電動汽車電池技術(shù)的發(fā)展和未來
在電動汽車領(lǐng)域，電池技術(shù)是創(chuàng)新的核心。本文中，我們將會簡述該行業(yè)的發(fā)展和未來。
電動汽車（EV）已成為全球環(huán)保政策實施的焦點。越來越多的汽車原始設(shè)備制造商（OEM）意識到，其產(chǎn)品在未來不再單純是商用ICE（內(nèi)燃引擎）生態(tài)系統(tǒng)。因此，他們正在調(diào)整自己的商業(yè)模式，為未來做好準(zhǔn)備。
電池是電動汽車最關(guān)鍵的部件，也是全球汽車OEM和電池制造商之間的競爭越來越激烈的存在，雙方都在爭奪電動車電池市場的霸主地位。與此同時，競爭也帶來了技術(shù)上的突破。在電動汽車領(lǐng)域，鋰離子電池技術(shù)是創(chuàng)新的核心，并已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。接下來，我們會簡述行業(yè)的發(fā)展和未來。
NCM 811電池指日可待
為了提高鋰離子電池的能量密度，電池制造商在研發(fā)上投入了大量資金。雖然改進(jìn)速度較慢，但鋰離子電池通過利用高能量材料和提高單位電池尺寸，讓電動汽車的行駛里程得到逐漸提升。制造商努力提高總陰極材料中的鎳含量。大多數(shù)頂級電池廠商都宣布，在2019-2020年間將實現(xiàn)NCM811商業(yè)化/大規(guī)模量產(chǎn)的計劃。NCM811含有80%的鎳、10%的鈷和10%的錳，使用壽命更長，充電一次可讓電動汽車跑得更遠(yuǎn)。
今年4月，寧德時代（CATL）提到其已經(jīng)開始大規(guī)模生產(chǎn)NCM811。幾個月前，遠(yuǎn)景集團(tuán)（Envision Group）收購的日產(chǎn)汽車旗下AESC電池業(yè)務(wù)，也宣布了生產(chǎn)NCM811的計劃，承諾在2020年的產(chǎn)量將超過300Wh/Kg和600-650Wh/L。
接下來是固態(tài)電池
電池公司已經(jīng)將固態(tài)電池技術(shù)的路線圖作為下一代技術(shù)引入，并展出了各種創(chuàng)新產(chǎn)品。理論上，固態(tài)電池因抗物理沖擊而具有較低的電解質(zhì)暴露或爆炸的風(fēng)險。固態(tài)電池采用的是聚合物或陶瓷材料制成的固態(tài)電解質(zhì)，而不是目前鋰離子電池中使用的液態(tài)電解質(zhì)，在高溫下的高性能和高容量，固體電解質(zhì)是一種可以進(jìn)一步提高能量密度的物質(zhì)。
有趣的是，汽車OEM似乎對固態(tài)電池的研發(fā)采取了更為積極的態(tài)度。到目前為止，豐田固態(tài)電池專利申請數(shù)量排名第一。去年，大眾宣布將向固態(tài)電池制造商QuantumScape投資1億美元，到2025年實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
電池價格下跌
電池和電池組的價格下降推動了電動汽車的普及。截止2018年底，電動汽車電池和電池組的價格分別為140美元-150美元/kWh和170美元-180美元/kWh。由于電池制造商將在能源密度改善方面經(jīng)歷規(guī)模經(jīng)濟(jì)，每千瓦時的價格將繼續(xù)下降。我們預(yù)計到2025年，電動汽車電池和電池組的價格將分別跌破80美元/kWh和100美元/kWh，這意味著成本每年將下降10%左右。
因此，目前占電動汽車制造成本30-40%的電池組，將會使電動汽車在2025年后比同等內(nèi)燃機(jī)（ICE）汽車更便宜。隨著越來越多的國家逐步淘汰ICE汽車，以及越來越多的汽車OEM推出電動汽車，價格下跌將會引發(fā)電動汽車需求的爆炸式增長，最終形成一個良性循環(huán)。
市場規(guī)模的巨大飛躍
根據(jù)Counterpoint Research智能汽車研究的數(shù)據(jù)，到2025年，乘用電動汽車將超過1100萬輛（包括純電動汽車（BEVs）和插電式混合動力汽車（PHEVs））。2025年后，電動汽車的成本將有望與傳統(tǒng)的ICE汽車持平或更低，這為汽車制造商和電池廠商提供了新的機(jī)遇。不僅電動汽車市場在增長，每輛電動汽車的銷售加權(quán)平均電池容量也在增長。因此，我們預(yù)計電動汽車（BEV/PHEV）電池組市場到2025年將擴(kuò)大至600GWh以上，這將產(chǎn)生近600億美元的收入。
生產(chǎn)能力的提高
包括寧德時代、松下（Panasonic）、LG化學(xué)（LG Chem）、三星SDI和SK Innovation在內(nèi)的領(lǐng)先電池制造商，都在努力爭取全球汽車OEM的訂單，競爭越發(fā)激烈。我們認(rèn)為電池供應(yīng)商排序訂單積壓并不重要，因為長期訂單在銷售量和價格方面通常都是靈活的，并取決于市場情況。相反，了解整個行業(yè)的規(guī)劃是必要的，以便跟蹤未來的供需動向。自電動汽車在全球汽車銷量中所占的比重開始顯著增加以來，產(chǎn)能擴(kuò)張已大幅加速。截止2018年底，發(fā)電能力累計達(dá)到129GWh。我們預(yù)計到2025年，電動汽車的電池累計產(chǎn)能將增加到近800GWh，主要得益于頂級廠商的擴(kuò)張。
2025年之前，競爭格局沒有明顯變化
與其他科技產(chǎn)品不同，電池是定制組件，特別是電動汽車電池。從開始的產(chǎn)品開發(fā)階段就需要針對每輛電動汽車進(jìn)行精確的優(yōu)化，以獲得最佳的電源和安全管理。由于電動汽車電池業(yè)務(wù)在此類產(chǎn)品的開發(fā)過程中需要長期的競爭和大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗，因此行業(yè)具有較高的門檻。因此，我們預(yù)計現(xiàn)有的頂級企業(yè)將繼續(xù)引領(lǐng)市場，而競爭格局在一段時間內(nèi)不會發(fā)生重大變化。
此外，那些愿意將電池技術(shù)和生產(chǎn)掌握在自己手中的汽車OEM怎么辦？在初始階段，我們認(rèn)為他們必須依賴于多個電池供應(yīng)商的長期電池供應(yīng)。這些長期合同將有助于在需求飆升之際消除供應(yīng)瓶頸，并在一段時間內(nèi)為廉價電池帶來可能。汽車制造商還需在供應(yīng)方面具有靈活性，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的緊急情況，并鼓勵供應(yīng)商之間的競爭以獲得更適合的價格。同時，他們一方面自身研發(fā)和技術(shù)累計，一方面與電池供應(yīng)商深度合作。2025年可能會出現(xiàn)市場轉(zhuǎn)折點，當(dāng)鋰離子電池轉(zhuǎn)向固態(tài)電池時，一切就大不一樣。
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