锂,是一种古老的元素,在宇宙大爆炸发生的头几分钟产生。1817年斯德哥尔摩群岛外岛的矿山上,人类第一次纯化出了锂,发现了这个“暴躁”的存在。
自1972年,美国康奈尔大学教授惠廷汉姆发布锂电池专利以来,日企索尼、松下称霸过,韩企三星、LG上位过,到如今中企宁德时代、比亚迪登顶全球,五十多年锂电产业的浮沉之史,囊括了竞争的激烈、囊括了狡诈与自卫、囊括了合纵连横的智慧、更囊括了大国崛起的辛酸不易。
中国锂电江湖的风云二十载,故事从两个大家熟悉的人开始讲起,爱迪生与钱学森。也许你会疑惑,锂电、中国锂电与这两个我们耳熟能详的人有什么关系?且听盒子细细道来。
01
八十年后再爆发
三十年前神预判
1902年5月28日,一百二十多年前,爱迪生宣布自己发明了一种新式蓄电池,比铅酸电池重量更轻、使用寿命更长,这也就是锂电池。
彼时,距离世界上第一块锂电池的正式诞生还有74年,而距离我国第一块锂电池的诞生还有93年。
作为发明家的爱迪生,还有一个更不可忽视的身份,一个成熟且成功的商人。剖析他研究铅酸电池替代品的原因,很可能是当时铅酸电车市占率高,铅蓄电池能量密度却太低。
据美国1900年车管部门的登记报告显示,当时,全美铅酸电车占比38%,高于汽油车占比的22%。这也揭示出一个事实:自1881年世界上第一辆可充电电动汽车被发明以来,直至一战结束,相较于五年后才诞生的第一辆燃油汽车,人们普遍更爱铅酸电车的安静、漂亮、无需换挡,加速平稳。
可惜,爱迪生发明的“锂电池”没有得到推广与运用,因为“锂”实在是太难驯服了,在电解液基本由水制成的年代,锂电池基本上和爆炸画上了等号。
事情在20世纪70年代初迎来了转机。俗话说事在人为,同时还有一说叫万事万物此消彼长,这是燃油汽车和电动汽车的关系,也是石油与锂电池的关系。
1973年,第四次中东战争爆发,以阿拉伯民族为主的石油输出国为了打击以色列及支持以色列的国家(主要就是美国),宣布石油禁运、暂停出口,油价因此上涨,史称第一次石油危机。
作为世界最大的石油生产商,美国的埃克森美孚公司可谓是坐立难安,又气又恨,越想越咽不下这口气。于是他们赌气似的推出了一个新能源计划,放出豪言与承诺:只要不用到石油,研究人员可以自由地做任何他们想做的研究。
为什么说这是一个赌气性质的计划呢?因为在这个项目计划的资助之下,还真有人把锂电池给“搓”出来了,甚至人家把量产计划都安排好了,结果第一次石油危机结束,油价下跌,埃森克美孚直接驳回了量产锂电池的建议,这位人才也被迫辞职,重回大学当教授。
这个人就是后来喜提2019年诺贝尔化学奖的惠廷汉姆,他设计了一种能让锂离子嵌入的正极化合物,并于1976年,利用锂释放最外层电子的强大驱动力发明了第一个可使用的锂电池。
世事无常,又可谓无巧不成书。早前电动汽车的发展轨迹因为第一次世界大战被完全斩断,由铅蓄电池到锂电池的蜕变的构想彻底夭折。而后,沉寂七十余年终现世的锂离子电池,又由于美国的傲慢被忽视断送。
回溯上世纪七八十年代,时代的主角绝非电动汽车,但与主角通信技术相通的是,对于锂电池的需求。大哥大、游戏机、电脑……时值这些设备的推广浪潮,美国不要的,正是八十年代的日本有需求的。
除了惠廷汉姆,来自牛津大学的教授古迪纳夫,另一位2019年诺贝尔化学奖获得者,已经埋头研发了十年钴酸锂技术。在索尼的大手笔投资之下,1980年,古迪纳夫成功将锂电池的电势提高了一倍,为生产出更强大、更有用的电池创造了合适的条件。
1986年,在古迪纳夫的基础上,来自日本的吉野彰成功开发了第一种有商业价值的锂离子电池,通过了安全性测试锂离子电池正式诞生。
在美日锂电池产业各走各路之时,中国在干嘛呢?
1986年,同年,终于,我们也开始发力了。
这一年的3月3日,一份报告,被加急送到了中共中央的驻地中南海。事后,中央下达重要批示:“此事宜速作决断,不可拖延”。
11月,在邓小平的支持与推动下,以这个报告为蓝本而形成的《高技术研究发展计划纲要》被中共中央、国务院正式批转。直至2016年国家重点研发计划出台,“863计划”才宣告结束自己的历史使命。
在三十多年前的这份报告中,我国锂电池的崛起已经埋好了伏线。
02
第一次反围剿
中国锂电产业的第一次反围剿,反的是谁呢?
远在北美有加拿大、欧洲有德国,近在亚洲有日本,可谓是“以一己之力对抗整个世界”。
事情从1989年开始说起,在国内贯彻执行863计划,积极推动电池技术研发的同时,北美锂电产业最后的种子却被日本吞吃入腹了。
在美国放弃锂电池产业的背景下,惠廷汉姆所发明的锂电池技术流出,加拿大的Moli公司基于此率先完成了锂电池的量产,并接下了日本电脑公司NEC的供货大单。
可惜,锂电池在那个年代,终究还不够完善安全,这批电池出现了严重的安全事故,发生了爆炸,直接导致了Moli公司的破产,而后,采购这批电池的日企NEC反手收购了Moli公司。至此,北美玩家彻底退出角斗场,日本玩家蓄势待发。
此时,中国锂电池的头号玩家曾毓群刚刚大学本科毕业,王传福的比亚迪也尚未成立。但中科院固体离子实验室已经有一位大佬,开始了对日本锂电的奋起直追。
1992年,钱学森一封手信直送时任国务院副总理邹家华,信中提到要大力发展电动汽车产业,这是未来的趋势。
在那个动荡而激荡的年代,一代代伟人托举起了中国,即使在并不富裕的阶段,也以卓越如炬的目光引领着我们走在光明坦途之上。
时光不负有心人,星光不负赶路人。终于,1995年,陈立群研发出了第一块锂电池。而后只用了短短五年,我们就开启了锂电池量产的时代。
在这个阶段,中国锂电产业开始萌芽,陆续诞生了ATL、比亚迪、力神、比克消费锂电四大天王,开始抢食日本锂电版图。
2001年,受益于“十五”期间所启动的“863计划”电动汽车重大专项。电池企业们全心专攻锂电研发。2000-2010年,这十年,也是我国储能电池发展的第一大阶段——技术验证阶段,主要是开展基础研发和技术验证示范。
当我们再开始谈锂电,谈的就不单单是电池了,而是整个锂电技术版图与产业链,包括但不限于锂钴开采、冶炼、电池正负极材料、电解液、隔膜、电芯加工、封装、电机、电控、电源管理等一系列工业环节。
在这个阶段中,“关键环节自动化、大部分环节堆人力”,中企一度凭借成本优势,将日本的东芝锂电打得宣布退出市场。
在这样的市场格局之下,日企开始联手,联合禁止向中国出售先进的锂电设备,试图遏制中国企业的发展,将中企狠狠钉在中低端市场。
欧美自然也不会放过这个机会,日本用机器制裁,欧美就用专利。当时,锂电的技术专利都被加拿大魁北克水电和德国南方化学两家公司收入囊中,两家公司联手,向中国发起专利战,要求中国锂电企业,每家,都要缴纳1000万美元的入门费。
至此,我国锂电面临着全面围困:磷酸铁锂技术被加拿大、德国垄断;正极领域技术被欧洲企业优美科垄断;隔膜技术、负极技术、电解液领域都被日本垄断占据。
事实上,磷酸铁锂的技术已经诞生近二十年,中企独立发展出了各种新型制备方法,欧美这一手实在无理,甚至美欧本地的专利局都不承认两家公司申请的专利。最终,在中企的联合申诉下,这场专利战被化解。
困难难不倒中国人民,也难不倒中国企业。随着杉杉股份、贝特瑞、当升科技等数百家公司的崛起,中国的锂电产业多点开花。所谓星星之火可以燎原,至此第一次对中国锂电的围剿,宣布失败。
当我们回溯复盘,也许会有疑问,日本也就算了,为什么欧美也要来掺上一脚呢?
因为2001年是神奇的一年,这一年,努力的不止我们。一家美国电动工具公司决定转型,尝试生产锂电池。这也是美国第一家从事锂电池生产的企业,名叫A123。在后来的几年里,A123得到了奥巴马政府的巨额补助,累计高达4亿美元,占据奥巴马政府新能源补助预算的10%以上。
可惜的是,2012年,A123被中国万向集团以2.5亿美元的低价收购,更戏剧化的是,这家公司被改名成了B456,不得不说,非常幽默。
03
好事多磨,奋力奔跑
回看2005年的日本,那时它占据了全球锂电市场份额的72%,一番围剿过后,2010年,其市占率已跌至43%。但形势于我们而言,其实并不乐观。因为韩国此时还占据着30%的市场份额,中国只占17%。
除了动力电池,这一时期的我国电化学储能技术,也主要是通过示范项目开展,尚处于探索阶段。同期,我国还开始了“十城千辆工程”的推广,这一政策,成为了我国锂电汽车的起点。
2013年到2017年,中国动力电池装机量复合增长率 160%。受益于此,中国锂电企业顺利切换增长引擎,进入到全新的赛道。
在比亚迪等新能源汽车企业手握磷酸铁锂技术,意欲大施拳脚之际,加拿大的一位教授带着他的三元锂技术走来了。
站在现在的角度来看,我们只能安慰自己:好事多磨。
作为美国3M公司的首席科学家,这项技术一诞生,3M就直接申请了基础核心专利。意味着只要应用三元锂技术,就要申请人家的授权。彼时,中国只有三家企业拿到了这个授权。
加上当时国家补贴更倾向于磷酸铁锂电池,三元锂电池的安全性也确实不如磷酸铁锂,导致在2011-2015年间,三元锂市场中,中企的空白很快就被韩企占领了。
在日本日益颓靡的境况下,面对中国这个唯一的对手,韩国毫不犹豫地打起了价格战。三星联手LG,将三元锂出厂价压到1元/Wh,亏本经营也要低于比亚迪磷酸铁锂电池包的2.5元/Wh。
在这个代价惨痛的阶段,大批量电池企业或因为竞价、或因为盲目扩张、或因为技术路线的切换破产倒闭。
值此之际,该当如何呢?这就不得不提,国运或许真的是一种玄学。
好巧不巧,此时的韩国同意了美军部署“萨德”,一时之间民意沸腾,我国顺理成章地推出了《动力电池企业白名单》,有美企、有欧企、有日企,就是没有韩企。
同时,政府推出了“电池能量密度越高,补贴越多”的政策,企业纷纷投入对三元锂电池的研究。始终将目光锁在三元锂电池研发之上的宁德时代,终于脱颖而出。2017年,宁德时代以12GWh的销量、17%的市场份额登顶全球第一,这甚至相当于七年前整个中国的市场份额。
这一年,全球动力电池企业销量排行榜中,中国企业已经占据六家,韩国三家,日本仅剩一家。
2020年,没有放弃磷酸铁锂的比亚迪不甘落后,重磅推出刀片电池,一举震惊新能源汽车领域。这一年,日本企业的市场份额已经跌至不足20%。
在2012-2020年的八年间,锂电池开始被广泛应用,锂离子电池占全球电化学储能累计装机规模,也由26%提升至了88.8%。在2020年之后,由于磷酸铁锂具有相对较长的循环寿命、相对较好的安全性、相对较低的成本,依旧是未来一段时间内储能技术的主流。
到了2021年,我国锂电池在全球市占率已高达66%,隔膜市占率高达74%,电解液更是达到了83%,负极材料市占率达92%,中国锂电业几乎登顶了每个细分环节。
04
结语
2022年,在双碳目标的驱动下,国内完成了多个标志性锂离子电池储能电站示范项目,100MW级锂离子电池储能系统已成常态。这一年,我国电化学储能也迎来了高速发展。
站在2023年末,回看中国锂电,年初,我们为锂矿疯狂过,年终,我们为跌穿的锂盐价格捶胸顿首过,起起落落,是我们站在全球之巅必要承受之重。
从无到有,从有到强,这是我国锂电产业激荡的二十年。透过这条产业背后,正在崛起的,是中国。