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【導(dǎo)語】發(fā)明了尖端科技的人是偉大的,獲得諾貝爾獎的人是偉大的,讓高大上的科技進入尋常百姓家同樣是偉大的。作為人類歷史上最偉大發(fā)明之一的鋰電技術(shù) ,自其誕生之日起就深刻改變了人們的生活方式。值此星恒成立20周年之際,我們通過三篇產(chǎn)研特稿《歷程篇》、《技研篇》、《應(yīng)用篇》,回顧整個鋰電行業(yè)的發(fā)展歷程,來審視和梳理星恒一路走來的脈絡(luò),并展望鋰電技術(shù)和應(yīng)用的未來,進而試著去探討:如何將鋰電技術(shù)普及化,讓更多的人享受到科技的成就,實現(xiàn)鋰電的“科技平權(quán)”與普惠。
篇章一:歷程篇
“我國汽車工業(yè)應(yīng)跳過用汽油柴油階段,直接進入減少環(huán)境污染的新能源階段。我們絕不應(yīng)再等待,要立刻制定蓄電池能源的汽車計劃”。1992年,錢學森寫信向國家建議:下定決心搞新能源汽車。
1993年,錢學森再次提出,“民用汽車一定要電氣化,用蓄電池?!?/span>
圖:錢學森書信手稿
如今,30年過去了,中國汽車產(chǎn)業(yè)如火如荼,新能源汽車穿梭于大街小巷。廣泛應(yīng)用于新能源汽車、儲能、輕型車等重要領(lǐng)域的鋰電池,歷經(jīng)20余年的發(fā)展,迎來了黃金發(fā)展期。而國內(nèi)鋰電池制造企業(yè)也從最多時的數(shù)百家,到如今剩余主流企業(yè)幾十家,歷經(jīng)大浪淘沙式的市場洗禮,更為強大、更具市場競爭力的它們,終于讓中國站上世界新能源行業(yè)的山巔。
1991年,日本索尼公司率先實現(xiàn)鋰電池量產(chǎn),并用數(shù)碼產(chǎn)品敲開了鋰電池商業(yè)化的大門。
1997年,日產(chǎn)汽車推出了全球第一輛配備圓柱鋰電池的電動汽車“Prairie Joy EV”,續(xù)航里程超過200公里,但最初生產(chǎn)的30輛均被政府機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)購買使用,并未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
1998年,天津電源研究所開始在國內(nèi)商業(yè)化生產(chǎn)鋰電池。
2000年,電動汽車作為國家重要戰(zhàn)略地位之一的地位得以確立,并被列入“863”計劃12個重大專項之一,大規(guī)模的電動汽車技術(shù)研發(fā)開始全面啟動。
“863”計劃的實施表明政府開始支持對于鎳氫電池和錳酸鋰電池的研發(fā),而我國的動力鋰電池技術(shù)正是萌芽于此時。
2003年,掌握當時先進錳酸鋰電池技術(shù)的星恒,和一批鋰電企業(yè),在此背景下紛紛成立,開始了自己的“電動夢”。
在正式成立之前,星恒已經(jīng)于1994年在福特基金的資助下開始汽車鋰電池研究,在2001年,開始承擔國家“863”電動汽車重大專項課題研究?!?63”先進能源技術(shù)項目網(wǎng)羅了中國當下最優(yōu)秀的一批人才,許多當年項目的參與者如今成為電池領(lǐng)域頂天立地的人物,也為之后中國動力電池領(lǐng)域的快速發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。從成立之初幾個人的團隊,到如今千人規(guī)模,星恒培養(yǎng)了大量技術(shù)人才,同時也向行業(yè)輸送了大量人才。
星恒自成立之初就確定了錳酸鋰疊片工藝路線,得益于低成本、高安全和環(huán)境適應(yīng)性,錳酸鋰成為鋰電池第一代正極材料,配裝錳酸鋰電池的日產(chǎn)聆風全球累計銷量超過50萬輛。如今,錳酸鋰電池仍舊在輕型車上釋放著自己的生命力,而星恒憑借著對錳基電池路線的專注,成為輕型車鋰電池領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。
2006年之前,動力鋰電池尚處于初創(chuàng)期和積累期,沒有太多可供借鑒的經(jīng)驗。唯一的示范化是在2008北京奧運會上應(yīng)用的595輛節(jié)能與新能源車以及50輛鋰電池大巴,這其中,星恒配裝26輛混動汽車服務(wù)嘉賓接待,這讓大家看到了產(chǎn)業(yè)化的可能,眾多企業(yè)開始涉獵動力電池領(lǐng)域。
然而,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,鋰電池市場被少數(shù)幾個日資企業(yè)控制,千禧年以前,日本占據(jù)全球95%以上的市場份額。這些企業(yè)在材料、電池工藝、設(shè)備等方面都建立了深厚的壁壘,打破市場壟斷及行業(yè)壁壘,成為擺在中國鋰電池企業(yè)面前的首要課題。
從手工制作到智能制造
2003年,當星恒進入鋰電池行業(yè)時,面臨著與國內(nèi)所有鋰電企業(yè)相同的難題,當時在中國沒有過關(guān)的動力鋰電池材料,沒有合適的裝備,更沒有成熟的動力電池產(chǎn)品。
在星恒創(chuàng)立之初,由于缺乏設(shè)備,不得不用美工刀裁剪極片。為了將技術(shù)轉(zhuǎn)化為合格的產(chǎn)品,星恒選擇自主研發(fā)關(guān)鍵設(shè)備,吹響了鋰電設(shè)備國產(chǎn)化的號角,當時的關(guān)鍵設(shè)備如涂布機、模切機、包膜機等都是星恒自己摸索、設(shè)計出來的。
憑借著團隊的刻苦攻關(guān),2004年11月,星恒研發(fā)的1833-10Ah產(chǎn)品,在當年“863電動汽車重大專項”統(tǒng)一檢測中全面通過安全性檢測,并成為全球首家通過UL認證的10Ah動力鋰電池產(chǎn)品。
到成立10周年時,星恒已建立了機械化的裝備路線,其中74%的裝備由星恒負責設(shè)計開發(fā),絕大部分零部件都通過國內(nèi)的研制單位獲得。2023年,星恒已擁有完整的高效生產(chǎn)線,最新建成的金磚電池產(chǎn)線,自動化率已超過90%。
圖:星恒金磚電池產(chǎn)線
根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)數(shù)據(jù)顯示,目前鋰電行業(yè)設(shè)備國產(chǎn)化率已達到90%以上。從手工裁剪極片,到自主研發(fā)設(shè)備,再到如今90%以上的國產(chǎn)化率,正是包括星恒在內(nèi)的中國鋰電池上下游企業(yè)共同努力奮斗的結(jié)果。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)化起步
2007年,《新能源汽車生產(chǎn)準入管理規(guī)則》正式實施,這個文件被業(yè)界作為國家鼓勵新能源汽車市場化的開端。
2008年,在國內(nèi),比亞迪首款新能源汽車-F3DM混動車型推出。在美國,特斯拉Roadster跑車面世。當年國內(nèi)新能源商用車共銷售1536臺,乘用車銷售899臺,同比增長117%,新能源汽車呈現(xiàn)全面出擊之勢。
2009年,國務(wù)院發(fā)布了《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃》,首次提出大規(guī)模發(fā)展新能源汽車的目標。同年啟動了“十城千輛”計劃,標志著我國率先開始了新能源汽車產(chǎn)業(yè)化之路。
與此同時,星恒率先在海外市場實現(xiàn)突破。2009年,法國電動汽車MIA選擇20余款電池進行檢測,憑借優(yōu)異的性能,星恒成為其鋰電池核心供應(yīng)商,并實現(xiàn)當年銷售3000輛的佳績。
然而,由于技術(shù)沒有提升起來,加上充電基礎(chǔ)設(shè)施落后等原因, 截止2012年,“十城千輛”計劃最終只有7個城市實現(xiàn)了目標。同年我國調(diào)整了新能源汽車的發(fā)展路線,《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2012-2020年)》發(fā)布,確定以純電驅(qū)動為戰(zhàn)略取向,重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車,而傳統(tǒng)混合動力汽車則被排除在外。
2013年,北京首先給予了新能源汽車的牌照優(yōu)惠且不受限行管制,加上高額補貼、免購置稅等一系列推動措施,消費者購買新能源汽車的意愿大大增加,這也標志著新能源汽車的發(fā)力群體慢慢由運營端轉(zhuǎn)向消費端。
2014年,中國新能源汽車全年共銷售約74763輛,銷售量同比增長近3.2倍,至2015年,中國開始成為全球最大的新能源汽車市場。
新能源汽車的發(fā)展催生了眾多電池廠的涌現(xiàn),但也伴隨著技術(shù)同質(zhì)化、缺乏品質(zhì)管控等情況,很多“半路出家”的企業(yè)開始退出這個尚未成熟的賽道,電池企業(yè)開始了第一輪洗牌。
2015年3月,工信部制定并發(fā)布了《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》,從7個方面對汽車動力電池行業(yè)給出規(guī)范意見。新能源汽車所使用的電池必須進入《電池行業(yè)規(guī)范》目錄,否則使用該電池的新能源車輛將無法進入推廣目錄,繼而無法獲得補貼。
符合這份規(guī)范條件的企業(yè)名錄,被業(yè)內(nèi)稱為“動力電池白名單”,此后有四批共57家電池企業(yè)進入白名單。國內(nèi)電池企業(yè)為了達到白名單要求,在產(chǎn)能、技術(shù)等多方面,加大投入力度,并最終在全球動力電池市場占據(jù)絕對的優(yōu)勢。該文件最終于2019年6月21日廢止。
基站儲能春風至
此時的電化學儲能正經(jīng)歷由技術(shù)驗證向示范應(yīng)用過渡的階段,通過示范項目開展,儲能技術(shù)性能快速提升、應(yīng)用模式不斷清晰,應(yīng)用價值被廣泛認可。在2012年之前,電化學儲能主要使用的是鉛蓄電池、鈉基電池和液流電池,但均存在諸多問題。自2012年開始,鋰電池被廣泛應(yīng)用在儲能領(lǐng)域,鋰電池占電化學儲能裝機規(guī)模由2012年的26%提升至2022年95%。
而此時的基站儲能也迎來了春風,通信運營商紛紛啟動基站儲能的鋰電化。2015年中國移動集采鋰電池2.4億Ah, 2020年增至6.1億Ah。中國鐵塔從2015年開始陸續(xù)在12個省市開展鋰電池替換鉛酸電池,2018年宣布停止采購鉛酸電池。而早在2012年,星恒就已入圍中國移動、中國聯(lián)通和中國電信集采,這為星恒在儲能領(lǐng)域的發(fā)展壯大打下堅實基礎(chǔ)。
EVTank數(shù)據(jù)顯示,2022年中國基站儲能鋰電池出貨量達到10.7GWh,同比增長17.4%,占通信基站用儲能電池的比例已經(jīng)超過60%。EVTank預(yù)計,到2030年中國基站儲能電池的累計市場需求量將達到142.7GWh,鋰電池將占據(jù)80%以上的市場份額。
輕型車鋰電化第一炮打響
80年代的中國,擁有世界上最多的自行車,后來隨著經(jīng)濟發(fā)展,摩托車越來越受歡迎,并逐漸占據(jù)了主流。然而2000年前后,一紙“禁摩令”出臺,電動自行車應(yīng)運而生,并憑借無噪音、易上手、使用成本低等一系列優(yōu)點,逐漸取代了摩托車和自行車,成為許多人的出行首選。
特別是2004年正式實施的《道路交通安全法》,給予了電動自行車以合法地位,讓電動自行車進入快速發(fā)展階段,2005年我國電動自行車產(chǎn)量1211萬輛,2007年已達到2138萬輛,保有量超過6000萬輛。
當時,電動自行車均采用鉛酸電池,雖然技術(shù)的進步使鉛酸電池能量密度等有了長足的進步,但高污染和笨重等缺點仍難以改變。而鋰電池環(huán)保、輕便的優(yōu)點,使星恒敏銳地觀察到電動自行車領(lǐng)域鋰電化的機會,并2005年率先開發(fā)電動自行車鋰電池。
2006年6月3日,北京,星恒成功打響了電動自行車鋰電池內(nèi)銷市場第一炮。裝配星恒鋰電池的兩款力霸皇鋰電車在北京隆重上市,2天時間銷售45輛,占了整體銷售額的10%。這些數(shù)字在現(xiàn)在看來也許微不足道,但在當時卻使電動自行車鋰電池實現(xiàn)了“零的突破”。
“幫媽媽去充電”,是2006-2007年在北京、上海、蘇州、杭州等城市耳熟能詳?shù)囊痪鋸V告詞,它第一次大規(guī)模地向消費者傳達了“鋰電池”的概念,伴隨而來的是星恒在輕型車市場的突飛猛進——
經(jīng)過在輕型車、新能源汽車等領(lǐng)域錘煉的鋰電池脫胎換骨,性能不斷提升,成本進一步下降,極大地拓展了鋰電池的應(yīng)用范圍,鋰電市場得以進一步開拓,為專業(yè)化程度高、分工明確的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈體系逐步形成打下了堅實的基礎(chǔ)。
2016年,在新能源汽車看似欣欣向榮、一切向好的形勢下,一家雜志刊發(fā)調(diào)查報道《消失的新能源車與龐大的騙補產(chǎn)業(yè)鏈》,將新能源汽車“騙補”這一廣泛存在于行業(yè)的“潛規(guī)則”暴露在陽光下。事情起因于2015年底,一些企業(yè)的公交車銷量出現(xiàn)了井噴式的增長,僅僅2015年12月的銷量就超過了過去全年產(chǎn)量的幾倍。報道指出,在非正常爆增的新能源汽車銷量數(shù)據(jù)背后,是大量投機者通過各種手段套取財政補貼而一夜暴富的惡性危機。與此同時,部分有質(zhì)量問題的產(chǎn)品流入市場,新能源汽車安全事故頻發(fā),一系列的事情引起大家對迅猛發(fā)展的市場產(chǎn)生了擔憂。
徹底的變革
2016年下半年,隨著“騙補”事件的進一步發(fā)酵,人們對未來政策的擔憂疊加產(chǎn)銷不及預(yù)期,資本市場也似乎認為新能源汽車的前景堪憂,產(chǎn)業(yè)鏈估值大幅下跌。
痛定思痛之下,新能源汽車的補貼政策迎來了深刻的變革。針對整個行業(yè)的騙補產(chǎn)業(yè)鏈條,更嚴格的監(jiān)管體系啟動,有針對性的補貼續(xù)航里程更高、能耗更低的汽車,并且財政補貼逐年退坡。
與此同時,我國創(chuàng)造性地推出了“雙積分”政策,風暴過后,一場新能源汽車“去補貼化”的合規(guī)之路徐徐展開。
2018年,一條“鯰魚”被放進了中國新能源汽車行業(yè)的“池塘”中。在這一年,我國宣布取消汽車制造行業(yè)的外資限制,尤其是新能源制造領(lǐng)域,生產(chǎn)電動汽車的國外公司無需和中國建立合資企業(yè),可以直接在中國建廠生產(chǎn)。新規(guī)發(fā)布1個月后,特斯拉宣布在上海建設(shè)超級工廠。
多重舉措之下,新能源汽車競爭格局面臨重構(gòu),在技術(shù)、服務(wù)等方面有突出優(yōu)勢的企業(yè)開始引領(lǐng)著這個行業(yè)邁向良性發(fā)展。
在這個階段,動力電池技術(shù)得到顯著提升,電池密度得到了提高,新能源汽車續(xù)航里程也得到了提高。
儲能元年開啟
2010年,儲能行業(yè)發(fā)展首次被寫進法案,當年出臺的《可再生能源法修正案》第十四條中明文規(guī)定“電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)發(fā)展和應(yīng)用智能電網(wǎng)、儲能技術(shù)”。
2011年,儲能首次出現(xiàn)在國家“十二五”規(guī)劃綱要。
2017年10月,《關(guān)于促進我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》成為我國儲能行業(yè)的第一個指導(dǎo)性文件,至此,儲能正式作為一個重要領(lǐng)域單獨出現(xiàn)在國家層面的發(fā)展指導(dǎo)意見當中。
隨著政策支持力度加大、市場機制逐漸理順、多領(lǐng)域融合滲透,儲能裝機規(guī)??焖僭黾印⑸虡I(yè)模式逐漸建立,電網(wǎng)側(cè)項目的大規(guī)模投運和鋰電池成本的持續(xù)下降帶來了行業(yè)的變局和機遇。
據(jù)中關(guān)村儲能聯(lián)盟的統(tǒng)計,2018年電網(wǎng)側(cè)儲能全年累計投運規(guī)模1.02GW/2.91GWh,是2017年的2.6倍。從規(guī)模到增速,加之電力機制改革逐步釋放的政策性機會,2018年被稱為中國的儲能爆發(fā)元年。
輕型車鋰電化持續(xù)深化
隨著輕型鋰電車市場的逐步打開,鋰電產(chǎn)品種類越來越多,造成了通用性差、制造及售后成本高等問題,為客戶及用戶造成困擾,同時也極大制約了鋰電池的推廣普及。
2013年,星恒本著提高通用性、加快周轉(zhuǎn)速度、能夠快速切換的目的,通過工藝創(chuàng)新,在行業(yè)內(nèi)率先推出全新的48V12Ah標準模塊,引領(lǐng)了輕型車鋰電池模塊化、標準化的方向,成為行業(yè)企業(yè)競相模仿的對象。
2020年,星恒又率先推出48V24Ah標準模塊,再一次引領(lǐng)輕型車鋰電池的標準化。
從2005年率先開發(fā)輕型車鋰電池,到2013年首家推出鋰電模塊化產(chǎn)品481X系列,到后續(xù)更加智能的482X系列,星恒不斷推動輕型車鋰電池技術(shù)和產(chǎn)品迭代升級,成為這一細分市場的引領(lǐng)者。
與此同時,輕型車鋰電池開啟出海之路。2009年星恒在荷蘭建立歐洲辦事處,成為最早進入歐洲的國產(chǎn)品牌。面向客戶主要為荷蘭第一大自行車集團Accell、法國一線自行車品牌Cycleurope、法國郵政等。經(jīng)過多年發(fā)展,星恒在歐洲輕型車市場供貨量穩(wěn)居前五。
此后,星恒出海步伐不斷加快,2018年,印度星恒成立,2023年東南亞子公司成立,同年,印尼PACK工廠投產(chǎn)。
圖:2009年11月,時任科技部部長萬鋼向美國能源部部長朱棣文轉(zhuǎn)交贈送奧巴馬的星恒鋰電車
值得一提的是,2009年,裝配星恒鋰電池的電動自行車作為“國禮”被贈送給美國時任總統(tǒng)奧巴馬,讓中國的鋰電車飛入白宮。
時間來到2018年,利好政策持續(xù)出臺,市場需求不斷增加,鋰電池行業(yè)發(fā)展迎來全面加速,并使中國鋰電企業(yè)在輕型車、新能源汽車、儲能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全方位領(lǐng)先,出貨量位居全球第一。
動儲超級賽道開啟
? 2021年,經(jīng)過多年技術(shù)沉淀與市場培育的新能源汽車市場迎來爆發(fā);
? 2022年,鋰電池儲能在新型儲能中占比94.5%,占據(jù)主導(dǎo)地位;
? 2022年,歐洲能源危機帶來戶用儲能市場超預(yù)期的爆發(fā);
? 2023年,工商業(yè)儲能成為儲能領(lǐng)域新的增長點和亮點。
圖:2020-2025年中國鋰電池出貨量統(tǒng)計
動儲賽道的爆發(fā)式增長,使全球鋰電踏上狂歡之路,大量企業(yè)跨界涌入鋰電產(chǎn)業(yè),而在鋰電領(lǐng)域堅守多年的“老兵”們則早已憑借敏銳的嗅覺和行業(yè)積淀,提前進行布局。
輕型車步入鋰電時代
2018年,《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》(以下稱“新國標”)出臺并于2019年正式施行?!靶聡鴺恕钡膶嵤?,給市場帶來了大規(guī)模的替換需求,在推動電動自行車銷量不斷走高的同時,也使鋰電池的滲透率不斷提升。
與此同時,搭載鋰電池的共享電單車在全國超過1000個城鎮(zhèn)投放,截止2022年累計投放量超過1000萬輛。
高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)數(shù)據(jù)顯示,2018年中國輕型車領(lǐng)域用鋰電池出貨量2.8GWh,同比增長57.4%,2019年出貨量達到4.5GWh,是2017年的2.5倍。新國標的施行,共享電單車的普及,電動自行車開始從鉛酸時代逐漸步入鋰電時代。
盡管目前輕型車鋰電滲透率尚不足10%,但根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)預(yù)測,到2027年中國鋰電輕型車出貨量將達到2800萬輛,鋰電滲透率逼近40%,增長空間巨大。
起點研究院(SPIR)預(yù)計,2030年輕型車用鋰電池出貨量為32GWh,2022-2030年復(fù)合增長率為13%,輕型車用鋰電池仍為鋰電池增長較快的細分市場之一。
2023年,星恒推出“超鈉F1”,率先實現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
2023年,星恒發(fā)布基于“單晶錳酸鋰+磷酸錳鐵鋰”體系的“黃金雙核”材料技術(shù),最先在輕型車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)磷酸錳鐵鋰的大規(guī)模應(yīng)用。
圖:星恒輕型車產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)
在技術(shù)領(lǐng)域不斷推陳出新的同時,星恒也在逐步構(gòu)筑全產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)生態(tài),2021-2022年,電池運營平臺城滿電、前驅(qū)體材料企業(yè)星恒青源、電池回收企業(yè)星恒新材料相繼成立,至此,星恒已在輕型車鋰電池領(lǐng)域布局從前驅(qū)體材料、電池研發(fā)制造,到電池銷售、運營,到電池回收,再到前驅(qū)體材料的循環(huán),率先實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)閉環(huán)。
在動儲賽道深化布局的同時,星恒還在戶外移動電源、AGV、電動船舶等新應(yīng)用場景上迎來重大突破。
隨著鋰電浪潮席卷全球,鋰電發(fā)展迎來黃金時代,但目前行業(yè)整體仍面臨諸如產(chǎn)能過剩等諸多問題,電池行業(yè)預(yù)計將會迎來又一輪洗牌。只有那些像星恒一樣在行業(yè)中堅守、經(jīng)歷過行業(yè)風浪、具有深厚技術(shù)與市場積淀的企業(yè)才能在本輪洗牌中存活下來,并得到更長足的發(fā)展。星恒將堅守做讓老百姓有幸福感的電池的初心,用技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)推動鋰電國民化之路。
砥礪廿載,行路雖艱,終迎長風破浪時!