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【图】1吨要交2500美元专利费,这30年,中国动力电池如何实现后发制人?未来的战场又在何方?

更新时间:2022/8/17 8:24    出处:前瞻网
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1吨要交2500美元专利费,这30年,中国动力电池如何实现后发制人?未来的战场又在何方?

三十年河东,三十年河西。

谁能想到,30年前电池行业还是美国、日韩、欧洲三足鼎立的局面;而30年后的今天,市场占有率排名前十的电动汽车动力电池企业总部都在亚洲国家,中国宁德时代、韩国LG和日本松下分庭抗礼,占据了动力电池制造市场近70%的份额。

据韩国市场调研机构SNE Research最新数据显示,今年前5个月,全球电动汽车动力电池装车总量达157.4 GWh,同比增加 77.3%。

其中,中国电池制造商是市场增长的领头羊,宁德时代以33.9% 的市场份额排名第1,电池装车总量为53.3GWh;比亚迪排名第3,市占率年增210.5%,中国电池真正实现了弯道超车。

这30年,中国动力电池如何实现后发制人?未来的战场又在何方?

01 

2000年,中国刚刚实现自主研发电池正负极材料,远远落后世界平均水准。到2010年,全球动力电池产业依然是欧美拥有核心技术,日韩掌握市场份额的格局。

但是,随着当年国务院将新能源汽车确立为七大战略新兴产业之一,中国的动力电池产业迅速乘东风而起。

作为新能源电车心脏的动力电池,在整车成本中占比40%以上。“得电池者得天下”,是不少业内人士的判断。

2011年,刚刚成立的宁德时代带着三元锂电池一举拿下宝马大单,中国电池企业开始在全球竞技场上崭露锋芒。

三元锂电池和磷酸铁锂电池,是目前动力电池的两大技术路线。

前者的核心优势是能量密度高,直观体现在装车之后,拥有更长的续航里程。而续航里程作为电动汽车前期的核心能力,说是市场竞争的决定性因素也不为过。凭借这一点,三元锂电池被行业广泛看好。

2016年底,政策补贴朝着鼓励追求高能量密度转变,极大激励了国内三元锂电池的发展。2017年,凭借三元锂电池业务的火热,中国宁德时代压过日本松下,代表中国企业登上全球动力电池装机量的“王座”。

不过,随着装车量的提高,三元锂电池牺牲安全性换取高能量密度的弊端日益凸显,频发的电动汽车起火事件成为行业不得不面对的难关。

2020年5月,工信部颁布电动汽车强制标准,“要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间”一条成为了行业转折点。

在那之后,技术指标更保守,但是更安全的磷酸铁锂电池,重新成为行业“心头好”。宁德时代在这个领域重新发力,比亚迪也在2020年3月推出磷酸铁锂“刀片电池”。

2021年,国内市场上的磷酸铁锂电池以52%的装机占比,超越三元电池,且今年第一季装机量占比持续上升至58%。预计到2024年,磷酸铁锂电池还将在全球动力电池市场装机量占比超过60%。

总体来看,目前国内动力电池产业的综合实力已经十分雄厚。

据韩国研究机构SNE Research统计,今年上半年装机量前20的企业,除了松下以及丰田子公司PEVE是日本企业、LG新能源/SK On/三星SDI是韩国企业外,其余15家企业全部来自中国,占了61.88%市场份额。

对于未来,行业目前正在寻求新的解决方案,能同时突破电池寿命短、充电慢、低温不耐用三大痛点。

目前,钠离子电池是主要的攻关方向。

相较于锂,钠的资源更丰富,提炼也更简单,并且钠电与锂电工艺相通,容易切换复用产线,集流体等辅材成本较低,经济性上更胜一筹。

而在安全方面,钠离子电池内阻大,瞬时发热量小,热安全事故风险小;可放电到0V,不存在过放问题,安全运输;工作适温范围大。

在这方面,中国已经处于领先位置。

宁德时代于去年7月发布第一代钠离子电池,单体能量密度160Wh/kg虽然还不如现有磷酸铁锂电池的水平,但胜在在低温性能和快充方面,具有明显的优势。并且他们声称,下一代钠离子电池能量密度可达到200Wh/kg。

按照宁德时代的规划,公司已经开始进行钠离子电池的产业化布局,计划于2023年形成基本产业链。

除此以外,在资本加持下,钠创新能源、中科海钠、众钠能源、星空钠电、立方新能源等国内企业已经加入钠离子电池角逐场。

在未来,石墨烯电池或许会是最终解决方案。

由浙江大学高分子科学与工程学系团队开发的铝—石墨烯电池,在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量,可在1.1秒内快速充满电,零下40度至120度环境依然可以稳定工作,此外,将该电池放于明火中也不会发生起火爆炸等危险,完美解决了三大痛点。

但石墨烯电池的制作工艺还不够成熟,目前仅处于实验室阶段,无法量产,且其造价昂贵,目前只在航天卫星的动力电池上使用,普及推广在中短期内很难实现。

02

中国动力电池能后发制人,中国政府是“定海神针”。

2009年之前,中国所有动力电池厂商头上都悬着一把利剑,那就是北美磷酸铁锂“三巨头”魁北克水电、威能科技和A123对核心专利的垄断。

2003年,加拿大魁北克水电向中国国家知识产权局申请专利,其专利要求几乎覆盖了磷酸铁锂电池的所有制造技术。2005年,美国威能科技和A123开始在中国设厂生产磷酸铁锂电池,磷酸铁锂正式打开中国大门。

从这时起,国内所有电池企业生产磷酸铁锂电池,都要面临3家企业的“版权警告”,甚至一度被要求生产1吨磷酸铁锂支付2500美元专利费。

对于这种“专利流氓”行径,2009年,国家知识产权局专利复审委员裁定,上述企业专利无效,让中国动力电池行业松了口气。

同样的事情也发生在三元锂电池上。

事实上,在宁德时代开始和宝马合作时,三元锂电池的核心技术大多掌握在美国3M公司、荷兰优美科、德国巴斯夫等企业,以及获得专利授权的松下、LG化学、三星SDI等日韩企业手中。

宁德时代“抢单”,引起了日韩电池厂商的警惕。他们不仅迅速进驻中国市场,并且大打价格战,将成本2.5元/wh的三元锂电池以1元/wh的价格出售,意图以不正当竞争手段扼杀中国电池企业。

这种手段虽然卑鄙,但很有效。那段时间,国内一度有60%左右的新能源乘用车选择三星和LG作为供应商,国内电池企业处于岌岌可危的状态。

针对这种情况,2015年3月,国家工信部制定并发布了《汽车动力蓄电池行业规范条件》,从企业基本要求、生产条件、技术能力、质量保证能力等7个方面,对汽车动力蓄电池行业给出规范意见,符合这份规范条件的企业名录,被业内称为“动力电池白名单”。

从当年10月到2016年6月,工信部连续发布了4批动力电池企业目录,共57家企业被纳入其中,全是本土动力电池企业。

这份政策一度遭到质疑,认为这会使中国动力电池企业从此怠惰下去,失去技术创新的动力。

但结果是,在“白名单”废止之后,宁德时代与现代摩比斯签订协议,授权其使用CTP(高效成组)技术,不仅在产品上,也在技术上反攻韩国市场。

同时,比亚迪也将刀片电池安装在自家电动汽车上,在2021年实现了全球电动汽车销量第1的成就。

当然,如果只靠政府扶持,是不够的,我国动力电池企业自己的眼光也很重要。

在电池上游原材料领域,我国对外高度依赖。根据中汽数据有限公司披露的数据,中国锂、钴、镍的对外依存度均高达79%、97%,92%。

对此,我国各大电池企业很早就防患于未然,开启了全球“抢矿”大战。

截至2020年,中国锂消费占全世界近6成,但锂金属储量约450万吨,仅占世界总量的7%左右,且其中约85%来自盐湖中的卤水,难以提取。

过去,中国资本对全球锂矿展开了疯狂抢购,包括但不限于天齐锂业控股了格林布什矿(产能134万吨/年);赣锋锂业控股了Mt Marion矿(产能46万吨/年)、Pilbara矿(产能33万吨/年);紫金矿业收购了加拿大Neo Lithium Corp(新锂公司),获得其位于阿根廷西北部卡塔马卡省的3Q锂盐湖项目等。

除锂矿外,能够提高动力电池能量密集度的钴,也成为争抢的“新宠”。 

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