锰酸锂将成动力电池主流路线,锁定行业前三

香萱 2021-04-07 16:44:23

动力电池军备竞赛才刚到中场,2020年,宁德时代与LG新能源在疫情恢复、新能源汽车市场反弹的浪潮中,成就了双寡头的地位。


但这样的局面远未达到终局,市场格局变化迅速,松下、比亚迪、三星SDI等国内外大厂对动力电池龙头的地位虎视眈眈;技术路线偏摆中,三元材料与磷酸铁锂的争议重新成为热门话题,其他技术类别也不断发力,在细分场景中找寻自身的定位。随着电动汽车需求量的快速增长,整个动力电池市场正酝酿着新的变化。


其中一些变化已经显现,凭借 “国民级神车”宏光Mini EV 2020年在国内的热销,其核心动力电池供应商之一星恒电源一举冲上动力电池装车量前排。2020年,星恒在轻型车与新能源乘用车装机量总计达到4.95GWh,进入了榜单前三。


这是一家过去在新能源汽车领域相当低调的动力电池企业,在2020年之前,这家公司新能源汽车动力电池的装机量一直徘徊在前十名之外。但在轻型车锂电领域,这家公司却是名副其实的“隐形冠军”,2018年-2020年,星恒电源连续三年成为这一细分领域的龙头企业。2020年,该公司的轻型车锂电装机量达到520万组,全球市场占有率达到32.4%。


如今,这家以锰酸锂技术路线为抓手的动力电池企业正在朝乘用车领域进军。2020年,这家公司最新的电池产品超锂S7已经为宏光Mini EV完成配套,而今年,星恒电源正在与北汽、奇瑞等整车厂商议纯电动A00级车的合作项目。


星恒电源董事长冯笑认为:“ 未来的三到五年,锰酸锂将会成为动力电池的主流技术路线之一。凭借CA材料对锰酸锂的改性,星恒电源可将锰酸锂的充放电循环次数提升到3000-4000次,而在比能量与安全性上的稳定表现,使这一技术路线在乘用车领域大有可为。”


那么,为什么一家没有选择当前市场热门技术路线的企业,会在2020年这样特殊的市场环境中异军突起?这家公司究竟是什么来历?面对多变的动力电池市场,他们有着怎样的判断?带着这些问题,与冯笑进行了一场深度访谈。


一、锂电老兵创业17年 电池应用场景为王


星恒电源成立于2003年,这家名不见经传的公司,实则在锂电领域已耕耘17年。


冯笑回忆,17年前,从北京来到苏州时,并未想到自身会在轻型车电池领域耕耘如此长的时间。“星恒当年是有光环的,我们有来自中科院物理所的专家与专业的电化学人才,一开始就是奔着电动汽车的领域去的。”


只是当时电动汽车并未在国内形成市场,从2000年到2008年的这段时间里,电动汽车项目始终在政策项目规划之内,但彼时早期的技术基础尚未完成,更不用谈量产。


在电动汽车领域只存在小规模示范运行的市场环境中,星恒电源找不到技术商业化落地的场景,无奈之下只能转向电动轻型车与自行车领域。


在这一领域,星恒电源也遭遇了难题,“当时国内电动自行车2000-3000元一辆,而我们一台车上的电池成本就接近这个价格。”国内市场由更廉价的铅酸电池占据,星恒电源产品的推广难度极高。


为形势所迫,冯笑开始转换思路,在全球寻找市场,最终锚定了自行车文化极度发达的欧洲市场。“欧洲市场的高端自行车价格差不多在2000-3000欧元,我们电池的成本只占到其中十分之一,商业模式能跑通。”欧洲成了星恒电源最早的市场之一,2008年,星恒电源设立荷兰办事处,负责售后与研发,正式进入欧洲市场。


在这个时间点前后,锂电的浪潮也刚好来临,数码3C产品的大量普及带来的锂电体系价格的下探。在欧洲积累了早期市场经验的星恒电源转头杀回国内,以领先的技术与成熟的市场运营体系,拿下了大片的市场。


到2018年,这家公司已经占据了轻型车锂电全球龙头的地位,2018年-2020年,星恒电源连续三年成为全球轻型车动力电池出货量最大的企业,2020年,星恒电源全球轻型车电池装机量达到520万组,全球市场占有率超过30%。与此同时,星恒电源去年还进入了宏光Mini EV的核心供应链,为该款热门车型供货。2020年,星恒电源动力电池的装机量一举进入了国内前三。


锰酸锂将成动力电池主流路线,锁定行业前三


在这一销量表现背后,冯笑总结:“做电池就是做应用场景,做经验,谁摔的跟头多积累的经验多,谁就能在终端市场取胜。”


“早期我们做电池,做市场推广的时候,在路上见到一辆用星恒电源产品的车,就要上去问问别人好不好用,有没有出过什么问题,然后回来对产品进行改进。”


他举例说道:“之前有一个欧洲地区的用户,经常出现电池进水的问题,之后我们发现他们是把电动自行车架在车顶上出游,到了地点再骑。他们那边雨水多,一旦下雨,车顶上电动自行车的承受雨点打击速度远远快过我们设计的速度,之后我们有针对性地对电池进行了改进,这个问题就再也没出过了。”


这些经验为星恒电源指明了发展路径,此后对电池的技术路线、材料体系、电芯设计乃至模组、PACK工艺,星恒电源都是在对市场进行充分调研后再展开研发生产。


二、坚定锰酸锂技术路线 规划产能50GWh


经过17年的发展,星恒电源已经从当年的研究型团队转型为生产型团队。冯笑向我们介绍:“星恒电源目前员工总数超过了4000人,当然这中间包含了操作工,正式员工的数量在400-500人左右,研发人员占到其中50%。 ”


在研发体系上,星恒电源主要进行前驱体材料、电芯设计、工艺及设备、系统与PACK技术四个方面的研发。


在具体的技术选择方面,星恒电源凭借长期在电动两轮车与轻型车领域的经验,认定锰酸锂将会成为十分具有潜力的材料体系。


“过去,锰酸锂材料一直存在锰自分解的问题,但去年10月,我们发布的超锂S7材料已经完全解决了这一问题。”冯笑表示。


锰酸锂将成动力电池主流路线,锁定行业前三


据了解,超锂S7电池相对于传统锰酸锂电池,主要进行了四个层面的创新:


1、采用动力型锰酸锂,通过调整锂锰比,掺杂过渡金属元素,降低了三价锰离子含量,抑制姜-泰勒效应,减少了锰溶解。


2、采用单晶锰酸锂,降低了比表面积和111面数量,可以达到减少锰离子溶解的效果。采用单晶锰酸锂,即使锰酸锂含量很高的时候,电芯循环容量仍然保持很好。


3、体系添加三元材料,构建碱性的环境,可以中和电解液产生的氢氟酸,避免氢氟酸对锰溶解的催化作用,电解液也是特制的,添加剂可以抓住溶解的锰离子,不让它跑到负极进行破坏。


4、超锂S7进一步添加了CA新材料,根据dQ/dV曲线,CA的充放电压正好处于三元和锰酸锂之间,可以保持电芯电压平台稳定,同时CA新材料在循环过程中可以不断释放活性锂,减缓副反应造成的活性锂减少,电芯循环容量保持很好。尤其是前200-300周,容量几乎不衰减。


面向未来,星恒电源还在研发单晶锰酸锂材料与固态电解液方案。冯笑指出:“单晶锰酸锂材料能够进一步延长当前锰酸锂电池的循环寿命,目前超锂S7电池的循环寿命大约在2600次,而单晶锰酸锂材料能将循环次数提升到3000-4000次,固态电解液则能够彻底解决电池燃烧的问题。”


与此同时,星恒电源也开始全面推进高能磷酸铁锂电池在国内市场的布局,未来将会聚焦物流车、叉车、电动两轮车等特殊品类与场景应用。据了解,星恒研发铁锂技术的历史长达十年之久,并在世博会乘用车、法国 Mia 汽车、邮政车、Goupil物流车,韩国休闲车,意大利丰田叉车等品类上应用。星恒电源同样对磷酸铁锂材料体系进行了改性,在保留长循环寿命的同时,使得磷酸铁锂电池在-20℃的场景下,同样能够维持80%的单体电芯放电,在电池组层面,则能够放电85%。


锰酸锂将成动力电池主流路线,锁定行业前三


产能方面,星恒电源今年会拥有10.5GWh电池产能,其中5GWh左右为锰系多元复合锂产线,剩余产能为锰系多元复合锂与磷酸铁锂可互相切换的电池产线。冯笑指出,大约在明年年中,星恒电源就能够拥有20GWh的产能,而远期的产能规划则是在50GWh。


在产能扩建方面,冯笑表现得较为谨慎,“根据市场需求来扩建产能是比较合适的,我们的产能包袱一直比较低。”


同时,星恒也有一套自身的产能扩建方案,有节奏地建厂,在厂内有节奏地扩建产能。“举个例子,我们拿下了足够容纳50GWh电池产能的土地,先建造了能够容纳20GWh的厂房,建成了10.5GWh的产能,这样方便我们有足够的厂房容量迅速跟进市场上的电池制造技术,对产能进行扩建,目前我们已经在已有的厂房内着手扩建产能,并在园区内建造新的厂房。”


据了解,在2019年,星恒电源已经与滁州达成合作,在滁州建造了1000亩的产业园区,通过这片园区在产能上具备的潜力,星恒电源未来有可能冲击动力电池产业的头部格局。


三、乘用车续航里程200公里足够,立足安全,技术路线选择需谨慎


针对当下,许多动力电池企业在乘用车电池能量密度上的军备竞赛,冯笑认为已经有些过热了。盲目攀升的比能量与能量密度,其实忽略了许多电池设计上的安全问题。“许多整车的重大安全事故已经能够说明问题了,这是对技术路线的选择不慎造成的后果。好在,过去在装载锰酸锂、磷酸铁锂电池的车型上,还不曾出现重大安全事故。”


当下整车厂、消费者对于能量密度的追求其实集中在续航焦虑这个点,但这个现象在未来两到三年内会迅速消失。冯笑分析了四点原因:


1、 电动汽车的实际使用续航其实相当有限,除了出租车、网约车等特殊应用场景每天需要300-500公里的续航里程,正常每天的使用情况100-200公里已经足够。宏观来看,每天载着1000公里续航的大电池在路上跑,其实是对社会资源的一种浪费。


2、 续航里程的提升,在同一款车型上无法形成很大的价格差,但对于动力电池企业与整车厂而言,购买更高能量密度、更大容量的电池在成本上需要付出巨大的代价,这其实是一种吃力不讨好的行为。


3、 基于基础的商业规律,厂商层面成本的上升,最终会以各种形式反馈到消费者身上,大电池最终需要消费者花费更高的价格买单。


4、 使用燃油车时,除非油表灯亮或者需要跑长途,没有人会关心车子能跑多远,因为基础设施非常发达。但电车不一样,人们非常关心续航里程,其中的原因就是充电太难了,基础设施太少了。但这样的现象势必会随着国家对电动汽车产品的推广与基础设施建设力度的加强而消失。


从上述四点来看,冯笑认为未来大众化的乘用车续航里程基本会在200公里左右,而在这样的续航里程下,使用单晶锰酸锂正极材料的电池无疑会成为非常合适的选择。“只有更加高端、豪华的纯电动乘用车才会继续使用成本更高的三元锂电池。”


在冯笑看来,200公里的乘用车是否会受到欢迎,宏光Mini EV这款热销产品已经给出了答案。


锰酸锂将成动力电池主流路线,锁定行业前三


在锰酸锂之外,冯笑认为磷酸铁锂也会是未来动力电池的重要技术路线。“磷酸铁锂电池其实今天才真正到推广的时候。早些年不适合推广,是因为能量密度太低,而价格又太高,2008年前后我们做磷酸铁锂产品的时候,国内原材料的价格是30多万元一吨。”他指出,“今天的磷酸铁锂原材料价格已经降到了5-6万元一吨,比能量也有了大幅的提升。”


但对于纯三元技术,冯笑表示星恒电源暂时不会涉足,目前星恒电源的方案是在锰酸锂中掺杂三元材料,以提升能量密度。星恒会持续专注以创新的锰系多元复合锂为主,高能磷酸铁锂为辅的技术选择,暂不考虑其他路线,这主要基于安全性的考虑。冯笑提出:“安全第一是星恒做技术的核心使命,电池材料是化学工程,星恒首先要保证材料的100%安全性,其次要考虑出现热失控现象后的危险系数。”


在电池路线上,冯笑认为还是要坚定自身的认知,国内在技术路线上的摇摆,很大程度上是由于业内专业人才的匮乏,这使得产业缺乏足够的定力。


四、谨慎进入乘用车领域 未来锁定国内行业前三


星恒电源虽然2020年在乘用车动力电池配套上显著提升,但冯笑认为,进入乘用车动力电池市场还是要保持谨慎。


“电池比到最后,技术上大家可能走的是趋同的路线,在这个上面并不会拉开差距,真正拉开差距的,是对场景的理解。”冯笑认为,“这一点与做电动两轮车是一样的,但星恒电源目前在乘用车领域的场景理解还不够深刻,因此我们需要谨慎地进入这个市场。”


在电池技术上,冯笑承认会与头部大厂的三元锂电池存在能量密度的差距,“但这样的差距可能就是别人做到350Wh/kg,我们用更便宜更可靠的锰酸锂做到320Wh/kg,产品最终会由市场做出选择。”


冯笑表示,星恒电源不会去迎合目前整车厂对于能量密度的追求,目前会从物流车、网约车、出租车或是像宏光Mini EV这样的小车开始做起。这样的车型不需要大容量电池,危险系数较小,且电池循环快,利于电池企业回本。


面向未来,星恒电源仍然计划以小型乘用车为入口进入到乘用车的动力电池市场,这样的车型在全世界范围内都会有很强的需求。借助新拓展的乘用车动力电池市场与越发稳固的两轮车动力电池基本盘,冯笑认为,星恒电源有机会稳固国内行业前三的地位。


结语:动力电池终局未定


在近年来汽车电动化浪潮的带动下,动力电池产业快速发展。但由于电动汽车产业本身还存在巨大变数,因此强关联的动力电池产业也仍处于迅速变化之中,动力电池的终局还远没有尘埃落定。


从目前的产业形势来看,宁德时代与LG新能源将会在头部展开新一轮的竞争,但对于整车厂而言,无论是宁德时代还是LG新能源做大,整车厂都会在话语权上进一步削弱。因此,这个产业需要不断出现新的挑战者。


而像星恒电源这样,既握有关键技术,也拥有稳固基本盘的玩家,就在等待这样的机会。对于这样的企业而言,熬过时间的考验,就将迎来收获的日子。


来源:搜狐汽车研究室

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