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谁卡了马斯克的脖子:动力电池的原料争夺战
来源:远川科技评论 | 作者:绿促会 | 发布时间: 2021-06-24 | 6127 次浏览 | 分享到:

6月13日,刚参加完亚布力论坛的比亚迪董事长王传福,又马不停蹄赶到重庆,在演讲中,他摆出了一组数据:中国70%以上的石油需要进口,70%(实际上是80%)需要经过马六甲海峡,70%是消费在交通运输环节。


不过王传福的目的不是给电动车造势,而是想说电动车同样会遇到燃油车的“卡脖子”问题:“发展新能源汽车最主要是为了解决石油卡脖子问题,但是中国的钴资源几乎没有,镍资源也很少,中国不可能走回头路,从被石油卡脖子到被金属钴和镍卡脖子。”


因此他得出结论,相比于要使用大量镍、钴的三元锂电池,使用磷酸铁锂作为正极材料的刀片电池不仅安全性更好,而且完全不依赖稀有金属,没有卡脖子的后顾之忧。


担心被卡脖子的不止王传福,还有太平洋对岸的马斯克。今年2月份,砍掉了公关部的马斯克发了一条推特,说道:“镍是我们最大的担忧,正是因为镍短缺,所以标准续航版车型才会使用无镍的磷酸铁锂电池。”


虽然大家都有相似的忧患意识,但王传福和马斯克却选择了两种截然相反的解决方案:比亚迪押注的是成本更低,能量密度也更低、同时也更安全的磷酸铁锂,并且在积极推动刀片电池的外供;特斯拉选择的是成本更高、能量密度更高、但安全性稍逊一筹的三元锂电池。


为了锁定上游资源,马斯克一边给镍矿厂商画饼,告诉他们“只要环保开采,就别愁没有大订单”,另一边,又去勾搭镍资源最丰富的印度尼西亚。


作为电动车的“心脏”,电池及其上游的原材料供应也越来越得到资本市场的关注,本文将试图回答以下三个问题:


1. 为什么镍如此重要?
2. 特斯拉为什么要死磕镍?
3. 谁在镍的开发上拥有最大话语权?

三大金属的此消彼长


2019年,诺贝尔化学奖颁给了三个耄耋之年的老人,以表彰他们在“锂离子电池开发”领域的贡献,他们可能不会想到,四十多年前发明的锂电池竟然会在汽车行业里掀起一场滔天巨浪。


锂电池的工作原理其实并不复杂:通过锂离子在正负极之间的移动实现充放电功能,之所以选择锂,因为它是世界上最轻的金属,在同等体积和重量的条件下,能存储和搬运更多的能量,是一种绝佳的载体。


正极是决定电池性能最关键的材料,所以电池通常都以正极材料命名,包括钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂电池,钴酸锂因为含有昂贵的“钴”,所以成本较高,但是由于更高的压实密度,在3C电子行业占据统治地位。


目前,电动车使用最多的是磷酸铁锂和三元锂电池。


磷酸铁锂的优点是循环寿命长,安全性好。而且不含钴和镍这样的稀有金属,所以成本低廉。缺点是能量密度不高,低温性能差,但是通过封装技术的提升,续航里程也能达到500-600km以上。国产Model3和比亚迪汉用的都是磷酸铁锂电池。


所谓的三元锂电池,则是指正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)或者是镍钴铝酸锂(NCA)的锂离子电池。目前,NCA的核心技术被松下牢牢掌握,专供特斯拉。国内主要生产的是NCM。蔚来用的都是三元锂电池。


无论是是三元还是磷酸铁锂,所有的技术路线都少不了对“锂”的开发,锂也被认为是新能源时代的“白色石油”,全球大部分锂资源主要分布南美和澳大利亚的“三湖七矿”中,按理说,锂应该是各方争夺最激烈的资源,但事实并非如此。


从2015年开始,由于全球新能源汽车市场的爆发,上游锂矿和锂盐的投资不断增加,并且在2017-2019年持续放量,但是没想到,在经历2019年全球汽车市场负增长之后,又碰到了2020年的新冠疫情,下游需求骤降,导致锂盐价格一路走低,从2018年的16万/吨跌到去年的4-5万元/吨。


换句话说,过去两年锂资源的供给其实是相对过剩的。那么作为三元电池的核心材料,含量最高的镍、钴的战略价值逐渐凸显。


其中,钴金属大部分分布在刚果(金),因为长年战乱,供给极不稳定,价格波动剧烈,很多电池厂商一直在想办法降低钴含量,包括特斯拉和长城旗下的丰巢能源都喊出“无钴电池”,钴的价格也从2018年上半年的9万美元/吨下降至现在的4.45万美元左右,近乎腰斩。



全球钴价走势图

相比之下,镍的重要性则更加无可取代:在三元锂电池中,镍含量基本上直接决定了能量密度,等于决定了电池的续航。锂过剩,锰既不贵也不缺,钴的含量和价格也在持续下降,如此一来,镍的重要性则水涨船高,怎么避免被镍“卡脖子”,也成了新能源车品牌绕不开的问题。


马斯克的心病


2008年,特斯拉推出第一款跑车Roadster时,市场并不看好,其中一个原因在于它用的是18650钴酸锂电池,而非更廉价的磷酸铁锂电池,虽然续航不错,但是售价也高达10.9万美元起。


所谓18650就是,直径18mm,高65mm的圆柱形锂电池(0代表圆形),之前被大量用在笔记本电脑中,技术比较成熟,一致性和安全性都比较好,能量密度也比较大,特斯拉做的,就是把6831节18650电池通过串并联的方式结合在一起,为汽车提供动力。


为了进入大众市场,特斯拉在Model S中虽然也用的是18650电池,但把正极材料变成了价格更低的镍钴铝(NCA)电池,提高了镍含量,减少了钴,电芯的能量密度提升到243Wh/kg,比Roadster高出了三成左右,但是价格却减少了1万美元。和ModelS源于同一个平台的Model X,用的也是18650。