挑战锂离子电池的锂金属电池来了

1月11日,位于四川的天齐锂业(002466)宣布,其参与的高性能锂金属电池制造公司SES将在纽约证券交易所上市。借此机会,锂巨头也将在新电池领域占据一席之地。

梳理SES的投资者会发现,除了天齐锂业,还包括通用、现代、起亚、吉利、SAIC等一长串汽车巨头。

多家龙头公司的参与,说明行业对锂金属电池的重视。

锂金属电池和锂离子电池都属于锂电池大类,两兄弟的主要区别在于负极材料。

前者以石墨和硅为负极,经过二十多年的发展,已得到广泛应用。但由于比容量较低,很难进一步突破能量密度瓶颈。因此,人们关注高比容量的金属锂,并将其视为下一代电池系统的“潜在库存”。

但金属锂的应用也存在一些问题:一是锂枝晶的形成带来的安全隐患。

电池反复充放电后,锂金属表面会生长出树枝状锂晶体,大量尖锐的树枝状晶体会压迫隔膜并刺穿隔膜,造成短路爆炸等热失控,就像一颗不定时炸弹。

上世纪80年代,以锂金属电池第一次测试风靡一时的加拿大莫利能源公司,因多次火灾事件而由盛转衰,血与泪的教训也让整个行业转向青睐石墨负极。

其次,锂金属的无限体积膨胀会导致其锂电极粉化,消耗电解液,产生大量气体并膨胀。

虽然锂金属太调皮,但电池厂商从来没有因为这种活性负极材料的优异基础而放弃驯服。

当代安派科技股份有限公司中国乘用车解决方案部总裁向在2021全球新能源汽车大会上透露,“经过近10年的研究,何指出,这项技术可以从本质上提高电池安全性和能量密度,当代安派科技股份有限公司将继续对其进行投资。但目前关键技术和工艺仍需行业攻克。

赣锋锂业(002460)在2020年业绩简报中提到,其研发的第二代固态电池基于高镍三元正极和含锂负极材料,能量密度超过350Wh/kg,循环寿命近400次。去年,旗下宜春赣锋还计划投资22亿元,在江西分期建设“高比能量固体电池超薄锂正极材料项目”。

海外,日本国家工业科技研究院、韩国三星研发;d研究所和特斯拉澳大利亚研究所也在推动锂金属电池的研发。

向峰投资管理合伙人郑俊聪向Tiger Sniff解释了金属锂电池被资本看好的原因:第一,与其他动力解决方案相比,同等体积下可将储能翻倍;第二,快充技术的进步有利于商业化;第三,与锂离子电池价格涨幅不大相比,质量好价格低是性价比最好的。

2021年11月,SES公司发布了一款107Ah容量的阿波罗?锂金属电池,重量仅为0.982Kg,能量密度为417Wh/kg,935Wh/L,是目前世界上最大的锂金属电池。

为了更具体地了解这一技术路线,虎嗅向SES公司创始人胡启超博士询问了事情的经过。

胡启超告诉Tiger Sniff,这几年大家都在研发锂金属电池,但是从来没有公司把电池做到汽车标准水平,那么Apollo呢?的出现在业内引起了一定的震动。

我们认为采用锂金属为负极材料的全固态金属电池是固态电池的最优发展方向

纵观锂金属电池的全身,与锂离子电池有60%的相似性。生产线和工艺的兼容性很高。几乎所有的阴极材料和隔板都可以使用。剩下的40%差异体现在电解液、阴极材料和软件监控上。

高浓度锂盐电解液的改进,可以使锂枝晶更加平滑

以锂金属负极材料替代电池对车企的主要意义在于,可以大幅提升汽车续航里程,降低单位能量密度成本。大众、福特、本田、宝马、吉利等知名车企几乎都在布局。

汽车通常有许多不同品牌的生产线。对于高端车型,如保时捷和凯迪拉克,他们将使用高成本的镍三元锂作为阳极。对于低端大众品牌,如雪佛兰、SAIC和马自达,他们将使用相对便宜的磷酸亚铁锂作为阳极。

谈到应用进展,胡启超表示,一般的新型电池需要经过工程样品、A样品、B样品、C样品、量产等几大环节,其中工程样品的开发周期约为五年,A样品为两年,B样品和C样品各为一年,最后量产。目前,SES已经与通用、现代就锂金属电池样品A签署了功能开发协议,预计2025年左右上市。

作为全球第一家与大型车企联合开发锂金属A样品的公司,胡启超认为,SES早期与下游厂商的合作,不仅是时间上的先发优势,也是核心技术之外的又一条护城河。

市面上的电池起名方式很多种,有的是根据正极材料,比如三元锂、四元锂、磷酸铁锂;有的是根据电解液,比如固态、混合;有的是根据负极材料,比如锂金属、锂离子。

动力电池正处于全面升级的浪潮中,各科研团队对细分板块进攻无死角。但技术完成后,最终还是会回到成本上,与原材料相比。

作为主角,锂自然是舞台聚光灯的焦点。不仅一级市场各个国家的本土大佬重金押矿,二级市场的相关股票也是量价齐升。

势喜人。

天齐锂业是SES公司持股9.34%的原材料供应商,早早就布局了锂产业,还抢占时机蛇吞象,并购了全球最优质的锂辉石矿泰利森锂矿,参股国内最大的盐湖锂矿扎布耶盐湖,拿下四川雅江县措拉锂辉石矿的采矿权,无疑是电池公司坚实的大后方。

当然,光鲜的背后也有代价。由于扩张激进,尤其是2018年高溢价收购智利SQM公司23.77%股权后,天齐锂业一度被严重债务危机缠身,2021年Q2才是其连续七个单季度以来的首次盈利。即便当下危机基本解除,但资金周转的压力始终还在。

“锂荒”共识上,胡启朝向虎嗅补充了对“镍荒”的判断。全球电动汽车电池已经有数百GWh了,到2030年可能会有数TWh,若那时动力电池的总成本降到60美元/KWh以下,基本就挤不出多少利润给上下游,而且能比的,就只剩谁手里还有矿。

但在整个电池体系里,除了锂,镍、锰、钴也很稀缺,特别是镍。

眼下,提高含镍量是趋势。诸如三元、四元锂电池里的镍比例均从以往的50%提升到了80%甚至更高,然而镍在地壳中的含量连锂的1%都不到,所以,未来也要考虑镍荒的可能。

竞争会为个体公司带来压力,更会为行业催生效率。不得不说,创业新秀的不断涌现让下一代动力电池的赛场越发精彩激烈。

而随着产业发展进程的加快,技术公司的评估标准也会相应提高。

参数高低之外,产线的完备、上游的联动、客户的拓展、团队的管理等多个维度,都将迫使理工出身的科技创始者们走出数字逻辑的舒适圈,迎头处理更复杂的市场环境,感受扑面而来的情绪挑战。而这些,或许才是横亘在新技术商业化前最难的。