锂电池不仅能够引发电动汽车革命,甚至可以渗透到我们的日常生活,彻底改变当今能源现状。

日产聆风

最新一期《经济学人》杂志印刷版撰文称,电池不仅能够引发电动汽车革命,甚至可以渗透到我们的日常生活,彻底改变当今能源现状。

以下为原文内容:

沿着日产桑德兰工厂的一条蛇形生产线走过大约四分之三,一位工人正一刻不停地在无数的逍客底盘上安装油箱——该工厂生产的多数汽车都是这款SUV。但这条生产线上还会时不时地经过另外一款车:一款名叫Leaf的电动车。

每到此时,工人的任务就会从安装油箱变成安装电池。他的动作与身旁的机械手臂完美配合,在燃油汽车和电动汽车之间无缝切换。

直到最近,很多人还认为这种切换不可思议。过去一个世纪,内燃机一直都是汽车和轮船的主要动力。这确实给了它很大的领先优势。尽管Leaf号称全球最畅销的电动汽车,但身为英国最大汽车工厂的桑德兰工厂,去年也只生产了1.75万辆Leaf,而同年的逍客产量却高达31万辆。形成鲜明对比的是,逍客处于盈利状态,而Leaf却辆辆亏损。

去年全球电动汽车销量为75万辆,不到新车市场的1%。雷诺-日产联盟的老板卡洛斯·戈恩(Carlos Ghosn)曾在2011年表示,仅这两家公司到2016年的电动车产量就将达到这一数字的两倍。事后看来,这番预测显然过于乐观,但类似的预测其实并不罕见。

然而,尽管电动汽车的起飞时机无法确定,但这种技术很快就会成为一门大生意却已成为普遍共识。

续航里程接近满箱汽油的平民电动汽车(例如特斯拉的Model 3和通用汽车的雪佛兰Bolt)最近纷纷上市,改版Leaf也将在9月发布。桑德兰工厂的现状表明,燃油车和电动车已经可以共用一条生产线,从而通过扩大产能来简化这种汽车的普及难度。

锂电池大跃进

很多预测认为,拥有和驾驶电动汽车的终身成本几年内就可以与燃油车相提并论,从而促使电动汽车销量在2020年代大幅飙升,并在2030年代成为主流。中国大约贡献了去年全球电动汽车销量的一半,预计2020年有200万辆电动和插电混合汽车上路行驶,10年内达到700万辆。

咨询公司彭博新能源金融(Bloomberg New Energy Finance)指出,石油公司对电动汽车的预期也较几年前高出很多。石油输出国组织(OPEC)现在预计,2040年上路行驶的电动汽车将达到2.66亿辆。英国和法国也都表示,到那时将禁售纯燃油汽车。

这都归功于锂电池业务的显著扩张,以及人们对该行业今后仍将快速发展的普遍共识。第一批锂电池26年前开始上市销售,最初用在索尼的CCD-TR1摄像机上。那款产品广受欢迎,而它所使用的电池更是如此,随后逐步应用于电脑、手机、无绳设备、电子香烟等产品。

使用电池的电子产品越多,锂电池的需求也就越大。去年,消费产品贡献的锂电池产量约为45GWh。通俗一点说,如果把所有电池都用来为英国供电(该国的平均功耗为34GW),大约可以续航1小时20分。

同一年,电动车使用的锂电池产量就达到了电子产品一半:25GWh。但电池咨询公司Cairn ERA的山姆·杰夫(Sam Jaffe)预计,汽车电池需求最早将在明年超过消费电子,从而成为整个行业的转折点。大幅扩张已经开始。

作为当今全球的5大锂电池制造商,日本的松下、韩国的LG化学和三星SDI、中国的比亚迪和宁德时代,都在加大资本支出,并预计2020年的产量将达到目前的3倍。据估计,特斯拉斥资50亿美元在内华达州与松下合作建设的超级工厂已经可以实现每年约4GWh的产量。特斯拉表示,该公司将在2018年实现35GWh的产能。短短4年前,这一产量还足够全世界所有的锂电产品使用。

超级工厂不只是为了电动汽车建造。在听说南澳大利亚进行电力管制的消息后,特斯拉创始人伊隆·马斯克(Elon Musk)今年3月对该国总理表示,特斯拉到年底可以提供足够的电池容量,确保电网永远不再瘫痪。

在超级工厂里面,他们目前正在努力塞进129MWh的产能,以便履行老板的诺言。当在太平洋彼岸安装时,它将成为全世界基于电网的同类系统中最大的一个。但今后还有很多类似的系统将会部署。

随着电网运营商在寻找各种方式来平滑太阳能和风能的间歇性供给造成的影响,工业规模的锂电池组越来越受欢迎——尤其是把很多用在汽车上的电池组拼接起来,对其化学和电子元件进行调整,以便支持更快的充放电速度。

希望独立于电网的消费者可以购买更小的电池组——或者将自己生产的电力存储起来,以便在白天或夜间电价最高时卖给电网。电池已经成为未来真正实现低排放愿景所不可或缺的一部分。

全球产能飙升

锂电池的基本原理很容易理解。当电池给一个电位充电时,就会把锂离子拉入石墨电极深处。使用的过程中,这些锂离子又会通过液体电解质返回由锂和其他金属组成的化合物制成的更复杂的电极——阴极。

但另一方面,电池业务的基本运营模式却很不透明,主要是因为供应商过于重视保密,以及身为市场领头羊的亚洲巨头变换莫测的经济状况。

过去几年的情况显示,所有大型厂商都在增加产能,部分原因在于这样可以压低单位成本。作为电池的基础组成部分,锂电芯2010年成本超过每kWh 1000美元,去年降到130至200美元之间。通用汽车表示,该公司为Bolt采购60kWh电池组时,向LG化学支付的电芯价格为每kWh 145美元(由于要考虑劳动力、材料和电子元件费用,所以电池组的价格高于电芯成本的总和)。

特斯拉表示,Model 3的电芯价格更便宜。低成本并非唯一的改进之处。大量的研发投资已经实现了更高的能量密度(每千克容量有所提升)和更强的耐用性(充放电循环有所增加)。Bolt的电池质保期长达8年。

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[责任编辑:赵卓然]

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