华为的钠电“阳谋”
华为和中科院物理所联合申请的一件新专利,提供了一种碳基复合材料及其制备方法、二次电池和用电设备,以获得高斜坡容量和首周库仑效率的碳基复合材料,尤其可利用低成本碳源前驱体为原料制备该碳基复合材料,以有效降低钠离子电池的成本。
有数据显示,在电池总成本中,正负极材料作为电池的核心材料之一,成本占比达到50%以上。其中,负极材料的影响作用同样明显,占电池总成本的20%以上。
当前,在负极材料方面,主要有软碳、硬碳、石墨等技术路线。其中,在锂离子电池中低成本高性能的石墨负极无法在钠离子电池中使用,反而是硬碳和软碳技术路线得到了一定的发展。
基于硬碳在比克容量方面所具有的明显优势,硬碳材料也被认为有望成为钠电负极材料的主流厂商路线,甚至会成为影响钠离子电池产业化发展的关键因素。
而一直以来,找到并开发性价比高、制备简单、环境友好、结构稳定的碳基负极材料一直是钠离子电池领域最大的挑战之一。
这里需要引入两个新概念,斜坡容量和首周库仑效率,在碳基负极材料应用于钠离子电池过程中这两者之间的关系很微妙,当斜坡容量高时,首周库仑效率可能会大幅下降,从而极大的限制了碳基负极材料的实际应用。
据介绍,此次华为申请的专利中的碳基复合材料,通过在层状结构的碳基材料中嵌入特定原子百分含量的P和O,按原子百分比计,P的原子百分比为1.5at.%~4at.%,O的原子百分比为4at.%~9at.%;可有效提高碳基复合材料的储钠位点,同时能够控制碳复合材料中的高缺陷点位的密度,从而在有效提供碳基复合材料斜坡容量的同时减少不可逆容量损失,提高碳基复合材料的首周库仑效率。
值得一提的是,在此之前,也就是今年4月,基于旗下的创业投资机构——哈勃投资,华为还向中科海钠进行了投资布局,并借此,向钠电领域迈出了步伐。
关于中科海钠,其实无需多言,作为走在钠离子电池行业前列的存在,一直以来都颇受业界的推崇,甚至有不少投资机构感慨“投资无门”。
依托于中国科学院物理研究所,中科海钠拥有多项钠离子电池核心专利,且掌握着钠离子电池自主研发的核心技术,同时,在钠离子电池领域也创造了不少“中科海钠速度”:
自2017年成立,到2018年发布全球首辆使用钠离子电池驱动的低速电动汽车,时间只用了一年。
2020年,中科海钠研发的钠离子电池能量密度已接近150Wh/kg,循环寿命达4500次以上,高低温性能优异、安全性高、具备快充能力,处于国际领先水平。
值得一提的是,去年6月,中科院物理所与中科海钠还在山西太原合作建设并成功投运1MWh钠离子电池储能系统,这也是小型电站储能领域应用钠离子电池的示范性项目之一。
11月29日,中科海钠·阜阳全球首条1GWh级钠离子电池生产线顺利实现产品下线年将安徽阜阳产线GWh以上。
此外,中科海钠还拥有完备的材料研发平台、百吨级钠离子电池正极和负极材料中试生产线、兆瓦时级钠离子电池中试生产线。
其中,中科海钠一期年产正负极材料各2千吨产线已建设完成并运行半年,预计2023年将完成二期2万吨正极、1万吨负极材料项目建设,2024年完成10万吨正极、5万吨负极材料线项目建设。
据了解,参与中科海钠A+轮融资的投资机构除了华为旗下的哈勃投资,还有海松资本、深圳聚合资本等。其中,深圳哈勃投资认缴出资412.67万元,以约13.33%的持股比例成为中科海钠第三大股东。
天眼查信息显示,截至目前,华为通过哈勃投资还先后投资了超35家企业,其中,在新能源领域,还包括北京卫蓝新能源科技有限公司、深圳永动科技有限公司等。
从投资中科海钠,到倾力研究钠离子相关技术专利,华为一步步向钠离子电池领域布局究竟是为了什么?
有别于另一科技公司小米,华为造车并不是自己亲自下场,尽管早在2012年,华为就成立了车联网实验室,但彼时,该实验室的设立仅仅只是为了给“万物互联”做准备。
华为造车主要通过与车厂合作的方式展开、渗透,简单来说更像是“辅助位选手”,2019年,当华为官宣进军汽车产业之时,其定位是智能网联汽车领域的增量部件供应商,希望利用ICT能力赋能汽车行业。
于是,近些年来,华为先后与赛力斯、北汽、长安和广汽等车企建立合作,将华为自动驾驶解决方案搭载于合作的新车之上,并将HI标识授权给车企使用,代表Huawei Inside。
于新能源汽车而言,动力电池是核心零部件之一,有着新能源汽车的“心脏”之称,成本占比约为整车成本的40-60%,其重要性可见一斑。
但近年来,受锂资源储量有限,供应紧张,锂资源材料价格上涨,以及人力物力等诸多因素影响,动力锂电池产能虽有所增长,却也远远满足不了市场的庞大需求,电池价格也开始走高,压力层层传导,最终买单的压力给到车企,引发车企不满。
远的不说,就说今年,广汽集团董事长曾庆洪还曾公开吐槽“电池厂商把所有利润拿走了,广汽一直在给宁德时代打工”,市场上甚至还有“天下苦宁王久矣”的感叹。
起点研究院(SPIR)数据显示,2022年1-9月国内动力电池装机量为200.3GWh,同比增长了114.2%,其中三元电池装机量为85.7GWh,占比42.8%;磷酸铁锂电池装机量为114.4GWh,占比57.1%。
排名TOP10的企业分别是宁德时代、比亚迪、国轩高科、中创新航、蜂巢能源、LG新能源、孚能科技、亿纬锂能、欣旺达、捷威动力,10家企业合计市场份额达到90.8%。
全球动力电池装机量方面,今年1-9月全球动力电池装机量为341.3GWh,同比上升75.2%。其中,宁德时代装机量达到106.92GWh,同比增长超过100%,市占率也从30%左右增长至35%左右。
宁德时代“一家独大”之下,不少车企开始有意识的向电池产业链上下游延伸,试图缓解成本压力,甚至有车企萌生了“自己下场造电池”的想法。
华为是不是其中之一,起点钠电不好下定论,但很显然的是,不管华为自己会不会下场造车,于华为而言,稳定稳定供应链都是很有必要的,当然若能实现钠离子电池的生产供应,也是是为新能源汽车产业链提供了新的动力来源。
市场上钠离子电池的相关研究最早可以追溯到上世纪80年代,它与锂离子电池工作原理相似,但锂电池因为更高的能量密度,更快地进入了产业化阶段。
不过,在锂资源供应吃紧,锂资源材料价格上涨的大背景下,钠资源由于储量更丰富,价格更低廉,加上钠离子电池与锂电池有类似的工作原理和电池结构,可兼容已有锂电设备,因此,当对重量和能量密度要求不高时,钠离子电池能成为一种非常划算的替代品,尤其是在电动两轮车、低速四轮车、储能等领域。
此外,作为清洁能源的代表之一,钠离子电池更好地发展,也可以弥补国内锂资源不足且分布不均的短板,替代部分铅酸电池,推动国内清洁能源技术应用迈上新台阶,为国内能源安全和社会可持续发展提供保障。
政策方面,今年6月1日,国家发展改革委、国家能源局等九部门联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划》,提出研发储备钠离子电池技术。7月,工信部正式下达首批钠离子电池行业标准计划。并表示将在“十四五”相关规划等政策文件中加强布局,从促进前沿技术攻关、完善配套政策、开拓市场应用等多方面着手,做好顶层设计,健全产业政策,统筹引导钠离子电池产业高质量发展。
基于优异的产品性能表现,和来自国家政策层面的大力支持,钠离子电池未来有着非常可观的想象空间。
据起点钠电测算,2025年钠电池出货量将超过50GWh,到2030年将超过1000GWh。钠离子电池将复制锂电池的高速发展路径,成为未来10年内成长性最高的电池产品。
当前,在宁德时代、中科海钠、鹏辉能源、华阳股份、维科技术、孚能科技、传艺科技等众多钠离子电池产业链企业的推动之下,钠离子电池的产业化进程正在加速发展。
在钠离子电池产业化元年即将到来之际,华为在钠离子电池领域的“阳谋”,或许能使其在钠离子电池领域中成功占得一席之地,同时也将为华为的造车事业,提供更多实际助力,解决部分来自动力电池供应的烦恼。