利的地位。

  据SNE Research 数据显示,2020 年1~8月全球动力电池市场韩系三剑客LG化学、三星SDI与SK创新异军突起,纷纷杀入行业TOP5,其中LG 化学更是反超昔日霸主宁德时代成功登顶,到了9月宁德时代又反超LG化学,两者的市场份额只有0.2%的差距,咬得很紧。

  此背景下,LG新能源自然盘算着怎么甩开竞争对手。

  不过,有市场人士向锌刻度指出,LG新能源仍面临两大挑战,一方面四元锂电池量产工艺比三元锂锂电池复杂,耗时多久才可以达到降本提效的实际效果,仍有待观察;另外一方面,四元锂电池赛道不乏其他玩家,在技术路线上与LG新能源针锋相对。

  譬如国内的蜂巢能源就是其中一员,其2018年才进入赛道,彼时市场早已被大大小小的玩家瓜分殆尽。

  “提起特斯拉,想到它是智能电动化的代表者;提起理想,想到它是里程无忧增程技术路线的代表者;提起小鹏,想到的则是智能驾驶;提起蔚来,想到的是用户体验和服务;提起 LG新能源,想到它是软包电池全球领导者;提起 比亚迪 ,想到是磷酸铁锂全球领导者;提起蜂巢来,是什么?”

  这是蜂巢能源总裁杨红新的疑问,也是市场的疑问。

  姗姗来迟的蜂巢能源最终选择走攀科技的路线,其中一条就是研发四元锂电池,一度与LG新能源的高镍四元锂电池打法相似,之后改为中镍路线的四元锂电池。

  中镍四元锂电池的优势是既能降低电池的成本,又能提升安全性,且研发难度相对更低,劣势是能量密度相比不足,从而令续航里程打一定程度的折扣,恐难入特斯拉等高要求车企的法眼。

  此外,一名私募人士告诉锌刻度:“资本市场对四元锂电池其实早有定性,技术上并未有重大革新,只不过是三元锂电池的一种过渡方案。”

  固态电池才是终极“王者”?

  那么,在松下、三星、SDI等厂商探索的固态电池、宁德时代探索的无稀有金属电池,以及比亚迪探索的磷酸铁锂刀片电池之中,谁才能担当下一代动力电池的重任?

  “我们还在布局更下一代的电池,叫‘无稀有金属电池’,不仅是无钴,连镍也可以替代掉,这样整车的续航可以进一步提高,整车成本可以大幅下降。”虽然宁德时代高级主管孟祥峰曾如此高调为无稀有金属电池发言,不过要是放眼行业内外,乃至资本市场,还属固态电池的呼声最高。

  一方面,能量密度提升空间更大。

  光大证券认为:“固态电池可简化封装、冷却系统,电芯内部为串联结构,在有限空间内进一步缩减电池重量,体积能量密度较液态锂离子电池(石墨负极)可提升70%以上。”

  而三星研发的一款全固态电池,已实现900Wh/L高能量密度,电池一次充满后可行驶800公里,续航里程胜过四元锂电池。

  另外一方面,抗寒性能更好。

  2020年的这个冬天,电动车在北方冬季续航的糟糕表现令大批车主陷入焦虑之中,有多名车主在社交媒体上吐槽特斯拉开暖气、方向盘加热之后,续航里程仅为标配的三分之一至二分之一。

  有特斯拉车主向锌刻度吐槽:“什么NEDC、WLTP、EPA续航标准都不靠谱,要整就整东北冬季续航标准呐!”

  这是因为传统动力电池使用的电解液发生部分冻结的情况,从而影响了电力传导,而固态电池使用了陶瓷分离器等固态电解质取代了液体电解质,很大程度上可以避免这个烦恼。

  因此,资本市场颇为看好固态电池的前景。据中银证券测算,固态电池市场潜力巨大,2030年全球市场空间有望达到1500亿元以上,

  不过,固态电池缺点也很明显,那就是成本颇高,成为大规模商业化的“拦路虎”,对此在该赛道一马当先的 丰田 深有体会,其电池业务总经理海田启司于2020年7月表示:“丰田希望能在2025年前量产固态电池。”

  这意味着,相当长一段时间内市场存在空挡,研发门槛更低、大规模商用更快的四元锂电池或大有可为:LG新能源借此率先突破与量产,自然可先一步抢占技术高地,争夺更大的市场份额,等固态电池技术快成熟时再切入也不迟。

  届时,LG新能源与宁德时代的生死竞赛又有何微妙的变化,仍有待时间来揭晓。

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