La batalla por las baterías de litio en la carretera de los vehículos de nuevas energías
Musk ha afirmado que las baterías son la clave de los futuros vehículos eléctricos inteligentes. Para los vehículos eléctricos inteligentes, las baterías eléctricas son sin duda el hardware central, al igual que los motores de los vehículos con motor de combustión interna. Esta es también una oportunidad para el surgimiento de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd.
El mercado de las baterías eléctricas está mostrando el efecto Matthew y Contemporary Ampere Technology ocupa una posición de liderazgo en el mercado.
1. Competencia internacional: compitiendo por el dominio de las baterías eléctricas
El año pasado, la capacidad de carga de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. en el mercado nacional fue de 12,22 GWh. con más del 52%, ocupando el segundo lugar. El nombre BYD tiene solo el 12,9%, pero Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. no es la primera empresa en comenzar a comercializar baterías de iones de litio.
Japón ha tenido durante mucho tiempo la ventaja de ser el primero en avanzar en baterías de iones de litio. En 1991, Sony y Asahi Kasei lanzaron la primera batería comercial de iones de litio, que se utilizó por primera vez en cámaras. En 2014, el científico japonés Akira Yoshino fabricó el primer dispositivo prototipo de una batería comercial moderna de iones de litio y se considera una de las más importantes. pionero de las baterías de litio.
China y Corea del Sur, que están a la zaga de Japón, se están poniendo al día en el desarrollo de la fabricación de productos electrónicos. Samsung y LG están desarrollando sus propios negocios de electrónica de consumo y produciendo baterías de apoyo. Los fabricantes chinos de baterías utilizan sus ventajas de precios para promover la popularización de bajo costo de las baterías de iones de litio. Antes de que BYD ingresara a la industria automotriz, su negocio principal eran las baterías de consumo. Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. nació de la empresa de baterías de consumo ATL.
Con la popularidad de los vehículos híbridos, Panasonic ha entrado en el campo de las baterías eléctricas, y las empresas chinas y coreanas también han recurrido al campo de los vehículos eléctricos con barreras técnicas más profundas y mayores ganancias. El sudeste asiático también se ha convertido en la región central para la producción mundial de baterías de litio.
Huaan Securities informó que la cuota de mercado global de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd., líder mundial en baterías eléctricas, alcanzará el 25 % en 2020, y su cuota de mercado nacional seguirá siendo la mitad. El mercado de vehículos eléctricos de China se está desarrollando con mayor rapidez y amplitud, y la clave está en las baterías. Actualmente, alrededor del 80% de la capacidad de producción mundial de baterías se encuentra en China, y las empresas chinas de baterías todavía se están expandiendo en el extranjero.
Las empresas chinas pueden lograr avances rápidos en el campo de los vehículos de nuevas energías, que no pueden separarse del apoyo de políticas.
En 2010, el gobierno chino comenzó a subsidiar los vehículos de nueva energía, lo que gradualmente llevó a una inercia lógica en la industria, es decir, la dirección de la política de subsidios a menudo determina el tipo de productos de baterías eléctricas utilizados. el mercado. "Dado que las políticas de subsidios afectarán a los modelos más vendidos, naturalmente tendrán un impacto en los fabricantes de baterías". Una persona en el mercado de vehículos de nueva energía explicó: "Por ejemplo, en 2011, el gobierno eliminó de los nuevos productos que usaban baterías de energía extranjera". lista de subsidios para vehículos energéticos. Esto ha reducido en gran medida las ventajas competitivas de varias empresas extranjeras de baterías eléctricas, incluidas Panasonic, LG y ATL”. creó nuevas oportunidades para Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. Chance, hasta cierto punto. Con apoyo político y experiencia en tecnología japonesa, a Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. le tomó solo 6 años convertirse en el camión más grande del mundo en términos de capacidad de carga en 2017.
En la actualidad, la industria de las baterías de litio ha comenzado a tomar forma. En general, los tres países del este de Asia tienen ventajas tecnológicas y no es fácil para otros países superarlas. Sin embargo, bajo la influencia de requisitos de protección ambiental más estrictos y el atrasado mercado de vehículos eléctricos, Europa y Estados Unidos tienen que hacer cambios.
Las estadísticas publicadas por Bloomberg muestran que las ventas mundiales de vehículos de nuevas energías alcanzarán los 3,24 millones de unidades en 2020, con 13.900 unidades en Europa, 13.300 unidades en China y sólo 328.000 unidades en Estados Unidos. Sin Tesla, el mercado estadounidense de vehículos de nueva energía está en realidad en declive.
Sin Tesla, el mercado estadounidense de vehículos de nueva energía en realidad decaería.
En este sentido, el presidente estadounidense Biden dijo en un discurso el 8 de mayo que las empresas automotrices y de baterías deberían producir productos relacionados en Estados Unidos y aumentar la inversión en investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para alcanzar a China. . Según su "Plan de Empleo Americano" propuesto a finales de marzo, Estados Unidos invertirá 654,38+07,4 mil millones de dólares en vehículos eléctricos.
El diseño de Europa es más profundo. Ya en 2017, Europa se dio cuenta de que la marea de vehículos eléctricos había bajado y ya no servía seguir el camino tradicional. Comenzó a diseñar el "Plan Batería" para proporcionar ayuda financiera a la industria de los vehículos eléctricos, especialmente. Proyectos de investigación de producción de baterías.
Hay muchas empresas emergentes de baterías en Europa y Northvolt es la más popular.
La empresa se fundó en marzo de 2017, recibió mil millones de dólares de financiación en 2019 y recibió apoyo de empresas automovilísticas europeas. Tras el pedido de 2.000 millones de euros de Northvolt a BMW el año pasado, este año también se incluyen los pedidos de baterías de Volkswagen por un total de 654,38+400 millones de dólares estadounidenses en los próximos diez años.
Además, a diferencia del desarrollo anterior de vehículos de nueva energía basado en razones industriales, acelerar la conservación de energía y la reducción de emisiones para ayudar a alcanzar el pico de emisiones de dióxido de carbono y la neutralidad de carbono (es decir, las emisiones totales de carbono son cero) ha convertirse en la clave para el desarrollo de vehículos de nueva energía. Nueva motivación.
Hasta ahora, las principales economías globales como Europa, Estados Unidos y China han dado calendarios para promover la transformación energética y la electrificación con bajas emisiones de carbono. A finales de 2019, la UE publicó el Pacto Verde Europeo, afirmando que alcanzará la neutralidad de carbono para 2050. En septiembre de 2020, China se comprometió a lograr la neutralidad de carbono en 2030 y 2060, cuando las emisiones de dióxido de carbono alcancen su punto máximo. Tras asumir el cargo, el nuevo presidente estadounidense, Biden, también prometió alcanzar la neutralidad de carbono para 2050. Bajo la guía de políticas verdes, el capital favorecerá los vehículos eléctricos, la ciencia climática, la energía limpia y otros campos.
Sin embargo, Europa y Estados Unidos todavía necesitan trabajar duro para alcanzar a China, Japón y Corea del Sur. "Europa y otros países todavía sienten que la tecnología se está quedando atrás, pero ese no será necesariamente el caso dentro de cinco años". Un investigador familiarizado con las baterías de iones de litio dijo que la ciencia y la tecnología detrás de las baterías de iones de litio básicamente se han mantenido sin cambios. durante más de 30 años. "Si no se logra un avance importante, basado en las ventajas de la investigación científica, es probable que países como Europa y Estados Unidos se conviertan en otra fuerza después de 2025".
2. ¿Se reducirán los costos de la batería?
Además de la competencia por la cadena industrial de vehículos eléctricos, también existe el entusiasmo de las empresas automovilísticas por las baterías de producción propia.
65438+ En febrero del año pasado, el primer prototipo de automóvil eléctrico de Apple, el Apple Car, fue expuesto para pruebas en carretera en California, EE. UU. El primer modelo se lanzará en septiembre de este año. Es fácil entender su interés en construir automóviles. Después de todo, este es un enorme mercado de 2 billones de dólares. Lo que es aún más sorprendente es que los automóviles fabricados por Apple utilizarán una "tecnología de batería innovadora" exclusiva.
Según Reuters, esta tecnología de baterías es el núcleo de la estrategia de fabricación de automóviles de Apple. "Se espera que esto reduzca significativamente los costos de la batería y extienda la vida útil del vehículo". Con este fin, Apple planea utilizar un diseño único de celda única que combine todas las celdas directamente, eliminando el espacio desperdiciado entre las celdas en los paquetes de baterías tradicionales. La estructura de la batería de energía se basa en una sola celda, que se empaqueta en un paquete de baterías y luego se instala en el vehículo. El diseño de batería de Apple puede utilizar más materiales de batería en el mismo espacio para lograr una mayor duración de la batería.
El año pasado le dijeron repetidamente a Apple que iba a fabricar un automóvil.
Aumentar la autonomía y estar más en línea con los hábitos de los consumidores es una de las razones por las que las principales empresas automotrices están involucradas en la investigación y el desarrollo de baterías. La infraestructura de carga e intercambio es difícil de afrontar con el desarrollo de los vehículos eléctricos, lo que exige que las empresas de automóviles proporcionen a los usuarios la misma experiencia que conducir un vehículo de combustible, mejorando la densidad de energía de la batería y aumentando la autonomía.
En junio de 5438 + octubre de este año, la nueva marca de SAIC, "Zhiji Auto", anunció que la batería adopta la última tecnología de "agregar silicio y litio" y tiene una autonomía de crucero de 1.000 kilómetros. Inmediatamente después, GAC Ayan, una subsidiaria del Grupo GAC, también afirmó tener una tecnología de batería de energía completamente nueva: una batería de carga ultrarrápida basada en grafeno se puede cargar completamente en 8 minutos y una batería de ánodo de silicio puede durar 1.000 kilómetros. La batería también pasó la certificación de seguridad estándar militar para experimentos de tiro, pero se ha topado con una serie de dudas por parte de los académicos de la Academia de Ciencias de China y aún es dudoso que pueda usarse en tierra.
La reducción de costes es otra motivación para que las empresas automovilísticas fabriquen coches. La industria del automóvil sigue siendo una industria de bajos beneficios y con uso intensivo de capital, y es muy raro que las empresas automotrices construyan sus propias cadenas de suministro y logren una producción en masa. Una vez que se logre la producción a gran escala de vehículos completos, si se produce un gran avance en la tecnología de baterías, el costo de fabricación de vehículos se reducirá considerablemente. Según las estadísticas, el coste de las baterías representa aproximadamente entre el 30% y el 40% del coste total de los vehículos eléctricos. Es más rentable para las empresas de automóviles comprar baterías antes de producir paquetes de baterías que comprar paquetes de baterías directamente.
"En la industria * *se sabe que el umbral para que las empresas de automóviles produzcan sus propias baterías es que la producción de nuevos productos energéticos debe alcanzar las 500.000 unidades. Para lograr un suministro estable, las empresas de automóviles En general, se plantean producir sus propias baterías", afirman los empleados de la industria automovilística antes mencionados.
Audi entró en la industria de las baterías y propuso el concepto de "batería estándar"
En marzo de este año, Audi AG propuso el concepto de "batería estándar", diciendo que el sistema de batería es Ya no se considera como un componente independiente, el automóvil debe diseñarse en torno a la batería.
La producción en masa está prevista para 2023 y, para 2030, más del 80% de los modelos estarán equipados con baterías estándar, logrando así el efecto de reducción de escala.
Los precios de las baterías de iones de litio han caído casi un 90% en la última década, cayendo a alrededor de 110 dólares por kilovatio-hora el año pasado, según la consultora Benchmark Mineral Intelligence. El informe financiero de 2020 de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. muestra que el precio de la batería se ha reducido de 1.150 yuanes/kWh en 2018 a 890 yuanes/kWh en 2020.
Pero, de media, los coches eléctricos siguen siendo un 30% más caros que los tradicionales de gasolina. Algunos analistas creen que dentro de tres años, el coste de las baterías eléctricas bajará de los actuales 65.438+060 dólares EE.UU. por kWh a menos de 65.438+000 dólares EE.UU., alcanzando la "paridad de costes" con los coches tradicionales. Una vez que se elimine la brecha de costos, la demanda de vehículos eléctricos se acelerará aún más y la demanda de baterías también se disparará. No sólo puede reducir los costos sino también reducir la dependencia de los fabricantes de baterías, lo que obviamente es más propicio para su desarrollo saludable en el futuro.
3. Investigación y desarrollo de baterías de estado sólido: los jugadores de baterías entran en el "último juego"
Desde 2020, se han incorporado materias primas como níquel, grafito, litio, cobalto y cobre. ha habido escasez de oferta debido al impacto de las epidemias en el extranjero. Los precios aumentan; junto con la gran demanda, los precios de las baterías de litio aumentan inesperadamente.
Según las últimas estadísticas de la Asociación de Automóviles de China, las ventas acumuladas de vehículos de nueva energía en todo el país del 5 de junio a abril de este año fueron 732.000, un aumento interanual del 249,2%, impulsando el número de vehículos instalados. La capacidad de las baterías eléctricas aumentará aproximadamente un 241% año tras año. Según las estadísticas de SNE Research Company, la capacidad instalada de baterías eléctricas en los mercados extranjeros aumentó un 96% en el primer trimestre.
El aumento de las materias primas ha retrasado la reducción de costes de las baterías.
La batería de cada vehículo eléctrico requiere aproximadamente 20 kilogramos de níquel (30 kilogramos para el Tesla Model 3), 20 kilogramos de cobalto y 60 kilogramos de compuestos de litio. Si los precios de las materias primas suben a los niveles de 2018, el objetivo de baterías de litio de 100 dólares/kWh se retrasará hasta 2026.
Esto también acelerará el desarrollo de nuevos materiales para baterías y la actualización de las tecnologías básicas de los vehículos eléctricos. El 23 de mayo, según Zeng Yuqun, presidente de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd., Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. lanzará baterías de sodio alrededor de julio de este año. Guotai Junan Securities analizó que el desarrollo de baterías de iones de sodio es un complemento a la ruta de la tecnología ternaria con alto contenido de níquel y también puede reducir la dependencia de los recursos de litio.
En la actualidad, algunas empresas de automóviles optan por utilizar baterías de fosfato de hierro y litio más seguras y de menor precio para mejorar su competitividad. Sin embargo, en comparación con las baterías ternarias, las baterías de fosfato de hierro y litio están creciendo rápidamente debido a su mayor seguridad, mayor vida útil y menor costo, pero su densidad de energía y su rendimiento a altas y bajas temperaturas son ligeramente peores. A bajas temperaturas, la autonomía de un coche equipado con una batería de fosfato de hierro y litio puede reducirse a la mitad. Esto está determinado por las características del material de la batería y actualmente no existe ninguna solución.
La “batería polivalente” que desea la industria automovilística es la batería de estado sólido. Las baterías de estado sólido se refieren al uso de electrolitos sólidos para reemplazar electrolitos y separadores en las baterías. El sistema de electrodo positivo no ha cambiado mucho y el electrodo negativo es litio metálico.
Frank Blome, director del Volkswagen Battery Center, describió las baterías de estado sólido como el "último juego" de las baterías de iones de litio.
Explicó que las baterías de estado sólido tienen mayor densidad de energía, son más seguras y tienen mejor rendimiento a altas y bajas temperaturas. "Pueden durar más y las celdas de la batería se pueden apilar como ladrillos en una pared, lo que hace que sea más fácil adaptarlas a diferentes diseños de automóviles; las baterías de estado sólido se pueden cargar completamente en unos 10 minutos, tienen mayor densidad de energía y pueden ofrecer El doble o más de autonomía, al mismo tiempo, requerirán menos cobre y aluminio, el grafito y el cobalto se pueden eliminar por completo, y el reciclaje de baterías de estado sólido es un proceso más sencillo y seguro". Actualmente, empresas de todo el mundo se centran en la investigación y el desarrollo. de baterías de estado sólido, compitiendo por el dominio en el nuevo campo.
El 19 de enero de 2021, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. anunció dos patentes de tecnología relacionadas con baterías de estado sólido. En junio de 5438 + febrero de 2020, "Nikkei" informó que Toyota es líder en investigación y desarrollo de baterías de estado sólido, con miles de patentes, ocupa el primer lugar en el mundo y planea lanzar un vehículo de prueba de baterías de estado sólido en 2021. Realizar pruebas de rendimiento.
No existe diferencia en los principios de funcionamiento de las baterías de estado sólido y las baterías líquidas. Las baterías de estado sólido siguen la ruta de las baterías de litio ternarias. Una innovación importante es que el electrolito cambia de electrolito líquido a electrolito sólido.
Pero la economía de costes es siempre una parte ineludible, que también determina el precio de todo el vehículo. Los productos requieren verificación del mercado desde la investigación y el desarrollo, la producción en masa hasta la aplicación. Una economía razonable en el futuro puede ser el requisito previo para las predicciones a gran escala de las baterías de estado sólido. Los expertos de la industria predicen que el tiempo razonable de producción en masa de baterías de estado sólido será 5 años después, y el tiempo de aplicación a gran escala será de 6 a 10 años después.
4. Buscar el desarrollo a largo plazo: construir un círculo virtuoso de upstream y downstream.
La fase inicial de la cadena industrial de baterías eléctricas implica recursos minerales como cobalto, litio y tierras raras, mientras que la fase final implica el reciclaje y la utilización en cascada de baterías eléctricas. Si queremos lograr el objetivo de reducir el coste de los vehículos de nueva energía, no basta con considerar reducir el coste de producción. Explorar el reciclaje de los activos de baterías y establecer un círculo virtuoso será más propicio para el desarrollo a largo plazo de la industria de los vehículos eléctricos.
En la etapa de reciclaje, las baterías desechadas se recolectan, almacenan, prueban, desmontan y se llevan a cabo otros pasos de procesamiento. Las baterías calificadas se reciclan paso a paso, mientras que las baterías no calificadas se pueden desmantelar, reciclar y reutilizar. . Una vez que la capacidad de la batería se reduce en un 20%, ya no es adecuada para su uso en vehículos eléctricos, pero se puede utilizar paso a paso. Por ejemplo, las baterías de fosfato de hierro y litio retiradas pueden seguir utilizándose en vehículos eléctricos de baja velocidad y en centrales eléctricas de almacenamiento de energía.
Otra forma de deshacerse de las pilas usadas es desmontarlas y reciclarlas, principalmente en el caso de las pilas ternarias que contienen níquel, cobalto y manganeso. El reciclaje de alta eficiencia puede aliviar parcialmente la demanda de los escasos recursos de baterías eléctricas de mi país. Según las previsiones, para 2025, los volúmenes de reciclaje de cobalto y níquel para baterías eléctricas de mi país serán de aproximadamente 16.000 toneladas y 37.000 toneladas respectivamente, lo que representa aproximadamente el 61% y el 17% de la demanda de cobalto y níquel para baterías eléctricas de mi país ese año. Al mismo tiempo, el cobalto es caro y el reciclaje también puede reducir los costes de adquisición de materiales de las empresas de baterías.
Según las estimaciones, para 2025, el tamaño total del mercado de utilización y reciclaje en cascada de mi país alcanzará aproximadamente 654,38 mil millones de yuanes.
Sin embargo, debido a la falta de estándares unificados y barreras técnicas en la industria de las baterías, el reciclaje de baterías aún se encuentra en la etapa exploratoria y la escala es limitada.
“Por ejemplo, en términos de utilización del escalón de baterías, las pruebas de baterías retiradas son un vínculo importante para garantizar la seguridad de los productos del escalón. Sin embargo, debido a la falta de datos sobre el estado de las baterías del vehículo, existen. "Hay muchos proyectos de prueba de baterías retirados y altos costos, y todas las empresas participantes tienen que perder". El Dr. Zhu Jin, director del Comité del Departamento de Investigación de Vehículos Eléctricos de China 100, dijo: "En la actualidad, el upstream y el downstream todavía no están conectados , y los estándares y tecnologías de producción aún deben estudiarse más a fondo. El nivel regulatorio nacional también debe formular estándares y especificaciones obligatorios para evitar el reciclaje de baterías.
En 2020, el Consejo de Estado emitió el "Vehículo de nueva energía". Plan de Desarrollo de la Industria (2021-2035)", que señaló la dirección para el desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía de China en los próximos quince años. Es necesario resolver problemas técnicos clave y fomentar el desarrollo y la innovación de los sistemas operativos y de energía de los vehículos.
Con un fuerte apoyo de las políticas, la intención de compra de los consumidores está aumentando rápidamente, impulsada tanto por las políticas como por la demanda del mercado. Naturalmente, se producirán nuevos avances tecnológicos en la industria de las baterías de litio, pero si en las fases anteriores y posteriores. de la cadena industrial no puede establecer un modelo de ciclo más respetuoso con el medio ambiente, se desviará de la intención original de vehículos de nueva energía limpios y respetuosos con el medio ambiente.