锂电池是清洁能源吗

无力吐槽2022-08-28  21

欧盟或将锂列为有害物质,新能源汽车如何应对?

[文/观察者网专栏作家快乐双奶]

6月8日,欧盟为了摆脱化石能源,大力发展电动汽车,又出现了不和谐的声音。欧洲化学品管理局(EHCA)的提案将电动汽车电池的关键材料锂列为审查对象,可能被归入对人体健康有害的物质清单。

如果该提案获得通过,锂相关材料的加工、包装和储存将面临更严格的监管,这将直接影响锂电池行业和电动汽车企业。欧盟的新能源汽车发展相当激进。本文以目前最热门的电动汽车零部件锂电池为例,分析了欧盟此举对电动汽车行业的影响以及汽车制造业的发展趋势。

各国新能源汽车发展现状

截至2022年3月底,中国机动车保有量达到4.02亿辆,其中汽车3.07亿辆。中汽协数据显示,2021年中国汽车出口总量首次突破200万辆,达到201.5万辆,位居世界第三,仅次于日本(382万辆)和德国(230万辆),已大幅超越韩国(152万辆)。其中,新能源出口量达31万辆,同比增长304.6%。

相比德系和日系汽车几百年的发展时间,中国的燃油发动机从上世纪80年代开始只有短短40多年的研发历史。中国的燃油发动机确实很难绕过欧美日韩的专利,做到同等水平的质量稳定、油耗低、噪音小。中国一直在等待新能源技术的成熟。

比亚迪成立于1995年。2000年,比亚迪自主研发锂电池并应用于智能手机,之后应用于电动自行车。当代安培科技有限公司成立于2011年,2020年推出刀片电池。

二十年来,国内企业在锂电池领域从无到有,从弱到强,参与了与日韩对手的贴身肉搏。在这一点上,锂电池的技术已经成熟,可以弯道超车。

2009年,国家颁布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,鼓励企业利用政府补贴发展电动汽车。然而事实上,真正致力于做电动车的企业并不多。2012-2013年前后,合资品牌汽车推出燃油车,同样的车壳换成电动车,骗取补贴。

2017年国内电动车上下游企业,如正负极材料、电解液、隔膜、电池、电机、电控、智能网联组件、零配件等。,取得了很大的进步。

看到国民电动车不温不火,2018年积极引进美国特斯拉电动车,利用其成熟的产品和产业链倒逼中国电动车企业实现自主创新。经过四年的市场发展,中国电动汽车终于发挥了在技术专利和供应链方面的优势。政府在一线城市实施新能源购车优惠政策,电动汽车逐渐在国内市场站稳脚跟。2021-2022年,中国电动车市场爆发式增长,鲶鱼效应在电动车市场发挥作用。

根据今年前5个月中国汽车工业协会汽车产销数据,2022年1-5月,我国新能源汽车产销分别完成207.1万辆和200.3万辆,同比增长1.1倍。

在国内,奔驰、宝马、奥迪这三个燃油车销量最好的豪华品牌,基于传统燃油车制造理念发展电动车的最大问题是品牌溢价高、性能低、配置缩水。

源地图

中国发展新能源汽车有三个主要战略目标。第一,能源安全。自2001年加入世贸组织以来,中国开始强劲崛起。2021年GDP总量为17.7万亿美元,美国为22.8万亿美元。为了遏制中国的崛起,美国在政治、金融、科技、军事等领域采取了全方位的围剿措施。

俄乌冲突后,美国继续对俄罗斯的石油、天然气和其他能源实施额外制裁。作为能源进口大国,中国严重依赖原油、天然气和煤炭的进口,经济社会发展离不开能源的支撑。

第二,对石油的需求增长过快。中国2003年进口原油9102万吨,2021年进口51298万吨,增长5.6倍。相应的,我国机动车保有量从2003年的9600万辆增长到2021年的3.95亿辆。汽车数量的快速增长导致石油需求缺口的扩大。为了减少汽车对石油的需求,为工业制造储备合理安全的石油量,还必须发展新能源汽车。

第三,中国能源结构的优化和成本的降低。目前,中国的能源主要是煤电、风电、光伏、水电和核电。我国风电经过多年发展,目前发电成本为0.6元/千瓦时。在光伏领域,中国处于世界绝对领先地位,发电成本0.4元/千瓦时。

目前,中国正在大力发展西北和西南的风电,西藏的光伏发电,中国已经建成了世界上最大的、远距离输送能力最强的电力系统,每年从西部地区向东部负荷中心输送3000亿千瓦时的绿色电力。各种能源的构成支撑着电动汽车的发展基础。

美国新能源汽车市场的领导者特斯拉成立于2003年7月1日。2003年T-Zero换上锂电池后,行驶里程达到480公里。

特斯拉的主要时间和金钱都花在了研发上。比如其电动车引以为傲的续航能力,就来自于由7000多块电池组成的电池组,即使短路也不会起火,单块电池的损坏也不会影响其他电池的运行。这套电池控制系统是特斯拉自主研发的。

马斯克可以说是一个具有战略投资眼光的新资本家,他在正确的时间进行了精准的投资。当时美国政府对新能源汽车并没有太多的政策和资金投入。

具有讽刺意味的是,2021年8月,拜登政府召集美国车企CEO出席汽车电动化主题活动,却没有邀请马斯克,导致马斯克在2022年公开宣布转投共和党,尽管共和党是石油传统能源资本的保守派政党。

至于欧洲,欧洲能源极度依赖俄罗斯和中东,意识形态与美国同根同源。所以,近几十年来,欧洲政客为了迎合选票,走极端环保主义路线。比如德国的能源发展经历了煤-电-核电-天然气的不断转变。如果天然气断了,估计他们会用爱发电。

欧洲国家说为了环保停售燃油车,基本是2030年到2040年。然而尴尬的是,欧洲并没有提前准备或研发新能源汽车。

目前,欧洲采取了两种方法。一个是进口新能源汽车。以进口美韩品牌为主;第二,在自己的生产平台上应用中国品牌配件,或者购买中国大陆的整车专利授权。比如德国斯柯达的整车技术采购自中国大陆比亚迪,德国大众的大部分核心零部件采购自中国电动车零配件。这就引出了两个问题,前者是为美国品牌赚钱,后者是为中国电动车的技术升级提供市场。

新能源汽车之争

哪种新能源更环保?目前新能源汽车走的是两条不同的路线,一条是中美已经占优的锂电池,另一条是原本由日本占优的氢能。从环保的角度来说,新能源汽车的锂电池和氢能并不是100%环保的。

使用一定年限后,锂电池就会报废。无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,发展初期的动力电池回收仍存在商业模式不成熟、废旧电池收集缺乏有效渠道、电池拆解/拆解不匹配、剩余寿命难以预测等问题。

严格来说,按照现在的技术,锂电池在使用过程中是环保的,但在回收过程中不是。

氢气燃烧产生水,但其生产、运输和储存都不环保。氢气来源于天然气,天然气的提取过程不仅消耗能源,还会产生大量的二氧化碳。生产一公斤氢气至少需要48度电,氢能的储存和运输条件非常复杂。高压气体氢储运是应用最广泛的方式,但能量密度和安全性都比较低,低温液氢和固定氢都面临成本高的问题。目前电动车只能比传统燃油车更环保,并不能做到100%环保。

再来看锂电池的发展。比亚迪在2019年开发了一种新的电池结构,看起来像刀片,因此被称为“刀片”电池,并申请了专利。本来磷酸铁锂电池的能量密度是三元锂电池的80%左右。但通过改变布局,电池组空的利用率比传统电池提高了50%左右,使得能量密度与三元锂电池相当。通过对结构和材料的改进,以及电池独特的低温激活策略,使得刀片电池具有优异的低温性能。

刀片电池解决了磷酸铁锂电池80%到90%的低温问题和能量密度问题。虽然比三元锂有过之而无不及,但其高安全性的优势让其成为电动车领域的新宠,也让比亚迪电动车迅速占领市场。

特斯拉2022年宣布,在中国生产的特斯拉汽车的电池将由比亚迪供应。截至目前,电动汽车领域的核心电池技术有特斯拉的三元锂电池、比亚迪的磷酸亚铁锂叶片锂电池和当代安培科技有限公司的磷酸亚铁锂锂电池。如果欧洲、韩国、日本想要研发电动车,就必须购买上述三个品牌的专利和授权,或者努力20年自主研发锂电池。

目前奔驰宝马奥迪的电动车都没有核心技术,还在玩品牌溢价。2022年的电动车市场已经初具规模,高端车不如特斯拉,性价比不如比亚迪。

据路透社2020年消息,中国锂电池发展势头强劲。欧盟试图获得在生产供应链中制定标准的权限,以保护和增加其竞争优势,但后续没有突破或进展。随后,欧盟退而求其次,专注于锂的废物处理和回收,希望阻止在他们可以控制的领域制定标准的权利。

新能源汽车的发展前景

电动车产业是中美决定联手绞杀欧日韩汽车品牌的重大战略布局。美国有技术和政治优势,可以利用自己的政治影响力在资本主义国家推电动车,抢占专利。中国14亿人口的广阔市场,长期积累的电动车核心零部件专利,完整的工业制造链带来的成本优势。

欧日韩因为长期躺在燃油车专利里赚钱,没有积累新的技术,缺乏新的市场敏感度,迫使他们从燃油车赛道走向电动车赛道与中美在同一起跑线上竞争。中国和美国已经跑在前面,而欧洲、日本和韩国完全跟不上。再过10年,中国和美国将完全垄断汽车工业。

现在,欧盟着急了。通过在2022年的今天抛出锂电池有害的话题,想利用自己在舆论上的优势,试图限制特斯拉和中国品牌在欧洲市场的市场份额。

但如果这个法案真的通过了,只会对中美品牌电动车更有利,原因有三:第一,如果欧洲汽车转用氢能源,在锂电池技术已经落后20年的基础上,还需要几年的时间投入氢能源技术才能生产出产品,空出来的市场肯定会被其他品牌的电动车抢占;第二,当中美品牌已经形成市场垄断,尤其是欧洲电动车几乎90%的锂电池都是从中国进口的时候,这个法案带来的成本增加只会由欧洲车企承担;第三,中国的电动汽车已经开始新技术研发,比亚迪等一些车企已经开始研发混合动力汽车。如果欧洲回归燃油车,会发现这条路正在被中国的后发优势快速赶超。

欧盟在电动汽车领域不断加大约束的同时,中国却在优势领域暗中发力。为了确保能源安全,中国一直没有放松对氢能的研究和开发,并取得了一定的成果,同时制定了氢能的长期发展规划。

2022年,北京冬奥会和残奥会使用氢燃料电池汽车近1200辆,累计减碳2200亿吨,确保了整个北京冬奥会和残奥会的碳中和及零碳排放。总而言之,锂电池和氢能都要兼顾,中国的能源安全还有很长的路要走。

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