電動汽車的電池技術將走向何方?

2019年07月16日
本文轉載自 TechSugar

電動汽車(EV)已成為全球環保政策實施的焦點。越來越多的汽車原始設備製造商(OEM)意識到,其產品在未來不再單純是商用ICE(內燃引擎)生態系統。因此,他們正在調整自己的商業模式,為未來做好準備。
 
電池是電動汽車最關鍵的部件,也是全球汽車OEM和電池製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,競爭也帶來了技術上的突破。
 
在電動汽車領域,鋰離子電池技術是創新的核心,並已經取得很大的進展。接下來,我們會簡述行業的發展和未來。
 
NCM 811電池指日可待
 
為了提高鋰離子電池的能量密度,電池製造商在研發上投入了大量資金。雖然改進速度較慢,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。製造商努力提高總陰極材料中的鎳含量。大多數頂級電池廠商都宣佈,在2019-2020年間將實現NCM811商業化/大規模量產的計畫。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。今年4月,寧德時代(72.800, -0.86, -1.17%)(CATL)提到其已經開始大規模生產NCM811。幾個月前,遠景集團(Envision Group)收購的日產汽車旗下AESC電池業務,也宣佈了生產NCM811的計畫,承諾在2020年的產量將超過300Wh/Kg和600-650Wh/L。
 
接下來是固態電池
 
電池公司已經將固態電池技術的路線圖作為下一代技術引入,並展出了各種創新產品。理論上,固態電池因抗物理衝擊而具有較低的電解質暴露或爆炸的風險。固態電池採用的是聚合物或陶瓷材料製成的固態電解質,而不是目前鋰離子電池中使用的液態電解質,在高溫下的高性能和高容量,固體電解質是一種可以進一步提高能量密度的物質。有趣的是,汽車OEM似乎對固態電池的研發採取了更為積極的態度。到目前為止,豐田固態電池專利申請數量排名第一。去年,大眾宣佈將向固態電池製造商QuantumScape投資1億美元,到2025年實現大規模生產。


 
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。由於電池製造商將在能源密度改善方面經歷規模經濟,每千瓦時的價格將繼續下降。我們預計到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,目前占電動汽車製造成本30-40%的電池組,將會使電動汽車在2025年後比同等內燃機(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,價格下跌將會引發電動汽車需求的爆炸式增長,最終形成一個良性迴圈。
 
市場規模的巨大飛躍
 
根據Counterpoint Research智慧汽車研究的資料,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年後,電動汽車的成本將有望與傳統的ICE汽車持平或更低,這為汽車製造商和電池廠商提供了新的機遇。不僅電動汽車市場在增長,每輛電動汽車的銷售加權平均電池容量也在增長。因此,我們預計電動汽車(BEV/PHEV)電池組市場到2025年將擴大至600 GWh以上,這將產生近600億美元的收入。
 
生產能力的提高
 
包括寧德時代、松下(Panasonic)、LG化學(LG Chem)、三星SDI和SK Innovation在內的領先電池製造商,都在努力爭取全球汽車OEM的訂單,競爭越發激烈。我們認為電池供應商排序訂單積壓並不重要,因為長期訂單在銷售量和價格方面通常都是靈活的,並取決於市場情況。相反,瞭解整個行業的規劃是必要的,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,產能擴張已大幅加速。截止2018年底,發電能力累計達到129 GWh。我們預計到2025年,電動汽車的電池累計產能將增加到近800 GWh,主要得益于頂級廠商的擴張。
 
2025年之前,競爭格局沒有明顯變化
 
與其他科技產品不同,電池是定制元件,特別是電動汽車電池。從開始的產品開發階段就需要針對每輛電動汽車進行精確的優化,以獲得最佳的電源和安全管理。由於電動汽車電池業務在此類產品的開發過程中需要長期的競爭和大規模生產經驗,因此行業具有較高的門檻。因此,我們預計現有的頂級企業將繼續引領市場,而競爭格局在一段時間內不會發生重大變化。
 
此外,那些願意將電池技術和生產掌握在自己手中的汽車OEM怎麼辦?在初始階段,我們認為他們必須依賴於多個電池供應商的長期電池供應。這些長期合同將有助於在需求飆升之際消除供應瓶頸,並在一段時間內為廉價電池帶來可能。汽車製造商還需在供應方面具有靈活性,以應對可能出現的緊急情況,並鼓勵供應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和技術累計,一方面與電池供應商深度合作。2025年可能會出現市場轉捩點,當鋰離子電池轉向固態電池時,一切就大不一樣。