在新能源交通工具快速发展的澎湃浪潮下,电池的安全性日益为社会所重视。中国是电动自行车生产消费大国,全社会保有量超过3.5亿辆,位居全球第一。传统电动自行车多选用铅酸电池,相较于锂电池,铅酸电池能量密度低、重量大、续航里程短,近年来开始被锂电池规模化取代。锂电池的安全性一直是其应用的关键,也是生产企业重点攻克的难题。
6月13日,中国电动两轮车用锂离子电池安全及高质量发展推进会在河南安阳召开。会上,克能新能源科技有限公司创始人及董事长柯克博士就电动自行车电池安全和行业发展前景进行了深度阐述。
图为克能新能源创始人、董事长柯克博士
聚焦小动力电池研发,致力打造高安全性产品
作为河南省2020年重大招商引资项目和国家高新技术企业,柯克创立的克能新能源专注新型动力锂离子电池材料、电池单体及系统的研发、生产与销售。柯克作为国家级专家、教授级高级工程师、博士生导师、工学博士,在动力电池行业从业30余年,曾就职于日本丰田、超威集团等大型企业,对电池行业理解深刻。
在创办克能新能源之初,柯克就将公司定位为“更安‘芯’给力的电池专家”。他对第一财经表示,安全可靠是克能新能源的核心追求,公司以两轮车市场为目标,通过精细化研发和管理,专注提供中等规格、热稳定性高、安全性高的高端软包电池,包括锰酸锂、磷酸铁锂等不同技术路线。
在会议现场,柯克展示了克能安芯X系列电芯产品。“在满电针刺检测中,安芯电池可做到不起火、不爆炸,通过第三方检测机构认证,达到即将实施的锂电‘新国标’的标准。”柯克表示,克能新能源不但参与“新国标”标准的制定,也在积极践行实施国家标准。
根据柯克的介绍,安芯X电芯从材料、结构和外壳三个维度打造了安全保障体系。“在结构方面,采⽤软包装结构专利技术、隔膜及负极边缘尺⼨最佳余量悬伸设计、极⽿封装优化⽅案,以防⽌正负极⽚间内部短路。”柯克进一步介绍,产品同时采⽤负极涂层梯度孔径设计和匀浆、涂布智能制造⼯艺保障及最佳电液配⽅,防⽌低温充电在负极表⾯的枝晶⽣⻓导致内部短路。
两轮车锂电池应用的关键在于不同环境下的性能差异。“磷酸铁锂电池低温性能不佳,不适合北方寒冷地区;锰酸锂电池高温性能存在短板,且寿命相对较短。”柯克称,“我们提升了纯锰酸的寿命竞争力,克能电动两轮车XM产品系列具有良好的低温性能,48V24Ah锰酸锂电池组在-20℃环境下1C放电的容量保持率仍然能够达到99%。”
据悉,克能新能源拥有高安全、长寿命、超耐寒、动力强的新型纯锰酸锂、高性能磷酸铁锂及钠离子软包电池的多项核心技术。“克能的安阳二期基地也即将投产,目标近期实现4GWh的产能。”柯克透露。
细分赛道的差异化竞争
近年来,动力电池的市场竞争趋于白热化。中国汽车动力电池产业创新联盟的数据显示,2022年,我国动力电池产能利用率为51.6%,2023年降至41%,供大于需的态势继续蔓延。
作为子领域,两轮车电池的竞争格局也在持续变化。柯克表示,两轮车锂电池早期的竞争对手主要是铅酸电池,铅酸电池的质保期通常为15个月,而锂电池通常为3年以上,且能量密度高,同等重量能携带更多电量,优势较为明显。近年来,随着市场的发展,锂电池在两轮车的应用率不断提高,锂电池之间的竞争也开始日益激烈。
面对市场竞争的压力,柯克表示,虽然同样使用锂电池,但四轮电动车和两轮车电动车对电池的需求存在诸多差异,这使得公司所处的赛道拥有一定的天然壁垒;另一方面,安全性是锂电池替代铅酸电池的最大短板,柯克表示,克能新能源技术核心团队专注于自身擅长的软包电池技术已超10年,安全性是最大优势,这构成了公司面对同赛道竞争对手的护城河。
图为克能新能源创始人、董事长柯克博士
“术业有专攻,我们并不担心电池大厂入局竞争。实际上此前已经有数家大厂尝试进入该领域,但小动力电池领域的技术、产品、商业模式与汽车电池存在差异。”柯克称。
锂电池出海是国内电池厂的热门选择。柯克表示,克能新能源的出海布局已经初见成效,在东南亚和北欧建立了经销渠道,开展灵活的合作模式。即便如此,柯克仍将克能新能源定位为电芯工厂,强调电芯的研发和制造,而非品牌营销。“专注于生产和研发能够让公司保持核心竞争力。”柯克说。
两轮车锂电池替代铅酸电池已成大势所趋,新国标更重视电池安全性
近年来,两轮电动车的锂电池替代已成为主流趋势。从性能角度,锂电池优势明显,能量密度远高于铅酸电池;相同带电量下,锂电池的重量只有铅酸电池的不到1/3。使用寿命方面,锂电池循环寿命为1200-3000次,铅酸电池循环寿命仅有200-300次。业内人士指出,新国标的出台将加速锂电池替换铅酸电池的进程。
另一方面,锂电池价格的下降是规模化替代的关键因素。碳酸锂价格从2022年高位的约60万元/吨持续下跌,目前约10万元/吨。国泰君安研报认为,2024年锂价仍将处于震荡下行、缓慢筑底的趋势,预计电池级碳酸锂长期会维持在8-10万元/吨区间。
原材料成本的下降直接带来了锂电池成本的下降。零跑汽车副总裁曹力在今年年初接受媒体访问时透露,零跑汽车的铁锂电芯采购价格已实现0.4元/Wh;今年1月,宁德时代的磷酸铁锂电芯报价进一步下探至0.33-0.38元/Wh。业内人士表示,两轮电动车用户对价格高度敏感,铅酸电池的成本约为0.4元/Wh,此前消费者选择铅酸电池车的主要原因是价格便宜,但以当前价格而言,锂电池车价格已经和铅酸电池车相差不大,更多消费者开始选择性能更优的锂电池车。
替代浪潮之下,锂电池的安全性是全社会始终高度关注的问题。今年4月,工信部发布了《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》(GB 43854—2024,简称“新国标”)。新国标为强制性国家标准,要求生产企业重新对电池的技术路线、工艺设计等进行评估和研究,生产出符合该标准的电池,充分保护消费者权益。新国标明确提出:“单体电池方面主要考虑了过充电、过放电、外部短路、热滥用、针刺、标志6项安全要求。”对电池安全做出了更加严格具体的要求。随着相关政策的持续出台,行业规范化进程有望加速,电池安全性将成为下一阶段关注的重点。