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2022年新能源汽車持續(xù)爆發(fā)性增長(zhǎng)，根據(jù)中汽協(xié)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年，中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%，全球銷量占比超過60%，連續(xù)8年保持全球第一。2023年，電動(dòng)汽車、光伏和鋰電池成為我國(guó)出口“新三樣”，它們背后都有一個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)元素，那就是電池。

在電動(dòng)汽車和光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的過程中，電池技術(shù)的進(jìn)步也沒有落下。以電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池為例，目前我國(guó)量產(chǎn)動(dòng)力電池單體能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/公斤，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。為了增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)產(chǎn)廠商必將緊抓產(chǎn)業(yè)前沿趨勢(shì)，并在創(chuàng)新領(lǐng)域持續(xù)投入。

特斯拉4680電池是強(qiáng)勁對(duì)手

在車載動(dòng)力電池方面，目前鋰電池依然是主流的技術(shù)，因此特斯拉4680電池的進(jìn)展格外引人關(guān)注，也是國(guó)產(chǎn)廠商需要面對(duì)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，關(guān)系到國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車和鋰電池在國(guó)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

所謂的4680電池指的是直徑46 mm、高80mm的圓柱電池。在當(dāng)前的化學(xué)性能、生產(chǎn)工藝下，直徑46 mm被認(rèn)為是黃金尺寸，在散熱、續(xù)航、成本方面取得了最佳的平衡。

近日，美國(guó)專利商標(biāo)局（USPTO）向特斯拉授予了四項(xiàng)和4680電池相關(guān)的專利技術(shù)，分別是“干電極薄膜和微顆粒非纖維性黏結(jié)劑”，“新型電極黏結(jié)劑”，“用于儲(chǔ)能設(shè)備的金屬元素和碳混合物”，“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”。

產(chǎn)業(yè)人士認(rèn)為，特斯拉這四項(xiàng)技術(shù)將加快該公司4680規(guī)模量產(chǎn)的節(jié)奏。尤其是該公司在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月2日新獲批的兩項(xiàng)專利。其中，“用于儲(chǔ)能設(shè)備的金屬元素和碳混合物”可以制造干電極薄膜；“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”可在長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)過程中顯著延長(zhǎng)鋰離子電池的壽命。

這些技術(shù)表明，特斯拉距離攻克干法電極的技術(shù)壁壘已經(jīng)非常接近。相較于濕法，干法電極雖然更難實(shí)現(xiàn)，但是能夠顯著降低4680電池的成本。因此，特斯拉距離量產(chǎn)性能領(lǐng)先、高性價(jià)比的4680電池已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

根據(jù)此前的報(bào)道，為了實(shí)現(xiàn)高能量密度和高效率兼?zhèn)?，特斯?680電池還會(huì)增加全極耳，進(jìn)而大大增加電池組的電流通路。根據(jù)Insideevs的研究數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)400V的特斯拉4680電池充電70%只需要15分鐘，優(yōu)于基于方形電池打造的800V系統(tǒng)，后者的時(shí)間大都在18-22分鐘之間。配合干法電極制備的預(yù)計(jì)還會(huì)有超鎳和硅摻雜的技術(shù)，進(jìn)而在低成本的情況下顯著提升4680電池的能量密度和效率。

另外，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特斯拉4680電池將會(huì)和CTC（Cell to Chassis）技術(shù)完美適配，大幅度減少制造電池包的中間件，提高電池包層面的能量密度。綜合而言，特斯拉4680電池進(jìn)一步突破使得其他動(dòng)力電池廠商會(huì)倍感壓力，產(chǎn)業(yè)內(nèi)下一個(gè)爆炸性消息預(yù)計(jì)將會(huì)是特斯拉4680電池產(chǎn)線良率突破90%。

在國(guó)內(nèi)，目前寧德時(shí)代、比克電池、億緯鋰能等廠商都有研發(fā)4680電池的計(jì)劃，并有望在2023年下半年開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其中，寧德時(shí)代預(yù)計(jì)將會(huì)在2024年向特斯拉中國(guó)和寶馬推介自己的4680電池。并且，不僅是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，在儲(chǔ)能市場(chǎng)也會(huì)遇到相同的情況，馬斯克在4680電池上的野心當(dāng)然是電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能雙贏，這無疑擠壓了國(guó)產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的出口份額。

當(dāng)然，除了緊跟特斯拉一起布局4680電池，國(guó)產(chǎn)廠商也在研發(fā)自有技術(shù)對(duì)抗4680電池，比如比亞迪的六棱柱電池，以及寧德時(shí)代的CTP3.0電池包技術(shù)等。在電動(dòng)汽車和鋰電成為外貿(mào)新風(fēng)口的情況下，預(yù)計(jì)將會(huì)有更多的國(guó)產(chǎn)新技術(shù)出現(xiàn)，阻止特斯拉4680電池稱霸的野心。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速

在光伏市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)廠商具有很大的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。根據(jù)CPIA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全球光伏組件的產(chǎn)量達(dá)到220.8GW，其中中國(guó)的產(chǎn)量占82.43%。不過，以美國(guó)為代表的國(guó)家和地區(qū)定然不希望國(guó)產(chǎn)光伏一直都一家獨(dú)大，會(huì)持續(xù)發(fā)起各方面的挑戰(zhàn)。

為了鞏固國(guó)產(chǎn)光伏的領(lǐng)先地位，目前國(guó)產(chǎn)廠商積極布局鈣鈦礦太陽能電池，已經(jīng)有多家上市公司宣布相關(guān)的投資計(jì)劃，包括寧德時(shí)代、通威股份、隆基綠能、天合光能、京山輕機(jī)、捷佳偉創(chuàng)等公司。業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，鈣鈦礦太陽能電池未來發(fā)展前景良好，有望掀起光伏領(lǐng)域新一輪技術(shù)革新，并有望于2024年實(shí)現(xiàn)GW(十億瓦特)級(jí)產(chǎn)能。

鈣鈦礦型太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的電池，其光電轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于晶硅電池，理論光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)33%，疊層技術(shù)下可以突破45%，屬于下一代太陽能電池。

在技術(shù)突破方面，經(jīng)中國(guó)計(jì)量院第三方測(cè)試認(rèn)證，目前北京曜能科技自主研發(fā)的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá)到32.44%，該公司已經(jīng)多次刷新了國(guó)內(nèi)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換記錄。

在產(chǎn)能方面，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有三條鈣鈦礦電池產(chǎn)線的產(chǎn)能突破百兆瓦，分別來自協(xié)鑫光電、纖納光電和極電光能，總產(chǎn)能達(dá)到了350MW。根據(jù)中金公司的預(yù)測(cè)，2023年國(guó)內(nèi)在規(guī)劃鈣鈦礦電池產(chǎn)能將達(dá)到1000-1200MW，增長(zhǎng)非常明顯。


在產(chǎn)業(yè)投資方面，已經(jīng)有公司獲得了數(shù)億元的Pre-A輪的融資，多家公司的投資規(guī)劃達(dá)到了數(shù)千萬的級(jí)別。并且，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)上游也受到了關(guān)注，比如TCO導(dǎo)電玻璃、ITO靶材、丁基膠以及POE粒子膠膜等原材料，以及相關(guān)的設(shè)備公司。

當(dāng)然，在鈣鈦礦電池方面，也并非只有國(guó)產(chǎn)廠商在積極地投入，美日等國(guó)的相關(guān)公司和機(jī)構(gòu)也在進(jìn)行布局。此前，日本國(guó)家材料科學(xué)研究所曾開發(fā)出一種耐用的鈣鈦礦型太陽能電池，面積僅為1平方厘米，能夠在陽光下以超過20%的光電轉(zhuǎn)換效率連續(xù)發(fā)電1000多個(gè)小時(shí)；美國(guó)研究人員也曾采用“倒置”架構(gòu)使新款電池能夠獲得24%的穩(wěn)定光電轉(zhuǎn)化效率，并且能夠在55℃下運(yùn)行2400小時(shí)后，該電池仍保持原始效率的87%。不過，相較于鋰電池，在鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)產(chǎn)廠商明顯更為領(lǐng)先。有日本產(chǎn)業(yè)分析師認(rèn)為，日本在鈣鈦礦電池投資上會(huì)偏向保守，因?yàn)楣夥涮桩a(chǎn)業(yè)不完善。與之相比，美國(guó)雖然極力倡導(dǎo)發(fā)展光伏，但也會(huì)有這方面的顧慮。

電池產(chǎn)能開始過剩

然而，作為電動(dòng)汽車、光伏 、儲(chǔ)能背后的關(guān)鍵組件，國(guó)產(chǎn)電池又出現(xiàn)了一些“老毛病”，那就是成熟的、中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題，鋰離子動(dòng)力電池表現(xiàn)的最為突出。此前財(cái)政部經(jīng)濟(jì)建設(shè)司副司長(zhǎng)宋秋玲曾公開表示，新能源汽車電池結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)加劇，低端產(chǎn)能過剩而高端產(chǎn)能卻不足，產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)盲目擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，且投資也出現(xiàn)了過熱苗頭。

有分析師認(rèn)為，目前的產(chǎn)能過剩實(shí)際上是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的一部分。這些過剩的動(dòng)力電池產(chǎn)能基本上從2017年第一波電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)熱就延續(xù)了下來，這些公司的產(chǎn)品在關(guān)鍵參數(shù)方面已經(jīng)明顯落后于寧德時(shí)代、比亞迪等頭部企業(yè)，大都憑借地方性政府扶持和投資在生存，雖有產(chǎn)能但產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求，因此這波產(chǎn)能過剩被定義為結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。

不過，也有分析師直言，短期內(nèi)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象并不會(huì)消失。原因在于，目前受益于電動(dòng)汽車、光伏和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)大熱的帶動(dòng)，產(chǎn)業(yè)投資過熱，已經(jīng)出現(xiàn)了資金溢出的情況。這就導(dǎo)致，一些技術(shù)落后的公司憑借大遠(yuǎn)景、新概念也能夠吸引到一定數(shù)額的產(chǎn)業(yè)投資。這種情況需要到產(chǎn)業(yè)回歸冷靜之后才能慢慢杜絕。在此之前，以動(dòng)力電池為代表的產(chǎn)能警報(bào)會(huì)被持續(xù)拉響。

寫在最后

近幾年，國(guó)內(nèi)已經(jīng)逐步在電動(dòng)汽車、光伏、動(dòng)力電池等方面取得全球領(lǐng)先的地位，不過各行業(yè)的領(lǐng)先幅度是有差異的。在動(dòng)力電池方面，特斯拉4680電池會(huì)是一個(gè)X因素，影響到國(guó)產(chǎn)新能源汽車和動(dòng)力電池的出口。

不過，在光伏領(lǐng)域，以隆基股份為代表的公司，在傳統(tǒng)太陽能電池方面已經(jīng)持續(xù)領(lǐng)先了多年，積累了明顯的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)。因此，在下一代太陽能電池——鈣鈦礦電池方面，國(guó)內(nèi)廠商相較于美日等國(guó)家的廠商而言，是沒有產(chǎn)業(yè)配套的顧慮的，有望持續(xù)引領(lǐng)全球光伏行業(yè)的創(chuàng)新方向。

當(dāng)然，我們也要從過去幾年人工智能和芯片等行業(yè)汲取教訓(xùn)，盡可能地防止低端產(chǎn)能過剩的問題，以及產(chǎn)業(yè)投資盲目過熱的問題。這是一種無形的產(chǎn)業(yè)內(nèi)耗，浪費(fèi)寶貴的資源，但對(duì)于行業(yè)發(fā)展的作用基本是負(fù)面的。目前在動(dòng)力電池方面，這樣的警報(bào)已經(jīng)拉響了。

原標(biāo)題：特斯拉4680迎關(guān)鍵創(chuàng)新，國(guó)產(chǎn)企業(yè)押注下一代光伏電池