锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
锂电池的用途
消费品领域主要应用在数码产品、手机、移动电源、笔记本等电子设备中。常用的有18650锂电池,锂聚合物电池。
工业领域主要应用在医疗电子、光伏储能、铁路基建、安防通讯、勘探测绘等领域。常用的有储能/动力锂电池,磷酸铁锂电池,聚合物锂电池,18650锂电池。
交通工具,在电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动船舶等领域中发挥重要作用,用于提供动力和存储能量。
储能系统,在光储电站、风储电站、家庭储能、备用电源等场景中用于存储和输出可再生能源。
特种领域主要应用在航空航天、舰艇船舶、卫星导航、高能物理等领域。常用的有超低温锂电池,高温锂电池,钛酸锂电池,防爆锂电池等。
近年来,在世界各国注重发展新能源的背景下,随着电动汽车、储能等领域的快速发展,锂电池市场需求持续增长,市场规模不断扩大,全球动力电池市场出货量呈现出高速增长的发展趋势。
在电动汽车领域,根据SNE Research披露的数据,全球动力电池的装机量已从2019年的115.2GWh增长至2022年的517.9GWh.2023年1-11月,全球锂电池装机量达624.4GWh。整体来看,全球动力锂电池装机量保持高速增长态势。
在技术方面,锂电池的能量密度不断提高,充电速度也在不断加快,这就使得锂电池在电动汽车、智能手机、平板电脑等等领域的广泛应用成为可能。
赛迪顾问发布的《2022中国锂电产业发展指数显示, 2022年,全球锂电池市场规模超过1100GWh,其中,我国锂电池市场规模750GWh,占全球比重近70%,锂电池全球市场占有率进一步提高。我国已连续六年成为全球最大的锂电池市场。
而中国新能源汽车目前已经成为全球最大的销售市场,连续八年保持第一,带动上游锂电产业连续六年成为全球最大的消费市场,中国锂电产业仍将是最具前景行业领域之一。
中国锂电池的成长之路
回顾锂电池的发展历史,锂电池产业兴起于上个世纪初,在欧美日韩等国的激烈竞争中,中国锂电池却在短短10年间成功逆袭,实现了质的突破,取得了全球领先优势。
在全球锂电池发展历史过程中,日本起步较早,并最先取得了技术突破。1991年,索尼发布了人类历史上第一块商用锂电池,该电池采用钴酸锂作为正极材料,碳材料作为负极材料,外观呈现出圆柱形。这款电池被广泛应用于索尼公司的摄像机产品中,取得了巨大成功。
实际上,日本在锂电池在研发方面一直领先于全球,许多日本企业都是锂电池研发的重要参与者,如松下、东芝、三洋等日本企业,从而使得日本成为当时全球锂电池制造的主导国家,约有90%的锂电池产自日本。
然而,正当日本锂电池产业发展如日中天之时,日本企业却突然将研究重点转向氢燃料电池,尤其是丰田等汽车制造商坚信,氢燃料电池是未来能源的直接替代品,从此在日本国内掀起了氢能源的研究热潮,而锂电池市场却被冷落,长期未能取得突破。在此情况下,日本的锂电池产业很快就被国际市场所淘汰。
中国锂电池研发开始于1987年,中国科学技术大学技术物理系毕业生陈立泉,担任“863”计划“七五”储能材料项目的总负责人,该项目关注的是聚合物锂电池的研发。10年后的1997年9月,他成功地完成了以国内技术设备和原材料为主的中国首条锂电池中试生产线的建设。
此后,陈立泉院士的实验室在1999年对锂离子电池材料和电池技术、工程问题以及纳米离子学进行了研究。他们通过理论计算与实验结果的结合,依靠自制的设备、国产原材料和自己研发的技术,成功地完成了第一条18650圆柱型锂离子电池的测试生产线,该生产线的年产量达到了20万支电池。
事实上,在科技创新过程中,陈立泉就如同一位冒险家,坚定地信仰新能源和可再生技术,从而开启了中国锂电池产业的新篇章。
宁德时代,由中科院博士曾毓群创立,如今已成为中国锂电池行业的领军企业,被誉为全球领先的动力电池系统提供商。其专注于新能源汽车动力电池系统和储能系统的研发、生产和销售,致力于推动全球新能源的广泛应用。
3月15日,宁德时代发布2023年年报,公司营业收入首次突破4000亿元大关,同比增长22.01%,利润同比增长43.58%。据SNE机构统计,宁德时代动力电池全球使用量市场占有率达36.8%,连续7年稳居全球第一,储能电池全球出货量市场占有率达40%,连续三年蝉联榜首。
宁德时代不仅在新能源领域独具慧眼,而且对半导体、高端制造、精细化工等高成长行业也有着深入的研究和布局,可谓是抓住行业机遇的高手。
20年间,中国锂电池领域还出现了北京卫蓝新能源、中科海钠、星恒电源等众多企业,在锂电池领域的科技研发和竞争中,形成了“宁德派”,“亿纬派”,“力神派”、“比克派”、“天鹏派”等诸多流派。
中国锂电池实现弯道超车、后来居上,并掌控了全球供应链
中国在锂电池领域的全面突破始于2008年,当时中国政府推出了一项促进新能源汽车发展的政策,为锂电池产业发展提供了巨大的支持和机遇。中国企业就此迅速崛起,提高大规模投资和技术创新,逐渐取代了欧美日韩企业的领先地位。
目前,中国已成为全球最大的锂电池生产国,占据了全球70%的市场份额。中国的锂电池企业不仅在国内市场取得了巨大成功,而且还在国际市场上获得了广泛认可。例如宁德时代成为了特斯拉等国际知名汽车生产商的主要供应商之一。
不仅如此,如今中国已基本上掌控了全球锂电池供应链,西方国家打算排除中国,另外打造一条供应链已经完全行不通。
3月13日,彭博社发文称,随着电动汽车和清洁能源逐步占据主导地位,西方国家正寻求在锂电池供应链中排除中国,但如今,全球锂产业已经与中国投资紧密联系在了一起,不可能轻易切割。全球工业界需要接受中国为合作伙伴,而不是竞争对手。
世界锂矿的重要产地,澳大利亚格林布什锂矿山51%的控股权由中国天齐锂业持有。中国投资也在智利的锂矿产业中占据主导地位,天齐锂业持有全球第二大锂生产商智利化工矿业公司近1/4的股份。
锂矿石
中国本身就是全球第三大锂生产国,同时,来自于中国的投资推动阿根廷成为了全球第四大锂生产国,中国已成为阿根廷锂出口的主要目的地。中国企业还积极开采集合加工巴西的锂矿资源。彭博社文章指出,“凡是世界各地生产锂的地方,中国投资几乎无处不在。”
除了锂矿开采外,中国还在锂电产品的大规模生产中占据主导地位,中国电动汽车销量在全球占比超过60%。
对此,彭博社文章认为,如果西方国家想要确保锂的供应,就不能仅将中国看作是“竞争对手”,还必须接受中国作为一个合作伙伴。
总之,目前中国不仅主导了世界的锂矿资源,而且还主导着锂矿产业的终端产品——新能源产业,并在这方面也占据着优势地位。由此可见,西方国家想要将中国排除在全球锂矿开采和锂电池供应链之外的想法,无异于痴心妄想。
想了解更多精彩内容,快来关注热点我见