界面新聞記者 | 王勇
2023年,新能源汽車迎來降價潮。隨著銷售端競爭加劇及國家補貼的退出,電動汽車不得不將成本壓力逐漸向上游傳導。
鋰電池主要由四大材料構成,分別是正極材料、負極材料、電解液和隔膜。此外,還有銅箔、鋁箔和鋁塑膜等輔材。
目前,多種材料價格也已出現下滑。上海鋼聯數據顯示,截至3月10日,三元正極材料NCM811每噸均價為31萬元,較年初降21.5%;磷酸鐵鋰均價為13.9萬元/噸,較年初下降約24%。
負極材料方面,3月10日,人造石墨負極均價4.5萬元/噸,較年初下降約一成。
上海鋼聯數據顯示,截至3月10日,磷酸鐵鋰電解液、三元常規型電解液均價分別為4萬元/噸、6.2萬元/噸,分別較年初下跌了約20%和15%。
降本增效、材料和技術創新,成為上游企業應對市場變化不得不做的選擇。
在此背景下,鋰電材料端會有哪些新技術或創新產品有望今年實現“從0到1”的突破?又有哪些企業率先布局從而搶占先機?
從正極材料新方向看,考慮到能量密度、成本、安全性等多個因素,M3P相關材料或成為2023年的熱門賽道。
根據正極材料的不同,鋰電池可分為錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元電池。
其中,磷酸鐵鋰電池和三元電池是當前鋰電池的兩大主流。M3P體系則是在磷酸鐵鋰基礎上形成了新型的磷酸鹽系三元材料。
該體系以磷酸鐵鋰橄欖石結構作為基礎晶格結構,通過摻雜鎂、鋅、鋁等金屬元素中的兩種,在部分鐵元素點位上形成替代,從而生成磷酸鹽體系的三元材料。
在去年7月的世界動力電池大會上,寧德時代(300750.SZ)首席科學家吳凱表示,寧德時代M3P電池已經量產,2023年將推向市場運用。
寧德時代將其稱為“磷酸鹽體系的三元”,成本顯著低于高鎳三元,與原本的磷酸鐵鋰電池相比,能量密度更高,且擁有更好的充放電容量和循環穩定性。寧德時代董事長曾毓群公開表示,M3P電池電芯能量密度提升了20%。
根據頭部電池企業產能規劃看,僅有寧德時代布局了M3P電池。但多家企業布局了基于磷酸鐵鋰結構的磷酸錳鐵鋰電池,例如比亞迪(002594.SZ)、國軒高科(002074.SZ)、欣旺達(300207.SZ)、億緯鋰能(300014.SZ)等。
據界面新聞不完全統計,包括德方納米(300769.SZ)、當升科技(300073.SZ)、容百科技(688005.SH)等上游公司,已布局磷酸鹽體系的正極材料。
去年8月,曲靖市德方納米科技有限公司年產11萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地項目進入試生產;當升科技和中偉股份(300919.SZ)共同在貴州地區,擬建設30萬噸磷酸鹽系正極產能。
2023年,負極材料企業關注重點是降本技術。中泰證券指出,石墨化成本在石墨負極材料加工成本占比約一半,是負極材料加工的核心工序及成本控制的突破點。
石墨化是利用熱活化將熱力學不穩定的碳原子實現由亂層結構向石墨晶體結構的有序轉化 。簡單而言,就是將碳轉化為石墨。
從石墨化工藝看,未來箱式爐、連續石墨化爐將逐漸興起。石墨化主要包括間歇式和連續式兩種加工工藝,間歇式工藝主要采用艾奇遜爐和內熱串接式石墨化爐,連續式工藝則主要采用連續式石墨化爐。
該機構數據顯示,艾奇遜石墨化爐結構簡單、堅固耐用、容易維修等,但能量有效利用率僅30%左右,單位電耗達4000-4800kWh/t,且需要大量的冶金焦作為電阻料,污染比較嚴重;內串式石墨化爐較艾奇遜石墨化爐電耗下降20%-35%,但一般只適用于電極的生產,不適用于顆粒料的負極石墨化生產。
為了進一步降低能耗、控制成本,負極企業紛紛轉向新技術,目前主要的方向分為兩種,一種是在傳統的艾奇遜爐基礎上進行改進的箱式爐,另外一種是連續石墨化爐。
箱式爐以艾奇遜石墨化爐為基礎,在爐內設置炭板箱體,利用箱體及物料發熱,節省了保溫電阻料的用量,理論成本更低。根據璞泰來(603659.SH)公告,其子公司箱式爐產品單位耗電量較坩堝法降低40%-50%。但箱式爐也有缺點,其更大的箱體使得爐內溫度分布不均,物料均勻性較差。