锂电步入动力时代
杰里米·里夫在畅销书《第三次工业革命》中指出,新能源和信息技术会带动产业革命,第三次工业革命通过新能源将能量转换为电能,然后通过储能技术包括电池技术将能量储存起来,最后用到包括交通工具在内的各个生活领域。电动汽车行业正成为第三次工业革命的希望,而特斯拉则是毫无争议的领军者。
特斯拉的横空出世改写了电动汽车与传统燃油汽车的对抗格局,大幅提高了续航里程,缩短了与传统燃油车续航里程的差距,实现了纯电动汽车的逆袭。
特斯拉的车型主要包括Roadster、Model S、Model X,包括40kwh(千瓦时)、60kwh、80kwh三个版本,分别可以提供256公里、370公里和480公里的续航里程,大大缩短了与传统燃油车600公里续航里程的距离,弥补了电动车续航里程不足的缺憾。而且,其提速性能可与保时捷媲美,最高时速可达208km/h,百公里加速时间仅需4.4s。
特斯拉的第二代产品Model S在2012年下半年开始销售,2013年销售呈爆发式增长。根据特斯拉2013年一季报显示,Model S力压奔驰S、宝马7系、奥迪A8,成为北美豪华车销量冠军。2013年全球销量达到2.23万辆,远远突破预期的2万辆,预计2014年出货量超过3.5万辆,较2013年同比增长55%以上。
特斯拉的迅猛发展促进了全球电动车行业迎来新的发展契机,2013年全球电动汽车数量较上年翻了一番,总数超过40万辆。
然而,这一数字相对超过8000万辆的传统燃油汽车的全球销量而言仅是九牛一毛,但特斯拉并不气馁,祭出了自己的“杀手锏”。2014年6月,特斯拉提出开放所有专利技术,以推动电动汽车行业的快速发展。
数据显示,从2009年6月至2014年6月5日,在美国专利网站可以查到249项特斯拉专利:从主机通信结构到电池冷却套,从自动音频优化系统到高压电缆连接器,特斯拉的专利涵盖了电池、充电技术、电机、人机交互等不同领域。
分析人士认为,特斯拉的竞争对手并不是其他电动汽车生产商,而是占市场绝大多数份额的传统汽车制造商。如果多个电动汽车制造商能围绕一个开放的平台用共同的标准开发,电动车市场的发展速度将会加快。竞争对手在使用特斯拉专利的同时,也在无形中提高了特斯拉技术的普适性,即,特斯拉很可能试图以此确定未来电动车的制造标准。
在特斯拉开放的专利中,104项与电池以及电池安全控制系统有关;28项涉及充电技术,这两类专利就占到了专利总数的53%,也是特斯拉最主要的优势技术。
分析人士认为,特斯拉现有的电池安全控制系统专利,主要用于协调运行车上7000多节组成的电池组。这套技术目前已经成熟,但发展前景不大,所以特斯拉决定开放专利,同时研究更具潜力的大电池。
而且,特斯拉并没有把宝全部押在电动汽车上,毕竟,作为一家同时提供电能的公司,特斯拉并不缺少赚钱的手段。
2014年初,特斯拉公布了Gigafactory(千兆工厂)计划,该工厂将在2017年投入运行,锂离子电池年产量将超过2013年的全球用于各类用途的锂离子电池总产量,满足特斯拉年产50万辆电动车的需求,电池组每千瓦时的成本预计将降低逾30%。
海通证券认为,特斯拉千兆工厂计划至少说明两个事情:第一,特斯拉对中期内有信心,用自己的行动表明,至少在2020年之前是最看好的;第二,跟随者会带动产业加速进步,由于的产业链已经比较成熟,而且分工明确,成本下降空间大,特斯拉规划2020年相比目前成本减少30%以上是完全可行的。
海通证券表示,随着特斯拉公布千兆工厂计划、三星6亿美元西安建厂涉足动力锂电、万向收购菲斯科等一系列大手笔都表明了2014年全球行业将步入动力时代。
锂电将爆发式增长
从发展历程来看,动力电池分别经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、、燃料电池时代。
目前,铅酸电池占据二次电池80%以上的市场份额,主要应用于电动车市场和储能市场,镍镉电池主要应用于电动工具,但是铅酸电池和镍镉电池均含有重金属元素容易造成污染,因此推广程度有限。镍氢电池主要应用于混合电动车,但性能不能满足目前大力发展的纯电动汽车和插电式混合动力汽车,而燃料电池虽然性能较好,但是技术难度大。
以其优越的性能和成熟的技术成为未来十年电动车用电池首选。
具有更高的能量质量比、能量体积比。目前能达到100-125Wh/kg和240-300Wh/L,是镍镉电池的2倍,是镍氢电池的1.5倍;
电压高。单节电压为3.6V-3.9V,相当于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;
自放电小,可长时间存放。充满电的储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于镍镉电池的25%-30%,镍氢电池的30%-35%,这是最突出的优越性;
无记忆效应。不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以充电前无需放电;
寿命长。正常工作条件下,可达到500次以上的充放电循环次数;
可以快速充电。通常可以采用0.5-1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1-2小时;
可以并联使用,而且由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池。
在动力电池中的性能优势是明显的,但在整个应用领域,其所在市场份额并不大,正处于爆发式增长的前夜。
在产业链中,锂电上游是材料所需的矿产资源,中游为生产厂商,包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂和黏合剂的生产等,下游主要是锂电配套应用领域,目前已广泛用于消费类电子产品、电动汽车、工业储能。
就上游而言,2002-2012年间,全球锂需求年均增速大约8%,其中最大的拉动因素来自于锂二次电池,其年均增速更是达到了20%以上。2000年,锂电需求仅占锂消费的4%左右,但是到了2013年,锂电消费占比已经跃升至36%,锂电对锂整体消费的拉动越来越明显。
就下游应用而言,2012年,全球市场容量33.5gwh(兆千瓦时),增速30%,其中消费电子占比88%,电动车占比仅为11%,储能和UPS占比1%。
2013年,全球出货量同比增长23%,较2012年15%左右的增长幅度提升了近8个百分点,这一增速正是由于电动汽车的爆发式增长所拉动的。
在电动汽车上的应用与智能手机不是一个数量级别。海通证券的数据显示,智能手机的碳酸锂单耗量为2-3克,而纯电动汽车的碳酸锂单耗为50-60公斤,是智能手机单耗的20000倍!
以特斯拉电动汽车为例,2013年,特斯拉Model S全球销量为2.23万辆,其中30%的用户选择入门级的60kwh电池,70%配置80kwh电池,由此推算,2013年特斯拉消耗总量达到165万kwh,远远超过其他电动汽车对于的需求。而2013年全球智能手机需求量约为909万kwh,仅Model S就相当于智能手机18%的份额。
而若2014年特斯拉的Model S超过3.5万辆的出货量目标得以实现,以及特斯拉第三代Model X的上市,仅特斯拉一家公司的需求量已超过259万kwh,行业将实现爆发式增长。
事实上,锂电与电动汽车是互相拉动的。除充电设备不完善外,电动汽车成本高昂一直是制约推广的重要因素,电动汽车主要由车身、电机、电机控制以及电池及电池管理系统等几部分组成,其中电池在整个汽车中占据非常重要的份额。根据广发证券的测算,在特斯拉汽车中,占据成本比率约为29%;比亚迪E6电动车中,成本占据比例约为38%。电池是新能源汽车最大的成本之一。
而在过去几年中,价格一直处于缓慢下降的趋势,主要有几个方面的原因所致,一方面是容量的提升,过去十年中容量均以每年5%左右的比例提升,容量提升使得单位成本得以降低。另外一方面是原材料的成本降低所致。
随着价格不断下降,电动汽车价格也将逐步下降,将对汽车销量带来正面影响,销量将出现加速增长。根据HIS预计,2014年全球电动汽车销量将达到40.3万辆,同比增幅将达到66.5%。