发布时间:2021-09-09 18:28:18来源:IEEE电气电子工程师
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电池的繁荣时代
据国际能源署(InternationalEnergyAgency)称,相比于2020年达到的1000万辆的数量而言,到2030年,全世界将有1.45亿辆电动汽车上路。去年,全球买家注册了300万辆新电动汽车。根据AdamasIntelligence的数据,这些汽车的电池容量为134.5千兆瓦时,一年内增加了40%。撇开增值不谈,许多电动汽车需要更大的电池,以满足消费者对行驶里程、快速性能以及现在的SUV尺寸和实用性的需求。AdamasIntelligence的常务董事RyanCastilloux表示,COVID-19也几乎没有削弱电动汽车这一迅猛增长的势头:“到2021年的前五个月为止,全球道路上部署的汽车电池总容量超过2018年全年。”
1.ContemporaryAmperexTechnologyCo.(CATL)EVmakersserved/undercontract:BMW,DongfengMotorCorp.,Honda,SAICMotorCorp.,Stellantis,Tesla,VolkswagenGroup,VolvoCarGroupStats:21.6GWhdeployed(Jan.-May2021)/26%marketshare/3,400%growth,2016-'20
2.LGEnergySolutionEVmakersserved/undercontract:GeneralMotors,GroupeRenault,Stellantis,Tesla,Volvo,VWGroupStats:21.4GWhdeployed(Jan.-May2021)/26%marketshare/1,193%growth,2016-'20
3.PanasonicEVmakersserved/undercontract:Tesla,ToyotaStats:14.1GWhdeployed(Jan.-May2021)/17%marketshare/214%growth,2016-'20
4.SamsungSDIEVmakersserved/undercontract:BMW,Ford,Stellantis,VWGroupStats:5.5GWhdeployed(Jan.-May2021)/7%marketshare/399%growth,2016-'20
5.BYDCo.EVmakersserved/undercontract:BYD,FordStats:5.5GWhdeployed(Jan.-May2021)/7%marketshare/113%growth,2016-'20
6.SKInnovationEVmakersserved/undercontract:Daimler,Ford,Hyundai,KiaStats:3.4GWhdeployed(Jan.-May2021)/4%marketshare/226%growth,2016-'20
7.ChinaAviationLithiumBattery(CALB)EVmakersserved/undercontract:GACMotor,ZhejiangGeelyHoldingGroupCo.Stats:2.7GWhdeployed(Jan.-May2021)/3%marketshare/321%growth,2016-'20
8.GotionHigh-TechEVmakersserved/undercontract:CheryAutomobileCo.,SAIC,VWGroupStats:1.4GWhdeployed(Jan.-May2021)/2%marketshare/23%growth,2016-'20
9.AutomotiveEnergySupplyCorp.(AESC)EVmakersserved/undercontract:GroupeRenault,NissanStats:1.4GWhdeployed(Jan.-May2021)/2%marketshare/46%growth,2016-'20
10.RuipuEnergyCo.(REPT)EVmakersserved/undercontract:Dongfeng,YudoAutoStats:0.6GWhdeployed(Jan.-May2021)/1%marketshare/100%growth,2016-'20
Sources:AdamasIntelligence,BusinessKorea,Electrive,BMW,Ford,Honda,Volvo
大公司占主导地位
在2020年下半年,这六家公司——BYD(比亚迪),CATL,LGEnergySolution,Panasonic,SamsungSDI,和SKInnovation——为载客电动汽车提供了87%的电池和电池金属。在此期间,特斯拉(Tesla)部署了225亿瓦时的电池,几乎相当于其五大竞争对手的总和BYD、Hyundai(现代)、Mercedes(梅赛德斯)、Renault(雷诺)和Volkswagen(大众)。Castilloux所谓的“需求海啸(tsunamiofdemand)”给电池和汽车材料供应链带来了前所未有的压力,引发了锂、镍、钴、钕、镨、镝和铽价格的飙升。
满足需求
能否满足电动汽车的需求?阿贡能源储存科学合作中心主任VenkatSrinivasan表示,“要想成功,光是美国就可能需要在15年内建立20到40个千兆工厂,加上新电池容量的太瓦,以满足预计的需求。目前,美国没有足够的材料来完成这项工作,因此材料替代和回收将是实现这一目标的关键。”
为了对抗亚洲的主导地位,通用汽车正在俄亥俄州和田纳西州建造工厂,总产能为70千兆瓦,是特斯拉内华达州千兆瓦工厂的两倍。福特计划与韩国SKInnovation合作,到2030年在北美扩大140GW的产能(全球扩大240GW)。福特公司估计,这大约相当于六家工厂的国产产能,全球10家。
老技术,新把戏
曾经被视为昨日新闻的磷酸铁锂(LFP)电池正在蓬勃发展,特别是在中国,当今世界最大的电池公司——ContemporaryAmperexTechnologyCo.(CATL)为特斯拉的3型标准系列提供LFP电池组。ElonMusk近日暗示特斯拉正在长期转向更便宜的零钴LFP而成为新闻。“这实际上是好事,因为世界上有大量的铁,”他如此表示。
LFP仍占所有锂离子电池的不到10%,但Castilloux表示,其全球部署在2020年下半年飙升了600%以上。LFP的能量密度低于富镍电池,但其阴极材料成本更低。为了帮助解决效率障碍,“单元到封装”结构放弃了在模块中排列无数圆柱形单元的使用。更大的棱柱形电池直接集成在电池组中,这节省了空间,减少了组件数量,简化了冷却和连接。中国一款畅销的电动汽车——价值4500美元的五菱Mini,使用了合肥等生产商生产的LFP包。Srinivasan表示,“LFP似乎非常适合某些应用。一辆使用了LFP的更经济的车,可以续航很长时间,行驶大约150英里,这并不坏啊,”他说。”Castilloux同样表示同意——一种全球趋势正在出现,包括通用汽车、特斯拉和大众汽车在内的汽车制造商采用富含镍的化学物质生产远程或高性能汽车,LFP生产入门级车型。
爆炸性增长
ContemporaryAmperexTechnology和LGEnergySolution从2016年到2020年的惊人增长率并非错误,包括CATL3400%的飞跃。高盛(GoldmanSachs)称之为“商品超级周期(commoditysupercycle)”的现象可能会给锂和稀有金属的供应链和价格带来罕见的长期压力。当最终采用电动汽车时,政府和消费者也将有很大的发言权。但经济增长和政府对气候变化危机的信号表明,电池的繁荣时期才刚刚开始。
目前的金本位制
通过LGEnergySolution可以看出,电池镍含量和高价钴的竞争趋势越来越明显。这家韩国公司强大的NCMA电池(镍、钴、镁、铝)将很快为中国制造的特斯拉和通用汽车的电动汽车系列提供动力,其中88%的镍化学成分是业内最好的。采用NCMA的汽车制造商可以在给定的空间内注入更多的能量和行驶里程,而无需重新设计主要组件。AdamasIntelligence表示,2020年部署的所有载客电动汽车电池中,60%采用高镍电池,如NCA或NCM6至8系列电池。SKInnovation模仿LG的创新,将其NCMA电池投入福特汽车。CATL、LG和SKInnovation等公司的NCM811电池,镍、钴和锰的比例约为8:1:1。Castilloux说,一个诀窍是在确保热稳定性的同时添加镍和抑制钴,因为火灾对商业有害。高效制造是另一个挑战,随着公司加大生产和加工力度,CATL高端电池目前的产量令人沮丧。Castilloux说,目前,每生产一个富含镍的CATL电池,就有大约一个有缺陷的电池流向回收商(这对业务也不利)。但随着汽车制造商急于吹嘘一流的驾驶范围或性能,优势显而易见:在过去十年中,电池密度几乎翻了三倍。
这篇文章发表在2021年9月的印刷版上,标题为“Who'sPoweringtheEVRevolution?”。(2021年8月31日进行了修正,以反映出六大电动汽车电池制造商占据了87%的市场份额,而不是最初报道的89%)

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