安全事故再起，新能源電池任重而道遠(yuǎn)
時(shí)間:2024-06-18 09:56來源:港股投研所 作者:陳小七
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在當(dāng)今世界，全球氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和對(duì)可持續(xù)能源需求的不斷增長(zhǎng)，新能源電池行業(yè)正處于能源革命的風(fēng)口浪尖。作為連接可再生能源與現(xiàn)代生活的關(guān)鍵紐帶，新能源電池不僅在電動(dòng)汽車領(lǐng)域扮演著重要角色，也在儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能電網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
然而，新能源電池行業(yè)的快速發(fā)展也伴隨著各種挑戰(zhàn)，尤其是安全問題。今年5月，美國加州的Gateway儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)生了一起重大火災(zāi)事件，從火災(zāi)發(fā)生到徹底撲滅，Gateway儲(chǔ)能設(shè)施持續(xù)燃燒了近兩周。
這一事件，也再次將新能源電池的安全問題推到了公眾視野的中心。因?yàn)檫@并非個(gè)案，2021年7月，彼時(shí)位于澳大利亞維多利亞州的世界上最大電池基地——特斯拉Megapack儲(chǔ)能系統(tǒng)在測(cè)試期間也曾因冷卻劑泄漏導(dǎo)致短路引發(fā)火災(zāi)。
這些火災(zāi)事件不僅對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)造成了嚴(yán)重的影響，也給全球新能源電池行業(yè)的投資者敲響了警鐘：大規(guī)模商業(yè)化落地，除了關(guān)注技術(shù)的先進(jìn)性和市場(chǎng)潛力外，也需要更為重視安全性指標(biāo)。
鋰離子電池，只是過渡？
鋰離子電池具備高能量密度，能夠在相同重量和體積下存儲(chǔ)更多能量，從而能夠顯著延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航能力，并提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作效率。同時(shí)還擁有較為優(yōu)異的循環(huán)壽命，即便經(jīng)過多次充放電循環(huán)，依然能夠維持較高的容量和性能，這有效減少了電池更換的頻率和相關(guān)成本，大大提升了自身的經(jīng)濟(jì)效益。
目前鋰離子電池技術(shù)相對(duì)成熟，生產(chǎn)工藝和材料成本不斷下降，市場(chǎng)供應(yīng)鏈逐步完善，于大規(guī)模應(yīng)用中展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力，逐漸發(fā)展成為儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車領(lǐng)域的首選方案。憑借卓越的性能特點(diǎn)，鋰離子電池逐漸在儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車領(lǐng)域取得了主導(dǎo)地位。根據(jù)SNE Research預(yù)測(cè)，到2030年，鋰離子電池的供應(yīng)量將由現(xiàn)在的687千兆瓦時(shí)（GWh）增加至2934千兆瓦時(shí)，在電池市場(chǎng)占有率將達(dá)到95%以上。
然而，鋰離子電池的安全性問題一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，近年來與鋰電池相關(guān)的安全事故頻發(fā)，暴露了現(xiàn)階段技術(shù)水平下鋰離子電池在設(shè)計(jì)、制造和使用過程中存在的安全隱患。所以，盡管當(dāng)前鋰離子電池正處于大勢(shì)，但是“鋰離子電池只是過渡”的聲音其實(shí)早早就存在了，無法規(guī)避的安全和污染隱患是這一論斷的主要支撐。
電池的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)限制了鋰離子電池在某些高安全要求的應(yīng)用場(chǎng)景中的使用。此外，鋰資源的有限性和成本問題也日益凸顯。隨著全球?qū)﹄姵匦枨蟮脑黾樱囐Y源的開采和加工對(duì)環(huán)境的影響也引起了人們的關(guān)注。
早前有專業(yè)人士曾稱，現(xiàn)階段鋰離子電池的能量密度提升已經(jīng)接近其物理極限。盡管鋰離子電池的能量密度已經(jīng)由1991年索尼公司第一批商業(yè)化產(chǎn)品時(shí)的80 Wh/kg或200 Wh/L，提升至現(xiàn)在的300 Wh/kg或720 Wh/L，但隨著對(duì)更高能量密度的需求不斷增長(zhǎng)，鋰離子電池的這一性能指標(biāo)已經(jīng)難以滿足未來市場(chǎng)的需求。
此處有個(gè)悖論，提升性能必然需要增加能量密度，但鋰電池發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)可能也會(huì)隨之提升。因?yàn)楦吣芰棵芏鹊牟牧峡赡芨顫姡瑢?duì)濫用條件更敏感，且在充放電過程中產(chǎn)生更多熱量，增加熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。
盡管通過采用先進(jìn)的電池設(shè)計(jì)、使用更安全的電極材料、改進(jìn)熱管理技術(shù)以及優(yōu)化電池管理系統(tǒng)，可以在一定程度上降低這些風(fēng)險(xiǎn)。但是面對(duì)更高的能量密度要求、更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景要求、更高的環(huán)境保護(hù)要求，鋰離子電池可能僅是通往更高效、更安全電池解決方案的過渡產(chǎn)品。
誠然，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池向固態(tài)電池進(jìn)步也是鋰離子電池的一大技術(shù)演進(jìn)方向。全固態(tài)電池使用固體代替正極和負(fù)極間傳遞離子的電解質(zhì)電池，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定且充電時(shí)間較短，因其預(yù)期的更高安全性和能量密度也具備很高的市場(chǎng)熱度。但固態(tài)鋰離子電池原料價(jià)格昂貴，即使完全實(shí)現(xiàn)商用化，預(yù)計(jì)市場(chǎng)占有率也不會(huì)很高。
遠(yuǎn)期來看，安全實(shí)惠的鈉離子電池和為商業(yè)模式注入創(chuàng)新因素的換電技術(shù)作為新能源領(lǐng)域的兩大看點(diǎn)，同樣受到市場(chǎng)的重點(diǎn)關(guān)注。
長(zhǎng)期看點(diǎn)：鈉離子電池研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
鈉離子電池憑借其原材料的廣泛可用性和成本效益，為電動(dòng)車和儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了一種新的能源解決方案。理論上來看，它不僅有助于緩解對(duì)稀缺鋰資源的依賴，還在安全性和成本效益方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，在短途電動(dòng)車和大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程有望加速。
圖：鈉離子電池特性及優(yōu)勢(shì)
數(shù)據(jù)來源：公司公告、華福證券研究所
競(jìng)爭(zhēng)格局上，寧德時(shí)代(300750.SZ)在鈉離子電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面走在中國乃至全球的前沿。寧德時(shí)代在鈉離子電池的研發(fā)上投入巨大，甚至超過一些國際頭部企業(yè)。早在2021年7月，寧德時(shí)代就發(fā)布了其第一代鈉離子電池，電芯單體能量密度已達(dá)160Wh/kg，兼具高能量密度、高倍率充電、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的低溫性能與高集成效率等優(yōu)勢(shì)。
目前，寧德時(shí)代的已經(jīng)完成鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，具備量產(chǎn)能力。目前正在研發(fā)第二代鈉離子電池，在成本、壽命和低溫性能等方面預(yù)計(jì)將有更好的表現(xiàn)。根據(jù)其此前提出的目標(biāo)，其第二代鈉離子電池的能量密度將達(dá)到200Wh/kg。
圖：鈉離子電池企業(yè)技術(shù)路線和產(chǎn)能布局
數(shù)據(jù)來源：公司公告、國開證券研究與發(fā)展部
另一大巨頭比亞迪（01211.HK/002594.SZ）在鈉離子電池領(lǐng)域的研發(fā)自然也不會(huì)落下，其投資規(guī)模和技術(shù)創(chuàng)新亦走在前列。目前，比亞迪已經(jīng)具備150Ah刀片鈉電芯的生產(chǎn)能力，并且在南寧青秀工業(yè)園的20MWh“鈉電魔方柜系統(tǒng)”已投入試運(yùn)行，其鈉電池產(chǎn)品通過了多項(xiàng)安全測(cè)試，并在成本控制方面展現(xiàn)出積極前景，預(yù)計(jì)未來鈉電池的成本將與磷酸鐵鋰相當(dāng)，遠(yuǎn)期目標(biāo)是低于磷酸鐵鋰價(jià)格的70%。
在產(chǎn)業(yè)化方面，比亞迪的鈉離子電池項(xiàng)目在徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)正式開工，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能為30GWh。公司計(jì)劃在6月于深圳實(shí)現(xiàn)大圓柱鈉離子電池電動(dòng)兩輪車充換電綜合應(yīng)用場(chǎng)景試點(diǎn)，推動(dòng)車、柜、電智能一體化。不過，比亞迪今年將量產(chǎn)的鈉電池的能量密度是105Wh/kg，遠(yuǎn)期的目標(biāo)是130Wh/kg以上，能量密度并未算高。
整體來看，我國的鈉離子電池研發(fā)水平已經(jīng)處于世界前列。今年1月，江淮釔為正式向用戶交付全球首款鈉電池量產(chǎn)車型，吹響鈉離子動(dòng)力電池大規(guī)模應(yīng)用的前奏，它搭載的鈉離子電池來自中科海納，尚未上市。
尾聲
再說一下?lián)Q電技術(shù)。
換電技術(shù)以其迅速補(bǔ)能能力，為解決續(xù)航焦慮和充電便利性問題提供了創(chuàng)新方案，在特定應(yīng)用場(chǎng)景中確實(shí)具備著巨大潛力。國務(wù)院辦公廳在發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中，提出鼓勵(lì)開展換電模式應(yīng)用。另一方面，換電模式還促進(jìn)了新型商業(yè)模式的創(chuàng)新，像是“裸車銷售、電池租賃”將利于降低用戶的初始購車成本，提高市場(chǎng)接受度。
數(shù)據(jù)顯示，2023年我國新能源汽車年銷量949.5萬輛，占全球市場(chǎng)份額超過60%，連續(xù)9年全球第一；新能源汽車新車年銷量占汽車新車年銷量的比例提升至31.6%。隨著電動(dòng)汽車的普及，市場(chǎng)對(duì)換電技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，加之政策層面的支持，這一技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模化
長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，充電模式和換電模式各有所長(zhǎng)，未來可能會(huì)形成互補(bǔ)共存的格局。充電模式因其普及性、基礎(chǔ)設(shè)置完善性和技術(shù)成熟，將繼續(xù)作為主要的補(bǔ)能方式；而換電模式則可能在特定領(lǐng)域和場(chǎng)景中成為重要的補(bǔ)充，特別是在對(duì)快速補(bǔ)能有迫切需求的商業(yè)運(yùn)營(yíng)中。
可以預(yù)見，新能源電池行業(yè)將繼續(xù)作為推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量，無論是電池技術(shù)演進(jìn)還是商業(yè)模式的創(chuàng)新，均蘊(yùn)含著豐富的投資機(jī)遇。我們需要密切關(guān)注業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新和合作，以及更加安全、高效、環(huán)保的新能源電池技術(shù)的出現(xiàn)。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
新能源電池
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