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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    拷問新能源 鋰電池產業的紅與黑

    2021-04-26 ryder

    新能源汽車鋰電池帶來稀土污染與衰竭


    新能源車尤其是純電動車因為不燃油、排放少,成為環保時尚的代名詞。然而,其上下游產業鏈帶來的污染可能會讓人們大吃一驚。關于新能源車出現的污染,目前人們知道最多的是發電污染:即電動車使用過程雖然實現了零排放,但發電廠的發電過程卻造成了嚴重的煙塵污染。尤其是在我國,75%以上的電力來自煤炭發電,其污染危害性絲毫不亞于汽油燃燒。


    實際上,新能源車上下游產業鏈帶來的污染遠不止于此。例如,新能源車使用的電池,在加工過程就會出現污染。石墨是電動車鋰電池的構成要素,有外媒稱,每輛純電動車含有約50千克石墨,混合動力車含有約10千克,電動自行車含有約1千克,筆記本電腦含有約100克,手機含有約15克。石墨制造過程中會排放含大量重金屬的強酸性污水,污染農田及飲用水,石墨粉塵漂浮至空中會引起黑雨和霧霾現象。


    目前,鋰電池已經成為新能源車的主流選擇,但仍有大部分低速電動車在使用鉛酸蓄電池,加工鉛酸蓄電池的過程會出現大量鉛塵、鉛煙酸霧、廢水、廢氣。鉛是一種有毒的重金屬,可以通過呼吸和消化系統進入人體,還可以通過胚胎和母乳導致嬰兒鉛中毒。鉛進入人體后,可以從血液中擴散到軟組織和身體器官,最終進入骨骼和牙齒,導致重大疾病。


    廢舊電池的回收不當會出現更大污染。廢舊電池中含有重金屬鎘、鉛、汞、鎳、鋅、錳等,會影響種子的萌發與生長,造成江、河、湖、海等水體的污染,其中的鎘、鉛、汞會更會對人體帶來極大危害。有數據顯示,一個小小的紐扣鋰電池能污染60萬升水。同樣,鉛酸蓄電池倘若解決不當,危害更大。


    稀土污染是新能源車無法回避的另一個痼疾。稀土被稱為工業維生素,大量運用在軍工、電子等行業,是緊要的戰略性礦產資源。新能源車使用的電池和稀土永磁電機也使用了稀土材料。例如,某些高性能電動車搭載的同步電機就采用了稀土材料。


    但是,稀土礦露天開采過程會出現放射性污染,重金屬、氟、氨氮和硫酸根污染,對資源回收利用、周邊大氣、植物、水生態系統、土壤環境都有潛在的危害。一些地區還因為稀土過度開采,造成了山體滑坡、河道堵塞、突發性環境污染等事件。稀土開采后,礦區的生態環境恢復與治理也是一個沉重的負擔。


    廣東潮汕地區的稀土礦藏十分豐富。2013年,廣東陸豐某地區因不法分子盜采稀土,導致周圍數個村的水源無法飲用。2011年,潮汕某地區還因為稀土開采污染環境,引發當地村民與盜采者的打斗。當地村民告訴記者,因為盜采稀土引發污染,他們不敢喝水庫里的水,附近的青山變成了黃土高原。小孩去河里洗澡游泳也成為美妙的回想。


    另一個值得關注的問題是,我國的稀土資源面對枯竭問題。國務院新聞辦公室2012年發表的《我國的稀土狀況與政策》白皮書稱,我國稀土資源儲量占全球儲量的23%,卻供應了全球90%的市場需求。經過半個多世紀的超強度開采,我國稀土資源保有儲量及保障年限不斷下降,緊要礦區資源加速衰減,原有礦山資源大多枯竭。


    白皮書舉例說,包頭稀土礦緊要礦區資源僅剩1/3,南方離子型稀土礦儲采比已由20年前的50降至目前的15。鑒于此,倘若新能源車大面積推廣的話,不僅稀土開采導致的污染會成為攔路虎,稀土是不可再生的戰略資源,稀土枯竭也將影響新能源車的加工,正如石油的枯竭將給燃油車畫上句號相同。


    面對發電污染,業界的對策是,新能源車白天用電、晚上充電,可以將電網中無法儲備的電量充足使用,降低能源消耗,同時,大力推廣風力發電和水力發電等綠色能源。面對電池加工帶來的污染和回收污染,國家已經制定了統一的電池回收管理方法,并大力提升電池加工和回收的技術水平。關于稀土礦藏的枯竭,目前國家的做法是,嚴格管理稀土開采,提高綜合利用率,規范出口價格等。


    總之,電池能量密度不夠、配套設施不健全、國家補貼不到位等因素只是新能源車推廣的顯性障礙,電池污染、原材料開采引發的污染和資源枯竭,可能是藏在幕后的更大攔路虎。要怎么樣邁過這幾道坎,將考驗新能源車推廣者的智慧和勇氣。


    新能源汽車鋰電原材料隱憂:石墨烯/隔膜/碳酸鋰


    新能源汽車目標與需求不符:碳酸鋰僅千噸


    安泰科分解師在今天的安泰科2014年有色金屬市場報告會上透露,2014年工業級碳酸鋰價格與上一年基本持平。


    因為新能源汽車概念,鋰成為資本市場熱門品種。安泰科分解師認為,全球將進入鋰電池產業革命新時代。然而,從微觀上來說,目前我國新能源汽車銷量僅2萬輛,距離2015年規劃目標50萬輛仍有很大差距,對碳酸鋰原料形成的需求僅千噸左右。拉動碳酸鋰需求的依然是用于日用消費品的小型鋰電。而全球碳酸鋰需求量在幾十萬噸。


    供應方面,2014年鋰供應與上一年基本持平。


    許子寒:鋰電使用短時間內難沖破


    石墨烯從名字上聽起來就是含有石墨兩個字,但與石墨相比有天壤之別,石墨烯是純碳原子組成的惟有單原子厚度的二維材料。徐子寒認為市場上熱炒的石墨烯概念大都與真正意義上的石墨烯無關。


    三月二十七日,在第四屆高工鋰電產業峰會上,深圳六碳科技有限公司創始人許子寒做了題為石墨烯及相關材料的進展在儲能范疇中的使用的主題演講。為在場的500多名CEO、公司管理人員、投資機構、金融分解師等行業各界人士分解了石墨烯及相關材料的研發進展在儲能范疇中的使用。


    石墨烯是一種純二維的亞納米材料,全部由碳原子組成。它具有所有材料中最高的電子傳輸速率,最高的熱導率,最好的力學性能,最薄的厚度,以及高達97.7%的透光率。徐子寒認為,石墨烯材料因為其優良的特性,使用范圍非常廣泛,在超級電容和儲能范疇有很好的使用前景。


    作為一種基礎材料,又具有特殊的性質,石墨烯在多個范疇都有改變整個產業的潛力。例如在鋰電池范疇,可以處理目前鋰電池的充放電速度過慢的問題,推動電動車的發展;在個人消費電子范疇,可以推動柔性和可穿戴式電子產品的成熟,改變我們的生活。


    然而,國內真正掌握石墨烯制取技術的公司還很少,大部分公司是打著石墨烯的旗號進行資本的炒作,拿石墨微片來充當石墨烯材料混淆視聽。


    在徐子寒看來,石墨烯和石墨微片的性質有著本質的差別,雖然名字惟有一字之差,但是石墨烯相對石墨已經有了質的變化。石墨微片的本質還是石墨,只不過在某些使用范疇的效果相對石墨有一定的改善。但是不具有石墨烯的任何神奇性質。


    徐子寒認為,石墨烯在低端范疇可以作為ITO透亮導電膜替代品,可做導熱使用,在高端范疇可使用于光通信、芯片等范疇。但是目前國內石墨烯大多均處于試驗室水平,使用瓶頸在于高質量石墨烯的大規模制備。


    今朝石墨烯在國內并沒有明確的技術標準,所以,市場上任何人都可以把任何東西說成是石墨烯。徐子寒認為,關于投資者而言,詳盡是不是是石墨烯,還要相關的人士多做一些功課,戒備上當受騙。


    解讀兩家隔膜產業的我國式失敗


    近年來,隨著我國鋰電池行業的快速發展,鋰電四大材料:正極、負極、隔膜和電解液也隨之取得了很大的進步,作為鋰電四大材料中技術含量最高的隔膜,隨著佛塑金輝(濕法)、格瑞恩(干法雙拉)和星源材質(干法單拉)三種不同工藝路線率先沖破跨國公司的技術壟斷,加之隔膜暴利的驅使,近5年來,吸引了大量的投資,目前全國累計投入資金約40億元,國內涉足隔膜的公司已近接近40家,規劃的產量達到8億平米,已經遠遠超出2013年全球的實際用量7.5億平米,而目前我國隔膜的年用量在2.5億平米,這其中還有1億多平米被日本的東燃化學、旭化成和美國的Celgard占領,除少數隔膜領頭公司在初期取得可觀的盈利以外,大部分國產隔膜公司舉步維艱。


    TF就是這些公司最具代表性的一個案例,筆者從各個不同的渠道對該公司進行的調查訪問,關于該公司走到今天到處尋求兼并重組的境地,概括總結為一句話,那就是戰略失誤、對隔膜行業的理解力不夠。


    TF的創始人具有多年BOpp行業的從業相關經驗,從2005年開始對隔膜的研究,與深圳星源研發隔膜的時間差不多,但到2010年隔膜產品才出來,可謂起了個大早,趕了個晚集,雖然TF的產品質量還存在很多問題,由于當時市場上惟有格瑞恩、星源和佛塑有產品面世,可以說供不應求,再加上俄羅斯一個大訂單的誘惑,在巨大的誘惑面前,該公司領導人沿襲了BOpp行業的傳統思維,即以規模達到價格的優點,以價格來戰勝競爭對手,而不是進一步完善技術和質量,在這種盲目樂觀的思維方式的驅使下,該公司陸續上了5條加工線,規模超越深圳星源,達到了國內第一,但當加工線投產以后,才發現國內市場一下子冒出了許多隔膜公司,供求關系已經發生了逆轉,電池公司開始越來越挑剔,過去的質量水平已經難以達到今朝電池公司的要求,靠價格已經不能完全吸引客戶,因此,很難靠規模優點撼動星源等老牌公司的地位,同時,以滄州明珠、重慶紐米等公司為代表的新生力量在產品質量上很下功夫,迅速占領了國內許多最緊要的客戶。


    由于頻繁出現質量問題,造成公司和電池廠發生多起業務官司,這更加劇了公司客戶群的萎縮,公司走進了一個價格越來越低、質量越來越難以保證的惡性循環。2013年,TF業績僅僅在4000多萬元,關于一個投資兩個多億的老牌公司,其財務指標可想而知,這也給當初抱著賺大錢夢想的7個股東(包括基金)當頭一棒,業績不佳,股東內訌,基金逼宮,管理團隊與股東之間發生不可調和的矛盾,因此,惟有走資產重組一條路才能起死回生。TF的失敗,宣告在隔膜行業,單純以價格為競爭武器的模式是失敗的。


    SA又是一種和TF相反的我國式失敗。SA的團隊是來自5位來自美國UniversityofNewHampshire的化工博士,在國外已經有了相關技術的基礎,看到鋰電池行業快速發展的機會,在2009年毅然回國創業。然而,長期在美國公司工作的幾位博士對我國的市場競爭模式并不知道,還是沿襲了美國式的發展思路,即用小加工線把產品做精,再吸引風投投資大加工線的方式,所以該公司選用了一條寬度僅1米的同步法濕法加工線,經過近兩三年的實驗,產品于2012年面世,產品質量達到國內中高端水平,但此時隔膜降價的大潮已經不可戒備,由于產量太低,造成每平米的成本達到6元以上,國內大的電池公司如ATL、力神嫌其產量低、規模小,不愿合作,小電池公司又嫌其價格高,所以幾乎沒有向市場上推出多少產品,開工之日就成了公司停產之時,原先的投資方是一家房地產公司,看到隔膜公司賺錢如此漫長之后,也不愿意再投資,公司已停產多時,惟有等待投資方來收購。


    以上兩家公司的案例再次印證,同一般行業相比,隔膜行業是一個技術含量高,要高投入,要漫長等待和煎熬的行業,急功近利肯定會馬失前蹄。公司一定要踏踏實實的做好技術、做好品質,在此基礎上兼顧成本,才有可能逐漸沖破跨國公司的壟斷。


    今后幾年,將是國內隔膜公司大洗牌的時候,我們列舉以上兩個實例,就是希望我們國內的隔膜公司多借鑒、少犯錯,畢竟,作為跨國公司壟斷多年的,技術含量最高的一個產品,我們目前已經在技術層面獲得了基本的沖破,下一步是要怎么樣完善技術、控制質量,在這關鍵時刻,我們的國人千萬不要在戰略上犯錯誤,在這個行業,價格戰沒有出路,質量的穩定和技術的提高才是隔膜行業的基石,要盡可能的聯合,不要內戰,否則,剛剛點燃的希望之火就會被跨國公司強大的經濟和研發實力所撲滅。筆者相信,憑借我們我國人的智慧,我們會最終會完全拿下鋰電池行業這個最難啃的硬骨頭。


    特斯拉鋰電超級廠落戶美國國產原料難受益


    特斯拉動力鋰電超級廠可能落戶于美國的亞利桑那、德州、內華達或新墨西哥。特斯拉的女新聞發言人利茲·哈維斯-西恩(LizJarvis-Shean)表示,特斯拉(將來)不會在全球其他市場尋找建設Gigafactory廠所需的石墨、鈷和其他材料。


    但是,目前特斯拉使用的石墨原料絕大部分來自日本和歐洲市場,而且都是化學合成石墨(即人工石墨),并非是天然開采來的石墨。


    編輯統計發現,目前人工石墨的緊要國際供貨商有日立化學、日本東海碳素、日本昭和電工SCMG、日本JFE化學、美國康菲石油公司、瑞士特密高公司等。


    國內上市公司中涉足人工石墨業務的公司緊要有杉杉股份旗下的上海杉杉、我國寶安旗下的貝特瑞、當升科技旗下的長沙星城等。


    有業內人士表示,目前國內所研究的鋰電池通常是以磷酸鐵鋰(LFp)、鎳鈷錳(NCM)三元材料、以及錳酸鋰等為正極,碳基材料為負極,負極用天然、人工石墨,目前動力鋰電池也緊要是用人造石墨。


    天然石墨緊要用于數碼類產品,編輯對國內緊要動力鋰電公司使用負極材料情況整理也發現上述現象,目前國內動力鋰電池負極材料緊要采用的實在是人造石墨。一位鋰電負極材料公司的高管表示,較天然石墨來說,人工石墨的規整性和結構穩定性好,尤其是循環壽命較長,當然其價格也相對較高。


    另外,氯化鈷占鈷酸鋰正極材料加工成本約70%以上,但在鈷資源方面,我國屬于鈷資源儲量較少的國家,鈷金屬緊要依賴進口,恐難以從將來的超級廠中受益。據高工鋰電統計,我國鈷儲量7.2萬噸,僅占全球的1.0%。


    人造石墨是通過高溫石墨化、球化、純化、改性等核心技術而開發的具有高壓實、高容量、長壽命的先進人造石墨負極材料。在技術上對石墨改性可對原始材料進行表面改性和結構調整,或使部分無序化,或在各類材料中形成納米級的孔、洞和通道等結構,加大非化學計量嵌入-脫嵌反應。從而能夠大幅提高能量密度、延長使用壽命等。

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