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2025年中國動力電池最值得期待的五大亮點

2025-02-19 00:00:00尹路
財經(jīng) 2025年3期
關(guān)鍵詞:負(fù)極固態(tài)鋰電池

電池行業(yè)的2024年和前幾年相比稍顯平淡。電池原材料價格低位徘徊,市場整體處于供過于求狀態(tài),但供過于求的主要原因是供給過剩,而非需求不足,電池市場的需求依然旺盛,所以行業(yè)整體運(yùn)營狀況較為穩(wěn)定。

雖然營收普遍下滑,但全行業(yè)約70%的企業(yè)依然保持盈利,頭部企業(yè)甚至盈利有所增長。但2024年電池企業(yè)缺少引發(fā)市場關(guān)注的亮點事件,新進(jìn)展大多集中在已發(fā)布技術(shù)的落地以及現(xiàn)有產(chǎn)品的年度更新。

不論是業(yè)績表現(xiàn)還是技術(shù)進(jìn)展,2024年中國的電池產(chǎn)業(yè)都缺少興奮點,既沒有突破性的好消息,也沒有像瑞典Northvolt破產(chǎn)這種量級的壞消息,從業(yè)者大多用“磨底”來形容2024年的中國電池產(chǎn)業(yè)。

如果說從2020年比亞迪發(fā)布刀片電池到2023年業(yè)績暴漲、技術(shù)爆發(fā)是中國電池野蠻增長的第一階段,經(jīng)歷了2024年的磨礪之后,2025年中國電池產(chǎn)業(yè)大概率會結(jié)束這種“磨底”狀態(tài),進(jìn)入穩(wěn)定增長的第二階段。

在底部磨礪的這一年間,中國電池企業(yè)逐漸找到了未來發(fā)力的重點方向:固態(tài)電池進(jìn)入驗證階段;硅負(fù)極擴(kuò)大應(yīng)用;磷酸鐵鋰不斷升級;鈉電池與混動技術(shù)雙向奔赴;換電模式進(jìn)入新階段。

固態(tài)電池進(jìn)入驗證階段

固態(tài)電池是近幾年電池領(lǐng)域關(guān)注度最高的技術(shù)創(chuàng)新,更高的能量密度,更好的安全性能,更優(yōu)異的低溫表現(xiàn),當(dāng)前液態(tài)鋰電池的主要痛點在固態(tài)電池面前幾乎都迎刃而解,因此固態(tài)電池一直被視作電池技術(shù)的下一座“圣杯”。

2024年,固態(tài)電池在諸多技術(shù)領(lǐng)域取得了重要突破,多家電池企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)路徑已經(jīng)固定,如寧德時代、比亞迪、國軒高科、中創(chuàng)新航等主流電池企業(yè),都在2024年公布了全固態(tài)電池的部分關(guān)鍵指標(biāo),并開始樣品試制,同時給出了量產(chǎn)時間表,均為2025年裝車技術(shù)驗證,2027年小批量生產(chǎn)。

2025年的裝車技術(shù)驗證是全固態(tài)電池從實驗室邁向生產(chǎn)線的關(guān)鍵一步。實驗室當(dāng)中的出色參數(shù)能否在實踐中兌現(xiàn)?驗證中是否會出現(xiàn)實驗室環(huán)境難以檢測出的短板?復(fù)雜多變的使用環(huán)境和充電環(huán)境是否會產(chǎn)生意外影響?2025年,這些疑問都將在技術(shù)驗證中逐一揭曉答案。

比如安全性這一關(guān)鍵問題上,美國賓州州立大學(xué)王朝陽教授的團(tuán)隊和日產(chǎn)汽車聯(lián)合進(jìn)行的最新研究表明,采用鋰金屬負(fù)極的固態(tài)電池可能遠(yuǎn)沒有預(yù)期中那樣安全。和現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池相比,金屬鋰固態(tài)電池的燃燒速度更快,燃燒程度更劇烈,起火僅需1秒到3秒。

除了全固態(tài)電池的技術(shù)驗證,半固態(tài)電池也將接受更廣泛的市場驗證。2024年,部分車企已經(jīng)量產(chǎn)裝車半固態(tài)電池,比如衛(wèi)藍(lán)新能源為蔚來供貨的電池包以及清陶能源為上汽智己供貨的電池包。2025年,上汽名爵等更多車企將在新車型上搭載半固態(tài)電池。

但新能源車采用半固態(tài)電池的市場表現(xiàn)可以形容為雷聲大,雨點小,車企雖然都將半固態(tài)作為賣點來宣傳,但不論是交付進(jìn)度還是消費(fèi)者接受程度都相當(dāng)有限。

2025年半固態(tài)電池更大的機(jī)會來自消費(fèi)電子產(chǎn)品市場,2024年初,手機(jī)廠商開始在旗艦機(jī)型,特別是折疊屏機(jī)型上搭載半固態(tài)電池,2024年底,VIVO開始在2000元-4000元價位的中端機(jī)S20上搭載半固態(tài)電池。

隨著應(yīng)用擴(kuò)大到中端機(jī)型,消費(fèi)者體驗半固態(tài)電池的門檻大幅降低,如果半固態(tài)電池的續(xù)航、充電、發(fā)熱等關(guān)鍵性能在大范圍應(yīng)用中獲得積極評價,消費(fèi)者就將初步建立對半固態(tài)乃至固態(tài)電池新技術(shù)的信心。

更關(guān)鍵的是隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,固態(tài)電池的市場規(guī)模將大幅增長,根據(jù)高工產(chǎn)研GGII統(tǒng)計,2024年中國固態(tài)電池(含半固態(tài))出貨量超7GWh,2025年預(yù)計超過10GWh,固態(tài)電池成本也隨著規(guī)模擴(kuò)大開始下降,根據(jù)TrendForce的樂觀預(yù)測,2030年全固態(tài)電池的電芯成本有望降至1元/Wh左右;2035年有望降至0.6元-0.7元/Wh,接近三元鋰電池的水平。悲觀預(yù)測比樂觀預(yù)測高出1倍左右,即便按照悲觀預(yù)測的價格,固態(tài)電池未來也能在高端市場擁有一席之地。

2025年,全固態(tài)電池要在技術(shù)驗證中證明先進(jìn)和可靠性;半固態(tài)電池需要在市場驗證中接受廣大消費(fèi)者的考驗。固態(tài)電池到底行不行,價值有多大,2025年的驗證將初步揭曉答案。

硅負(fù)極擴(kuò)大應(yīng)用

硅負(fù)極的市場關(guān)注度遠(yuǎn)不及固態(tài)電池,但在電池行業(yè)中,硅負(fù)極,特別是碳硅負(fù)極的應(yīng)用速度遠(yuǎn)超固態(tài)電池。硅負(fù)極的理論比容量高達(dá)4200mAh/g,而碳負(fù)極的理論比容量為372mAh/g,采用硅負(fù)極可以大幅提升電池的能量密度。

電池企業(yè)看中硅負(fù)極,還有一個關(guān)鍵原因是硅負(fù)極搭配任何一種現(xiàn)有正極材料,如磷酸鐵鋰、高鎳三元、富鋰錳基等,都可以顯著提升能量密度。硅負(fù)極也適用于固態(tài)電池等下一代電池技術(shù),并且是固態(tài)電池提升能量密度的主要技術(shù)路線。

除了應(yīng)用場景廣泛,硅負(fù)極還可以通過調(diào)節(jié)含硅百分比適應(yīng)多種不同場景的需求,低硅占比(5%-10%)適用于對循環(huán)性能要求較高的場景,如消費(fèi)電子產(chǎn)品、新能源車;中等硅占比(10%-20%)適用于能量密度要求更高的高端新能源車、無人機(jī);高硅占比(20%-30%)適用于對能量密度要求極高的場景,如低空載人飛行器、長航時飛行器等。

2024年之前,硅負(fù)極充電時的體積膨脹問題一直沒有得到有效解決,導(dǎo)致含硅負(fù)極材料的循環(huán)壽命偏低,這是應(yīng)用的主要障礙。經(jīng)過多年研發(fā)探索,2024年,解決體積膨脹已經(jīng)有了多種方案,納米硅顆粒、硅納米線、硅納米管等納米材料技術(shù);碳包覆等復(fù)合材料技術(shù);自愈式黏合劑技術(shù);特殊結(jié)構(gòu)和界面設(shè)計等都成為解決硅負(fù)極體積膨脹的有效方案。

2024年,手機(jī)市場開始放量應(yīng)用含硅負(fù)極電池,旗艦手機(jī)的電池容量從2023年的5000mAh普遍增長到6000mAh,甚至有手機(jī)廠商在僅有8.5毫米厚度的手機(jī)里放進(jìn)了7000mAh的電池。

車用動力電池的裝車前驗證需要更長時間,根據(jù)新車計劃,2025年有多家車企的新能源高端車型都將應(yīng)用含硅負(fù)極技術(shù)。特別是低硅負(fù)極材料,其量產(chǎn)難度較低,成本增加少,在提升能量密度的同時,循環(huán)壽命損失不明顯,終端客戶無需復(fù)雜調(diào)整即可實現(xiàn)不低于10%的能量密度提升,隨著車用動力電池開始批量采用含硅負(fù)極技術(shù),硅負(fù)極的市場規(guī)模將顯著擴(kuò)大。

磷酸鐵鋰不斷升級

在車用動力電池發(fā)展早期,磷酸鐵鋰電池因為技術(shù)成熟成為裝車主力,2016年中國動力電池市場中磷酸鐵鋰占比達(dá)到64%,但隨著2017年國家補(bǔ)貼將能量密度納入考核指標(biāo),磷酸鐵鋰因其能量密度的天然劣勢丟掉大量市場,市場份額從2016年的64%跌至2019年的32%。

磷酸鐵鋰電池除了能量密度劣勢,低溫和快充性能上也有先天不足,除了電芯材料安全性和成本優(yōu)勢,彼時鐵鋰和三元鋰相比幾乎全面落后,所以日韓電池企業(yè)為代表的海外公司全面放棄鐵鋰技術(shù)路線。

但中國企業(yè)因為對成本競爭力的執(zhí)著,以及對三元鋰材料中部分稀有金屬原材料供應(yīng)的擔(dān)憂,一直沒有放棄鐵鋰技術(shù)。2020年,隨著比亞迪發(fā)布刀片電池,中國電池企業(yè)通過制造工藝創(chuàng)新,率先在鐵鋰電池的成組技術(shù)上取得突破,在電芯能量密度沒有顯著提升的前提下,實現(xiàn)了電池包能量密度的明顯提升,鐵鋰電池重回舞臺中央,2020年到2024年,磷酸鐵鋰電池在中國動力電池市場的占比從38%漲到75%。

不過前幾年磷酸鐵鋰電池的增量主要來自經(jīng)濟(jì)車型,車企選擇鐵鋰電池的首要原因依然是成本優(yōu)勢。但2025年,這一情況將發(fā)生變化。磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)開始交付高壓實密度鐵鋰材料,材料層面的進(jìn)步讓鐵鋰電池的電芯能量密度逼近250Wh/kg,電池包能量密度逼近200Wh/kg,有望在高端中大型車上實現(xiàn)1000公里的續(xù)航能力。

除了能量密度,磷酸鐵鋰電池在快充、低溫性能上也有顯著改進(jìn),特別是快充方面,寧德時代的神行電池、極氪的金磚電池、比亞迪的二代刀片、蜂巢短刀電池、欣旺達(dá)欣星馳電池等,快充性能都達(dá)到了當(dāng)前的頂尖水平。

2025年,采用多種新技術(shù)的鐵鋰電池開始大批量交付裝車,鐵鋰電池將徹底告別中低端車型專用電池的定位,而且隨著鐵鋰電池的應(yīng)用范圍越來越廣,特別是高端市場的突破將帶來更高的溢價和利潤,電池企業(yè)、正極材料企業(yè)和車企有動力在鐵鋰技術(shù)上繼續(xù)投入。

另外海外車企也將在2025年開始批量裝車鐵鋰電池,且裝車電池并非最新一代產(chǎn)品,而是當(dāng)前中國電池企業(yè)的主流產(chǎn)品,中國電池企業(yè)可以從海外客戶身上獲得可觀收益。

2025年,采用多種新技術(shù),在快充、能量密度、低溫性能上顯著改善的新一代鐵鋰電池將在中國沖擊高端市場;海外方面,中國車企過去多年的示范效應(yīng)讓多家海外車企愿意嘗試曾經(jīng)放棄的鐵鋰電池。市場對磷酸鐵鋰電池的看好已經(jīng)體現(xiàn)在2025年的供應(yīng)商招標(biāo)上,某主流鐵鋰電池企業(yè)的磷酸鐵鋰正極材料招標(biāo)價格每噸漲價500元-1500元,高壓實密度材料的單價在5萬元/噸左右,相比普通鐵鋰材料溢價40%。

2024年5月3日,2024北京國際汽車展覽會上一家汽車公司展出的固態(tài)電池。圖/視覺中國

鈉電池與混動技術(shù)的雙向奔赴

鈉離子電池首次進(jìn)入公眾視野是2021年7月29日寧德時代發(fā)布鈉離子電池。當(dāng)時碳酸鋰價格剛剛開始上漲,從2021年8月到12月,碳酸鋰從不到10萬元/噸漲至接近30萬元/噸,2022年11月逼近60萬元/噸的歷史高位。

碳酸鋰這一輪長達(dá)一年半的快速上漲,讓鈉電池的關(guān)注度持續(xù)升高,不少人都期待鈉這種常見元素用于電池之后,可以緩解鋰的短缺預(yù)期,從而避免一年半漲價6倍的極端情況。

但隨著2023年碳酸鋰價格開始回落,鈉離子電池的關(guān)注度隨之下降,特別是普通鐵鋰電池成本已降至0.5元/Wh以下,加之鈉電池規(guī)模不足,并沒有表現(xiàn)出比鋰電池更強(qiáng)的成本競爭力。雖然2023年到2024年,也有雅迪鈉電池電動自行車、江淮鈉電池電動四輪車、鵬輝能源鈉電池儲能系統(tǒng)以及鈉電池工業(yè)叉車等應(yīng)用案例,但市場反響冷淡。

不過寧德時代2024年10月發(fā)布的驍遙超級增混電池展示了鈉電池的新應(yīng)用前景,鈉電池低溫性能好、電壓平臺寬、電量監(jiān)測準(zhǔn)的優(yōu)勢幾乎是為插電混動車型的痛點量身打造的。

插電混動車型因為電池總量普遍比純電車型低,相似的行駛里程,插混車型的電池充放電次數(shù)更多。根據(jù)2024年中汽中心進(jìn)行的一次對比檢測,一臺行駛11.6萬公里的特斯拉Model 3,電池健康度89.3%,而一臺行駛10.3萬公里的理想ONE,電池健康度75.6%。

即便車企努力改進(jìn)電池管理系統(tǒng),優(yōu)化充放電區(qū)間,但插電混動車型充放電次數(shù)更多,循環(huán)強(qiáng)度更強(qiáng)的基本要求沒變,所以插混車型理論上應(yīng)該選擇循環(huán)壽命更長的磷酸鐵鋰電池。

但插混車型使用鐵鋰電池有兩大痛點:低溫性能差、電壓平臺窄導(dǎo)致電量監(jiān)測精度差。

購買插混車型的很多消費(fèi)者看重的是這種車型可油可電,沒有續(xù)航焦慮,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。比如中國北方地區(qū),冬季氣溫低,很多消費(fèi)者購買純電車有顧慮,更傾向于插電混動車型。即便是非寒冷地區(qū)的消費(fèi)者,駕駛插混車型長途旅行,跨越多個溫區(qū)的情況也并不少見。這都對插混車型的電池低溫性能提出了更高要求。

而不論三元鋰還是磷酸鐵鋰電池,其低溫性能都無法令人滿意,在低溫地區(qū),插混車型純電續(xù)航縮水,動力性能下降,能耗升高,用戶體驗滑坡。而鈉電池相比鋰電池,低溫性能優(yōu)勢明顯,其電芯在零下20攝氏度依然保持80%-90%的活性,而鐵鋰電池在同樣溫度的活性僅有不到60%。

更好的材料低溫性能,加上優(yōu)化的電池管理系統(tǒng),鈉電池和鋰電池混裝而成的電池組零下40攝氏度可放電,零下30攝氏度可充電,零下20攝氏度與常溫下性能無差別。

2024年6月9日,一輛電動重卡駛?cè)牒颖睖嬷菔芯硟?nèi)的石黃高速黃驊服務(wù)區(qū)換電站準(zhǔn)備更換電池。圖/新華

電壓平臺窄是插混車型采用鐵鋰電池的另一大挑戰(zhàn)。電壓平臺指的是電池滿電電壓和放電截止電壓之間的差值,現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)都是通過測量電壓來監(jiān)測電池電量的,所以電壓平臺越寬,電量監(jiān)測就越準(zhǔn)確。

鐵鋰電池的電壓平臺是2.5V-3.65V,而鈉電池的電壓平臺是2.0V-3.95V,鈉電池的電壓平臺幾乎是鐵鋰電池的2倍,所以鈉電池的電量監(jiān)測更準(zhǔn)確,混裝鈉電池和鋰電池之后,可以用鈉電池的電量數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)鋰電池的監(jiān)測數(shù)據(jù),進(jìn)而提高整個電池包的電池管理水平。

之前為了保證鐵鋰電池的正常工作,避免因電量監(jiān)測不準(zhǔn)導(dǎo)致過度充電和深度放電,只能在充放電策略上更加保守,導(dǎo)致可用電量更少。通過鈉電池的校準(zhǔn),可以顯著提升電量監(jiān)測精度,從而在放電功率和放電電量上獲得更大潛力,提升插混車型的動力性能和純電續(xù)航里程。

鈉電池誕生之初,市場對其的主要期待是資源豐富性帶來的成本競爭力,但鋰電池隨后的持續(xù)降價導(dǎo)致鈉電池的成本競爭力難以兌現(xiàn),反而因為低溫性能優(yōu)秀以及電量監(jiān)測精度高找到了插混車型這一應(yīng)用場景。

從2023年開始,插電混動車型就是中國車市增長最快的細(xì)分市場,而且在充電基礎(chǔ)設(shè)施不足的海外市場,插混車型也是多家中國車企選中的未來增長點。2025年,鈉電池將開始在插混車型上裝車應(yīng)用,一旦實際應(yīng)用中鈉電池展現(xiàn)出解決插混痛點的能力,其復(fù)制和擴(kuò)張速度令人期待。

換電模式進(jìn)入新階段

換電模式從誕生之日起就毀譽(yù)參半,其優(yōu)勢一望可知,效率高,體驗好,油車用戶轉(zhuǎn)換障礙小。但劣勢也同樣明顯,建設(shè)成本、運(yùn)營成本都數(shù)倍于充電模式,尤其隨著充電樁越來越多,充電速度越來越快,新能源車用戶逐漸找到適合自己的充電習(xí)慣,換電的優(yōu)勢似乎越來越小。

但2025年車企和電池企業(yè)對換電的投入?yún)s越來越大。2025年寧德時代計劃建設(shè)1000座換電站,覆蓋不少于30個城市,提供兩種標(biāo)準(zhǔn)型號電池包。奇瑞、長安使用蔚來換電體系的車型將于2025年投放市場,吉利、江淮、廣汽、一汽使用蔚來換電的車型也都計劃不遲于2026年發(fā)布,蔚來體系內(nèi)使用不同規(guī)格電池包的樂道也將在2025年推出兩款新車,分別是大五座SUV車型L70和三排座SUV車型L80,進(jìn)一步搶占家用車市場。

換電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提速,換電車型快速增加,車企和電池企業(yè)都在用自己的錢包投出對換電模式的信任票。為何換電優(yōu)勢看上去越來越小,企業(yè)的投入?yún)s越來越大呢?背后的原因其實是換電模式的價值除了補(bǔ)能和用戶體驗的優(yōu)勢,還有更長遠(yuǎn)的能源基礎(chǔ)設(shè)施屬性。

換電站的基礎(chǔ)設(shè)施價值首先體現(xiàn)在站內(nèi)電池的儲能方面。截至2024年2月,蔚來的換電站在合肥、深圳等14個省市響應(yīng)了電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻需求,總調(diào)峰容量超過30萬千瓦,削峰填谷電量超過3億千瓦時。

除了儲能這一顯性價值,換電站還有一個重要的隱性價值在于其升級迭代和回收能力。隨著電池技術(shù)的發(fā)展,換電站隨時可以升級更新、更好、更便宜的電池,迅速提升服務(wù)能力,降低服務(wù)成本。同時站內(nèi)存儲的舊型號電池也可以方便地進(jìn)行回收利用,在電池全壽命高效利用方面,換電模式優(yōu)勢明顯。

另外,換電模式由于將電池資產(chǎn)集中管理,其資產(chǎn)屬性同樣不容忽視,比如蔚來換電網(wǎng)絡(luò)的電池資產(chǎn)持有者蔚能新能源動力有限公司,其總經(jīng)理賴曉明就表示,2023年蔚能就已經(jīng)實現(xiàn)盈利,全年凈利潤7000萬元。隨著管理資產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,不排除電池資產(chǎn)管理公司會單獨(dú)分拆上市。

2025年,寧德時代進(jìn)軍換電,蔚來換電網(wǎng)絡(luò)的客戶車型投放市場,伴隨規(guī)模擴(kuò)大,換電模式將告別用戶教育的早期階段,其補(bǔ)能便利性、用戶體驗之外的更多價值將逐步顯現(xiàn)。

(本文作者為《財經(jīng)》產(chǎn)業(yè)研究中心研究員;編輯:韓舒淋)

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