谁卡了马斯克的脖子:动力电池的原料争夺战
卡门精选2021-06-22
大公司自动驾驶
比亚迪的刀片,马斯克的“镍”缘

本文来自微信公众号“远川科技评论”(ID:kechuangych),作者:罗松松,未来汽车日报经授权发布。

6月13日,刚参加完亚布力论坛的比亚迪董事长王传福,又马不停蹄赶到重庆,在演讲中,他摆出了一组数据:中国70%以上的石油需要进口,70%(实际上是80%)需要经过马六甲海峡,70%是消费在交通运输环节。

不过王传福的目的不是给电动车造势,而是想说电动车同样会遇到燃油车的“卡脖子”问题:“发展新能源汽车最主要是为了解决石油卡脖子问题,但是中国的钴资源几乎没有,镍资源也很少,中国不可能走回头路,从被石油卡脖子到被金属钴和镍卡脖子。”

因此他得出结论,相比于要使用大量镍、钴的三元锂电池,使用磷酸铁锂作为正极材料的刀片电池不仅安全性更好,而且完全不依赖稀有金属,没有卡脖子的后顾之忧。

担心被卡脖子的不止王传福,还有太平洋对岸的马斯克。今年2月份,砍掉了公关部的马斯克发了一条推特,说道:“镍是我们最大的担忧,正是因为镍短缺,所以标准续航版车型才会使用无镍的磷酸铁锂电池。”

虽然大家都有相似的忧患意识,但王传福和马斯克却选择了两种截然相反的解决方案:比亚迪押注的是成本更低,能量密度也更低、同时也更安全的磷酸铁锂,并且在积极推动刀片电池的外供;特斯拉选择的是成本更高、能量密度更高、但安全性稍逊一筹的三元锂电池。

为了锁定上游资源,马斯克一边给镍矿厂商画饼,告诉他们“只要环保开采,就别愁没有大订单”,另一边,又去勾搭镍资源最丰富的印度尼西亚。

作为电动车的“心脏”,电池及其上游的原材料供应也越来越得到资本市场的关注,本文将试图回答以下三个问题:

1. 为什么镍如此重要?

2. 特斯拉为什么要死磕镍?

3. 谁在镍的开发上拥有最大话语权?

01 三大金属的此消彼长

2019年,诺贝尔化学奖颁给了三个耄耋之年的老人,以表彰他们在“锂离子电池开发”领域的贡献,他们可能不会想到,四十多年前发明的锂电池竟然会在汽车行业里掀起一场滔天巨浪。

锂电池的工作原理其实并不复杂:通过锂离子在正负极之间的移动实现充放电功能,之所以选择锂,因为它是世界上最轻的金属,在同等体积和重量的条件下,能存储和搬运更多的能量,是一种绝佳的载体。

正极是决定电池性能最关键的材料,所以电池通常都以正极材料命名,包括钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂电池,钴酸锂因为含有昂贵的“钴”,所以成本较高,但是由于更高的压实密度,在3C电子行业占据统治地位。

目前,电动车使用最多的是磷酸铁锂和三元锂电池。

磷酸铁锂的优点是循环寿命长,安全性好。而且不含钴和镍这样的稀有金属,所以成本低廉。缺点是能量密度不高,低温性能差,但是通过封装技术的提升,续航里程也能达到500-600km以上。国产Model3和比亚迪汉用的都是磷酸铁锂电池。

所谓的三元锂电池,则是指正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)或者是镍钴铝酸锂(NCA)的锂离子电池。目前,NCA的核心技术被松下牢牢掌握,专供特斯拉。国内主要生产的是NCM。蔚来用的都是三元锂电池。

无论是是三元还是磷酸铁锂,所有的技术路线都少不了对“锂”的开发,锂也被认为是新能源时代的“白色石油”,全球大部分锂资源主要分布南美和澳大利亚的“三湖七矿”中,按理说,锂应该是各方争夺最激烈的资源,但事实并非如此。

从2015年开始,由于全球新能源汽车市场的爆发,上游锂矿和锂盐的投资不断增加,并且在2017-2019年持续放量,但是没想到,在经历2019年全球汽车市场负增长之后,又碰到了2020年的新冠疫情,下游需求骤降,导致锂盐价格一路走低,从2018年的16万/吨跌到去年的4-5万元/吨。

换句话说,过去两年锂资源的供给其实是相对过剩的。那么作为三元电池的核心材料,含量最高的镍、钴的战略价值逐渐凸显。

其中,钴金属大部分分布在刚果(金),因为长年战乱,供给极不稳定,价格波动剧烈,很多电池厂商一直在想办法降低钴含量,包括特斯拉和长城旗下的丰巢能源都喊出“无钴电池”,钴的价格也从2018年上半年的9万美元/吨下降至现在的4.45万美元左右,近乎腰斩。

全球钴价走势图

相比之下,镍的重要性则更加无可取代:在三元锂电池中,镍含量基本上直接决定了能量密度,等于决定了电池的续航。锂过剩,锰既不贵也不缺,钴的含量和价格也在持续下降,如此一来,镍的重要性则水涨船高,怎么避免被镍“卡脖子”,也成了新能源车品牌绕不开的问题。

02 马斯克的心病

2008年,特斯拉推出第一款跑车Roadster时,市场并不看好,其中一个原因在于它用的是18650钴酸锂电池,而非更廉价的磷酸铁锂电池,虽然续航不错,但是售价也高达10.9万美元起。

所谓18650就是,直径18mm,高65mm的圆柱形锂电池(0代表圆形),之前被大量用在笔记本电脑中,技术比较成熟,一致性和安全性都比较好,能量密度也比较大,特斯拉做的,就是把6831节18650电池通过串并联的方式结合在一起,为汽车提供动力。

为了进入大众市场,特斯拉在Model S中虽然也用的是18650电池,但把正极材料变成了价格更低的镍钴铝(NCA)电池,提高了镍含量,减少了钴,电芯的能量密度提升到243Wh/kg,比Roadster高出了三成左右,但是价格却减少了1万美元。和ModelS源于同一个平台的Model X,用的也是18650。

为了保证稳定供应和控制成本,特斯拉和松下2014年决定共同出资50亿美元,在美国内华达州的一片沙漠中建设超级工厂,为Model 3提供所需要的电池,但是规格从当初的18650变成了21700。

从名称中可以看出,新一代的电池变大了,电芯的容量达到4.8Ah左右,电池的能量密度也达到300Wh/kg左右,相比于18650提高了20%,原因在于,21700在保有高镍含量的NCA正极材料的同时,负极材料由原来的100%的石墨变成了硅碳复合材料,如此一来,相同容量的电池组所需要的电芯数量将会显著减少。

这一方面既降低了电池的管理难度,同时也因为减少了电池包里的结构件而降低成本,电池系统的成本从当初的180美元/Wh降低到170美元/Wh,从而推动了特斯拉的销量能够实现质的飞跃。

从无到有,从Roadster到Model S,再从Model S/X到Model 3/Y,特斯拉每次产品推陈出新的背后都有一次电池技术的升级,而在更新换代的过程中,存在一条清晰的路线图:更高的镍、更少的钴、更大的电池,更少的总数,以及更高的能量密度。

简单总结就是:高镍无钴化。

2012年,特斯拉Model S,单个电池能量密度为245Wh/kg,钴含量为11kg/辆,到2018年,特斯拉Model3,单个电池的能量密度已经达到300Wh/kg,钴含量却下降到4.5kg/辆,比6年前减少了60%,但这并不能满足马斯克的胃口。

特斯拉的三次电池升级

从去年开始,全球新能源汽车市场开始爆发,动力电池厂商经过多年的磨练能力也越来越强,特斯拉独步天下的电池技术优势也在被慢慢追赶,在这样的背景下,特斯拉去年举办了“电池日”,宣布推出高镍的4680电池,比在Model 3上用的21700又要大一个个头,像一个小的啤酒罐,号称成本可以降低14%,续航可以提高16%。

在发布会上,马斯克说:"如果我们最大限度地利用镍,把钴减少到零,我们可以使(电池)价格降低50%."

特斯拉的寻镍之旅也由此开始。

03 中国队异军突起

从总量上来说,地球上的镍并不少,根据美国地质调查局的统计,截止到2019年年底,全世界已探明的镍储量约为8900万金属吨,印尼、澳大利亚、巴西和俄罗斯的储量最为丰富,2019年,全球镍产量约为250万吨,印尼一国就占了约三分之一。

如果按照矿石性质分,镍矿主要分为硫化镍和红土镍两种。

前者主要分布在高纬度地区,冶炼技术成熟,但是储量在不断下滑,开采成本日渐升高,占总供给的39%,后者主要分布在低纬度地区,资源丰富,开采成本比较低,工艺成熟,而且因为靠海,所以运输成本也比较低,占总供给的61%。

如果按含镍量来分,又分为一级镍和二级镍,前者主要用于生产电池、电镀以及合金等产品,后者主要用来生产不锈钢,从下游消费结构来看,目前不锈钢是镍的最大下游市场,占总消费的70%,动力电池虽然增长迅猛,但只占比5%左右。

而三元锂电池所需要的镍,自然是一级镍,而一级镍的来源只有两种:硫化镍矿或者是采用湿法冶炼的红土镍矿。

如前文所述,硫化镍因为储量和开采成本的原因,产量在不断下滑。另一边,由于新能源汽车市场的增长,动力电池,尤其是高镍三元正极材料的需求也将出现指数级增长。根据Benchmark Minerals Intelligence的预测,到2030年,动力电池对镍的需求量将从2020年的13.9万吨飙升到140万吨,占镍总需求的30%。

一边是供给跟不上,一边是需求爆发,硫化镍的价格是肉眼可见的上涨。想要避免被原材料卡脖子,基本上只有两条路:一是甘心挨宰,高价买硫酸镍;二是想办法利用廉价又丰富的红土镍生产电池级原料。

作为全世界生产新能源汽车最多的企业,也是对未来规划最激进的公司(2030年产量为2000万辆),特斯拉当然感觉到了危机,所以从去年开始,马斯克就把镍视作公司前进路上最大的拦路虎。

所以,从去年下半年开始,就有消息传出特斯拉将会在印尼建立电池工厂,但却不了了之。今年3月,特斯拉瞄上了位于太平洋的新喀多尼亚岛,这座小岛上的Goro镍矿理论上每年可以生产6万吨红土镍,特斯拉获得了这些资源的供应权。

Goro镍矿原本是归巴西淡水河谷公司和日本住友商事共同所有,双方想通过湿法冶炼的方式,利用红土镍生产出动力电池所需要的硫化镍,投资巨大,但投产十年来一直没有达到设计产能,两大股东损失惨重,最后只能割肉贱卖。

毫不夸张地说,谁能在红土镍的湿法工艺上取得革命性的技术突破,谁就能拥有镍的定价权。所以过去十年,不少公司前仆后继,除了淡水河谷和住友商事,还包括全球矿业巨头必和必拓以及谢里特,但最终都以失败告终。

然而,在这场技术革命中,中国军团却实现了后发先至。

今年5月,位于印尼的力勤矿业宣布投产第一批氢氧化钴产品,这也意味着利用红土镍生产电池级产品的可行性已经得到了证实。除了力勤,中国不少企业已经加入到这场技术革命的浪潮中,包括全球不锈钢之王“青山控股”,华友钴业、格林美、洛阳钼业以及宁德时代控股的广东邦普等。

这批中国军团的加入,一方面意味着用于硫化镍的供应紧张问题将得到极大缓解,同时也意味着镍的价格将会进一步下降,从而带动动力电池系统以及电动车成本的下降,这对于一直担心被镍卡脖子的新能源玩家来说,无疑是一个巨大的利好。

04 尾声

表面看,汽车行业的竞争只存在于整车厂之间,但殊不知,在这场新能源革命的背后,上游矿产资源的争夺战更为激烈,因为这不仅涉及到公司利润,还关乎国家的能源安全。

中国本身是一个少锂、少镍、无钴的国家,过去十年通过一批企业在海外的收购和布局,已经形成了一个完整的供应和加工体系,也出现了包括宁德时代、比亚迪在内的世界第一梯队的动力电池厂商。

但不能忽略的是,随着欧美国家开始积极布局新能源,上游供应链的竞争无疑将会加剧。

早在2017年,欧洲就成立了电池联盟。今年6月,美国能源部、国防部、商务部和国务院共同发布了《国家锂电池蓝图(2021-2030)》,目标就是建设美国国内的锂电池原材料的加工能力,并且降低对敏感材料(尤其是镍和钴)的依赖程度。

谁能拿到产业链上的最大话语权,仍然是个未知数。

参考资料:

[1] 镍的革命,建约车评

[2] 镍:电动汽车需求开启行业新周期,兴业证券

[3] 松下——圆柱电池领跑者,与特斯拉的“十年之痒”,光大证券

[4] 特斯拉的电池进化论,知识流

[5] 海外锂矿增产暂停,国内企业逆势上行,川财证券

该文观点仅代表作者本人,未来汽车日报系信息发布平台,未来汽车日报仅提供信息存储空间服务。
最新快讯
15.98万起,星途瑶光C-DM上市
22小时前

3月11日,奇瑞旗下的高端品牌星途公布了插电混动SUV车型——星途瑶光C-DM的售价。五款不同配置的车型,售价在15.98至22.58万之间。其中,WLTC工况纯电续航里程为83km的长续航版两个配置售价分别为15.98万和17.28万元,纯电续航里程160km的超长续航版两个配置售价分别为18.88万和20.58万,而四驱超长续航车型售价则为22.58万元。除了新增的四驱超长续航车型,其他车型价格相较此前预售价,均有了1万至1.7万不等的下调。星途瑶光C-DM基于M3X超混平台打造,采用1.5T发动机搭配3挡DHT混动的方案,前驱车型动力系统最大总功率达到270kW,最大总扭矩为605 N·m;四驱车型增加后电机后,最大总功率达到445kW,最大总扭矩达到915 N·m,百公里加速只需4秒级。(36氪AUTO)

埃安蝉联中国新能源汽车质量排行榜第一
23小时前

3月15日,2023年度中国新能源汽车质量排行榜出炉,埃安继去年位居榜首后,今年再次蝉联榜首。据悉,该榜单由国家质量监督官方媒体主导,以中国汽车质量网投诉大数据平台为依托,结合国家相关标准,综合投诉故障、缺陷风险、可靠性、安全性、环保性五大维度对车辆进行评选。为了降低产品缺陷风险,埃安在国内率先研发纯电专属平台,在产品设计之初就能杜绝缺陷,从源头保证产品质量。埃安拥有新能源汽车“灯塔工厂”,部署40多项工业4.0范例,产品质量逼近“零缺陷”“零不良”,可靠性更高。值得一提的是,埃安是三电技术全部自产自研的车企,自主研发的弹匣电池2.0全球唯一实现枪击不起火,3年装车量超80万、累计行驶480亿公里0自燃。在产品研发、核心部件、生产制造等各个环节多管齐下,让埃安产品故障率更低,投诉案例更少。(36氪AUTO)

比亚迪e2荣耀版上市,售价8.98万和9.68万
2024-03-14

3月13日,比亚迪e2荣耀版正式上市,共推两款车型,售价分别为8.98万和9.68万。两款车型CLTC纯电续航里程均为405km。即日起至3月31日前,订购该车型的用户可享受2年免息、2年免费云服务等包括置换补贴、车机流量在内的多重权益大礼。值得一提的是,该车将在比亚迪海洋网络进行销售。比亚迪e2荣耀版全系标配刀片电池、热泵空调、手机NFC车钥匙、快充等超12项配置。智能方面,比亚迪e2荣耀版全系标配DiLink智能网联系统、智能语音交互系统,配合10.1/12.8英寸自适应旋转悬浮Pad、8.8英寸组合仪表。同时VTOL移动电站能实现3.3kW的对外放电。动力方面,比亚迪e2荣耀版搭载一台最大功率70千瓦驱动电机,最大扭矩180Nm,CLTC工况续航里程为405km,30%-80%快充30分钟。同时,该车还配备VTOL移动电站,能实现3.3kW的对外放电。(36氪AUTO)

车企价格战混战,昊铂HT以能源“清场”
2024-03-13

近日,昊铂品牌另辟蹊径推新权益补贴,其中针对昊铂HT新车主,昊铂官方推出三月限享价值至高5.1万“能源包”权益享受,针对3月31日前购车的昊铂HT车主,提供终身免费充电、家用智能充电桩免费赠送及安装、0息低息金融补贴、置换减免政策等重磅福利。诸多终版补贴政策涵盖消费诚意、用车出行,满足用户对高端豪华纯电品牌的高价值体验的核心需求。昊铂能够在短时间内迅速推出如此大额,且货真价实的“能源补贴”的关键支撑,是在能源战略上投入建设了包含1200座超充站、APP接入160万根桩,实现十分钟“补能圈”,电桩覆盖全国90%范围,高效快速推进“快近广”的补能网络。在这背后也进一步印证出昊铂品牌所具备的强大生态掌控力与广汽赋能的企业深厚积淀。在中国高端智能汽车品牌冲击传统豪华品牌的时代背景下,借助深厚的品牌积淀和战略正向发展的优势,昊铂牢牢站稳高端纯电市场的竞争高位,以高端智能重塑纯电豪华市场的消费趋势。借助在补能体系高效铺设的建设优势,昊铂品牌进一步夯实“补能无忧第一品牌”的标杆地位。

长城汽车芯动半导体与意法半导体签署战略合作协议
2024-03-13

近日,长城汽车芯动半导体与意法半导体在深圳签署战略合作协议,长城汽车零部件董事长郑立朋、芯动半导体总经理姜佳佳,意法半导体总裁兼首席执行官 Jean-Marc Chery;执行副总裁、中国区总裁曹志平;中国区副总裁,功率、分立器件、模拟器件产品部负责人Francesco MUGGERI;中国区副总裁、汽车事业群负责人赵明宇出席签约仪式。随着新能源汽车市场的不断渗透,消费者对新能源汽车的需求日益增加,同时对新能源汽车续航里程及充电速度有了更高的要求,新能源汽车逐渐由400V向800V高压平台推进,以满足消费者日常出行和长途旅行的市场需求。SiC芯片因其出色的耐高压、高结温应用等特性,被广泛应用于电驱逆变器、电动汽车车载充电(OBC)和直流-直流变换器(DC-DC)等关键零部件中。新能源汽车市场不断扩大,SiC芯片的需求量也在持续增长。为稳定SiC芯片供应,长城汽车芯动半导体与优质供应商建立长期合作关系,以保障更好地在SiC功率模块领域深耕发展。此次与意法半导体就SiC芯片业务签署战略合作协议,也将进一步推动长城汽车垂直整合,加大新能源发展力度。(36氪AUTO)

查看更多快讯
最新要闻
试驾起亚EV5:续航720公里,对标大众ID.4
担负起亚的走量重担。
22小时前
试驾新款上期奥迪A7L:瞄准年轻人,冲击中大型豪华轿车市场
上汽奥迪的销量担当。
昨天
售15.96万起,中大型轿车东风奕派eπ007卷起性价比
新品牌的第一枪。
2024-03-15
2024年,汽车人都在过苦日子
汽车链条自上而下被寒风肆虐。
2024-03-15
2023年营收3223亿欧元,大众计划今年推30款新车
进一步加大投资。
2024-03-13
试驾全新极氪001,整车优化升级高达1118处
全方位升级。
2024-03-11