锂电原材料价格不断上涨：谁将是下一代动力电池的“风口”？

　　今年以来，上游原材料价格不断上涨，叠加“双碳”要求，无论是动力电池厂商还是整车企业均在承压。

　　21世纪经济报道记者宋豆豆 报道 在政策支持以及供给驱动下，新能源车产业链逐渐成熟，受益于新能源汽车的持续增长，动力电池行业的确定性再次加强。作为新能源汽车的“心脏”，动力电池占整车成本的30%至40%，在动力电池领域的激烈竞争中，谁率先突破技术瓶颈，谁将抢占下半场的制高点。

　　近日，中国汽车动力电池产业创新联盟发布的最新数据显示，9月我国动力电池装车量为15.7GWh，同比上升138.6%。今年1-9月，我国动力电池装车量累计92.0GWh，同比累计上升169.1%。其中三元电池装车量累计47.1GWh，占总装车量51.2%，同比累计上升99.5%；磷酸铁锂电池装车量累计44.8GWh,占总装车量48.7%，同比累计上升332.0%。

　　市场研究公司SNE Research预测，到2023年，新能源车的动力电池需求预计将达到406GWh，供应预计为335GWh，缺口约为18%；到2025年，供应缺口将达到40%左右。巨大的市场缺口，吸引动力电池企业以及新能源汽车企业积极扩充产能，争夺更多的市场份额。毋庸置疑，动力电池将是未来五年具备高增长、高景气的核心赛道。

　　需要思考的是，随着技术的发展和成熟，面对循环性、长寿命、安全性、高低温、成本、快充等多方面的挑战，下一代动力电池将如何发展？“双碳”目标下，面对电池回收和梯次利用这一庞大的潜在市场，将如何打通产业链的痛点和难点？

　　低钴、固态是下一代电池的发力点

　　随着中国新能源汽车产业的高速发展，动力电池的需求量也在高速增长。今年以来，上游原材料价格不断上涨，叠加“双碳”要求，无论是动力电池厂商还是整车企业均在承压。

　　10月12日，国轩高科工程研究总院常务副院长徐兴无在接受21世纪经济报道记者采访时表示，“现在材料在涨价，钴也在涨，最高的时候涨到60万/吨。钴资源是有限的，按照目前全世界的规划，钴资源估计用不到20年就会枯竭。其实镍资源也不是很多，大概也就是30-40年。在这种资源限制的情况下去发展一个产业，没有一个坚实的基础是很危险的。磷酸铁锂的资源是非常丰富的，但磷酸铁锂电池的能量密度是我们要重点攻克的难关。”

　　同一天，中汽数据有限公司资深主管王攀在2021全球新能源与智能汽车供应链创新大会上表示，近段时间以来，原材料价格上涨趋势非常猛，从我国对外依存度来讲，钴、镍、锰对外依存度超过90%，未来整个动力电池的产量还会增高，关注电池的回收利用一定程度上有利于缓解上游原材料价格的上涨以及目前的金属资源短缺。

　　数据显示，2020年中国的钴含量只占全球的1%，非洲刚果金则占到51.5%。在中国电池工业协会副理事长黄学杰看来，三元电池降钴是大趋势。此外镍资源并不多，降镍和升镍也是不同的路线。降镍关键的材料是镍锰酸锂，将其中1/4的锰换成镍后，负极搭配石墨，电压可以在4.5V以上，可以提升能量密度和续航。

　　第二种路线则是在三元锂电池的基础上升镍降钴，把镍的容量增加，正极材料的能量可以从160mAh/g提高到180mAh/g，继续提升到200mAh/g。该技术的极限是做到全镍，把钴完全去掉，向镍酸锂方向发展。结合负极材料，能量密度可以比三元锂电池提升40%，从现阶段的不到700Wh/L提升到1000Wh/L。

　　中国电子科技集团公司第十八研究所研究员肖成伟也认为，高镍三元材料做的固液混合电池作为一个过渡的技术和产品，有着非常好的发展前景。

　　事实上，目前特斯拉等汽车制造商正在考虑用价格更为便宜的镍来替代三元锂电池中价格波动较大的钴，宁德时代、LG等电池供应商在开发高镍三元锂电池。华安证券认为，三元电池中镍含量的提升，能够显著增强电池产品的能量密度；同时相较于价格波动性更明显的钴，镍由于供应分布广泛且更易大量生产，高镍低钴电池的成本优势凸显。

　　“相比于去年，今年碳酸锂价格涨了四到五倍，叠加‘双碳’的影响，整个行业的成本压力巨大。我认为新能源市场是否能发展起来的一个前提是成本能否控制在汽车工业所需的水平范围内。”中航锂电乘用车事业总经理谢秋说道。“从成本和资源的角度，低镍高锰是下一代电池材料的候选。”

　　在他看来，尖晶石镍锰酸锂是下一代正极的候选，通过计算，现在五系、六系的三元材料，锂只用了70%，其他30%不参与充放电，这是一种资源的巨大浪费，镍锰酸锂参与反应的锂可以达到95%的水平，其和铁锂的利用率差不多，但是镍锰酸锂这种尖晶石结构的能量密度又会高很多。

　　此外值得一提的是，黄学杰回顾了电池的发展过程：2010年锰酸锂是第一代电池，在日产聆风上搭载，续航里程在200公里左右；十年后的今天，大家买电动车必然会问到是三元还是铁锂，即第二代电池，续航里程较第一代增加了一倍多，成本下降50%左右；下一代电池即第三代，将更远期的目标指向了全固态电池。

　　他认为，固态电池是革命性的技术，希望通过原理创新做出全固态电池，为下一代600Wh/kg的电池做奋斗。“那时候的电池不仅仅是开汽车，也能够开飞机了。”

　　中国科学院物理研究所研究员李泓指出，固态电池和液态电池相比，最难解决的是在固态电池的电芯中，如果是全固态电池，所有的固态电解质在循环过程当中需要时刻保持着和正负极颗粒的物理接触，最好是在原子级接触，目前的方案很难解决这个问题。此外，开发固态电池的目的是希望提高安全性的同时进一步提高能量密度，但能否适应高电压的正极和负极也是一个挑战。

　　动力电池迎来退役潮，电池回收市场规模达百亿量级

　　中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2020年我国动力电池累计退役总量约为20万吨（约25GWh），到2025年这一数字将上升至78万吨。根据东方证券测算，届时电池回收市场规模将会达到370亿元。在“双碳”目标下，面对这一庞大的潜在市场规模，如何做好电池回收利用、提升循环利用水平？如何打通产业链的痛点和难点，迫在眉睫。

　　有研究表明，每吨废钢铁回收利用的碳减排效应达到0.15吨，废塑料的再生利用降低0.35吨的碳排放，新能源汽车的动力电池作为核心的零部件，其综合利用能够降低0.19吨碳排放。电池的回收利用对于整个汽车产业链的减排效果应该说是非常显著的。根据预测，2025年电池累计退役量超过100GWH规模，电池的回收利用成为一片新的蓝海市场。

　　工信部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中在2021全球新能源与智能汽车供应链创新大会表示，纯电动车将成为实现汽车产业“双碳”目标的主要方面，就汽车全生命周期而言，除使用过程中的耗能外，还要重视制造和报废、回收再制造阶段的减碳减排。他建议，燃油车与电动车可采用铝合金、非金属功能性轻质高强材料，通过“轻量化”优化汽车结构，减轻汽车自重。电动车要提高动力电池能量密度，减轻电池重量，减少电池制造环节电耗。“退役电池仍有70-80%的剩余容量，仍可在较温和的使用场景下梯次利用，最终报废时可回收锂、钴、镍等有价金属。”

　　广告

　　谢秋认为，电池最好在车上的服役期间将价值发挥完毕，退役后就进入回收阶段。目前回收技术算是第三代技术，第一代是野蛮暴力的烧；第二代是破碎，把电池丢进去；第三代，中航锂电希望做精细化、自动化拆解，将铜箔、铝箔、正极、负极材料完整地分离出来，这样效率上会高很多，之后进行短流程的原位再生。

　　“目前大家的做法是破碎完之后变成硫酸钴、硫酸镍，再回收成材料，我们想缩短流程，在材料层级方面直接做相关的再生，降低整体碳排放，降低成本。”

　　此外，动力电池的梯次利用也表现出较强的经济性。王攀表示，从整个电池回收利用经济性的测算来看，梯次利用的应用场景当中，以租代售的方式用到低速二轮车或者三轮车的经济性水平相对来说较好，投资周期较短；从再生利用角度看，今年以来得益于碳酸锂价格的上涨，磷酸铁锂电池的再生利用赚钱了，三元电池也一直处于整个再生利用利润的高位状态。

　　（作者：宋豆豆 编辑：张若思）