黄晶鑫:新能源新周期,负极材料市场发展布局

  11月10日-12日,由中国汽车工业协会和武汉市人民政府共同主办的“2023中国汽车供应链大会暨第二届中国新能源智能网联汽车生态大会”在武汉经开区举办。本届供应链大会以“踔厉奋发,攻坚克难——打造安全、韧性、绿色汽车供应链”为主题,设置了“1场战略峰会、1场大会论坛、9场主题论坛”共11场会议,围绕供应链安全与布局、新型汽车供应链打造、传统供应链升级、全球化发展等热点话题进行深入交流与探讨,寻找构建世界一流汽车供应链的对策、方法和路径。其中,在11月12日上午举办的“主题论坛七:新材料——新材料、新进展、新未来”上,上海杉杉科技有限公司副主任黄晶鑫发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

  感谢大会主办方的邀请。本来这场报告是由张院长给大家来汇报的,因为他最近的工作非常繁忙,所以我代为介绍杉杉在新能源新周期下的负极材料市场发展的想法。
  首先给大家介绍杉杉科技发展的情况,杉杉科技成立于1999年,是第一家锂离子电池的研发和生产企业,距今发展24年的历程。我们现在是最大人造石墨负极材料供应商,现在拥有上海、宁波、湖州、郴州、宁德、包头、云南、安宁等工厂。产品覆盖了当前所有主流的负极材料体系。当下的扩产可以用猛烈来形容,我们作为头部企业这边也是在不断的增强一体化的产能,一体化可以有效的降本增效,增强产品的性价比的优势。这边主要有三大一体化基地,预计到2025年至少具备60万吨的年产能。另外,我们在国外芬兰也官宣了10万吨的一体化产能基地,主要配套新能源产业链出海的需求。同时在宁波有4万吨投资50亿的硅基的基地。对于动力电池体系它是处在汽车供应链体系里面,所以我们也有非常完善的质量管理体系,包括ITF1691949的资质认证。
  当前,上海杉杉科技的研究院的架构,我们这个研究院相当于整个公司发展的动力,当前主要有三大石墨组,主要是做石墨负极材料的占了很大的比重。其次,以及硅材料组和评价平台,用于支撑五个产品组的发展。我们还有研发实验平台,主要是用来执行工程师制定的实验计划。所以我们是有个非常完善的研发体系。另外,我们的产品是覆盖当前主流的三大应用领域,包括新能源汽车领域、消费电子领域、储能电子领域。除了常规的石墨产品从长循环到快充甚至极致快充高功率体系等,我们在新材料方面,比如说硅基方面有产品布局。针对当前电池在低温和高功率放电条件下可能存在着能量保持不足的问题,我们还有锂离子电池的产品体系。在储能方面我们主要瞄准长循环的体系,我们也有电,我国对于锂资源这方面的储能不足。当前,杉杉在产品这块属于人造石墨占据第一的位置,现在发展的速度很快,实际上当前的竞争是非常激烈的。
  对于新周期,尤其是新的大扩产的浪潮下,我们负极材料市场是怎么发展呢?其实现在它主要是两个比较基本的特征,首先是市场竞争非常的激烈,特别是对于石墨大产品的同质化竞争非常激烈,去年年底的时候我们注意到现在官宣人造石墨的产能规划是在1900万吨,远远超过我们对石墨的需求。经过10个月的时间从1900万吨下降到1300万吨,大家意识到这个产能非常的过剩。同时,另一方面在于优质资源,各个厂家也在不断的去抢夺优质资源,低本高性能的人造石墨上游原料。对于新材料体系,硅基负极材料也好甚至钠离子电池材料也好,它没有在应用端起量的时候是一片红海,所以这个市场竞争是白热化的状态。技术迭代也在不断的加速,消费类石墨到了10C,从17年18年的时候对于一款手机如果是3C,也就是50-60瓦的快充体系,现在是地板层级的技术,现在大家朝着10C更快200瓦的快充。去年的时候大家还在讨论可能快充要依赖三元,对于成本是不利的,但是今年像宁德时代发布电池一下子迈入4C快充的平价时代。包括之前宁德时代类似于换购体系,他们要求循环的石墨材料体系。储能类石墨低成本长循环,还有硅基性材料,去年大家没有非常关注新型硅碳材料,今年从客户端的反馈来看大家把重点放在硅碳,可以讲是一步跨越,所以这个技术迭代是很快的,对于企业的方向选择也是非常严格,甚至说现实是很残酷的。钠电这块是百家争鸣,不断的在进行技术探索。
  我们详细来看的话,前面的专家都讲到了未来的发展趋势,新能源的发展是很快的,但是可以看到虽然这个量是起来了,但是它的价格被打得很低的,主要在于产品的竞争。可以看到今年从1月份到10月份人造石墨终端材料降价的幅度非常大,降了30%,对于负极材料商的利润是不断的被压缩。对于技术而言的话,刚才我们提到对于快充技术从原来的消费端,原来3C是很高端的技术,现在比比皆是120瓦的快充,以及200瓦的快充技术慢慢普及。而且这个技术是不可逆的,大家一旦用过3C有很好的体验感之后不会用到常规的充电体系里面,对于动力电池这块的话,其实快充这块2017年的时候美国能源部发布了XFC的计划,这个当时是由实验室牵头做这个项目,标准是400千瓦的充电功率配70度电的体系。他们发现当70度电480公里续航的时候是可以跟内燃机车媲美的,可以有效的消除里程焦虑。但是当时主要是基于三元体系,而且当时的电池的成本是很高的。我们国内车厂在不断的推进800V高压平台做4C快充的体系,但是4C在之前都是基于三元体系,它的成本不足以帮助我们推广15万量级的产品推广。但是快充肯定是未来的大趋势,可以预见的话在2025年的时候这个快充体系的装机量超过常规电池体系,所以这是未来的大趋势。宁德时代神行电池的发布,它可以让我们的超充飞入寻常百姓家,为超充技术的大规模应用提供了契机。
  从快充的角度如何理解负极的作用呢?这是我们常规的锂离子电池,它有正极、负极、隔膜、电解液组成。进行充电的时候这是全电池的电位,一旦开始进行充电的时候实际上我们知道它会有个过电位,正极向上走,负极向下走,负极它的电位距离它的热力学平台的电位很近,大概100毫伏,所以它的动力学余量很小,一旦电流太大,超过电流能力的话就会吸顶,吸顶的程度是会不断严重的。其实可以看到对于头部企业是很关注辅助电位的,所以负极动力学余量是我们关注的很重要的点,当然还有它的成本,因为现在即将进入平价化的时代。从能量密度方面而言,我们更多的寄希望于新型材料,比如说硅材料,像硅氧材料也好,归谈材料可以接近于相当于石墨五倍能量的提升。所以国内车企都在不断的尝试使用硅材料,以及提升硅材料的用量比例。关于锂制元方面,其实我们的消耗量很大,所以这就存在着资源储量与需求之间的矛盾,所以我们比较发展钠电的电池体系进行有力的补充。
  针对上述的现状,我们杉杉是有自己的想法,对于比较强大的大产品的竞争,我们重点是要做原料资源的开拓,以及先进工艺技术的探索,这是一方面。另一方面,我们要紧紧围绕客户提供更多优质技术支持,加速产品导入。另外,要抓住技术革新的契机,包括低本的快充电池的量,提升市场份额。对于原料和工艺这块我们一直在努力的去做,在商务端董事长亲自带队绑定优秀的战略资源,包括云南石化等等。技术端张院长做资源的拓展,建立从国外到国内上千种原料的产品库,这个是可以有利的保障资源供应,包括海外的资源供应。另外,工装方面的话大力的推动智能化、连续化,从连续石墨化、连续碳化等一系列的体系,特别是对于海外的董事长一再强调,因为海外的人工成本比较高,所以对于智能化、无人化工程的需求很高,所以这块我们在积极去做开拓。
  这是我们的产品体系,针对于快充这方面我们有个比较经典的KCE-X的材料体系,在这个基础上我们不断的研发更高性能,而且更低成本的快充材料,我们还有高功率体系,这个是可以在电源,现在在推12V的锂离子电源,这其实是比较标杆性的产品,再就是长循环的ESG系列,这个产品的类型是非常齐全的。这是我们消费类这块。消费类这块今年的趋势主要是高能量密度快充,消费类的电池负极材料的技术门槛相对比较高,成本比较高,但是它的锂电池和先进技术下沉到动力端,支撑动力电池的研发。
  天然石墨这块,负极材料的市占率在于天然石墨这块是偏少的,我们后续因为针与国外客户需求,重点对这块进行加强,我们有比较完善的产品体系。对于硅材料而言,以及新型硅碳都是做了很完善的产品研发。我们在宁波有个4万吨的一体化产能基地,我们也是希望通过规模化的量产来实现性价比的大幅提升,来加速新型材料的应用,提升电池的能量密度。
  对于钠电而言,我们一代一代的去做,当前我们的重点在350高容量的材料体系,我们这边跟下游客户开展了广泛的合作,想办法把新产品进行推广应用。锂电池这边侧重于高功率低温性能的产品体系,同时我们意识到对于客户的支持是十分重要的,因为负极材料带有很强的定制化特征,可能某一款材料给一个客户使用它反馈会很好,但是给另外一家客户的话可能体现不出这个效果,因为它是电化学体系,电化学体系的电化学反应有很多的因素所影响的,化学体系往往是比较复杂的,相对于物理模型化的体系来说存在自己的特征。所以针对这个特点的话,我们去想办法加强现在技术研究体系的建立,建立智能化的平台,把原来通过经验性总结的特征进行参数化,通过参数化的特征来加速产品方案的提供,来加速产品在客户端的导入。
  所以我们从分子、原子的微观层面进行分析,确定核心的关键点,比如说表界面的问题进行重点的布局。首先是关于电池性能的测试,我们是专门建立了全电池的产线以及相应的测试体系。关于从表面界面,甚至更为微观的层面研究都有一系列的设备投入。另外,后续的影响因素会很多,所以我们在和相关的单位合作去做人工智能的技术应用,来加速智能平台的建设。针对于当前的快充体系,大家可能也注意到宁德时代在电池的推广里提出了梯度系列,这个实际上是跟现有的传统单层是不一样的,它可能是双层甚至更多层的图,常规的认为是快充+能量密度型的匹配,实际它不是孤立的,它之间是有相互作用的,比如说第一层需要承担多大的电流密度,第二层需要承担多大的电流密度这个是很有讲究的。不单单配合了表征体系,投入大价钱引入电极技术,通过三维重构的方法解析出来,锂离子的不同分布情况,从基础的层面推动产品组合的实现。
  未来的发展布局,我们现在是在上海浦东这里,明年6月份会到临港做新的基地,距离特斯拉超级工厂500米的基地,这个位置是比较好的,这个方向是洋山港,这边是杭州湾,当然周边还是比较荒凉的,但是周边有不少的民企,宁德时代的滑板底盘工程也在附近。我们研究院会有两个厂房专门进行基地的建设,包含先进表征平台,这个大概是4000平,光设备投入达到5000万。另外,我们还有市政研发的厂房,总面积是14000平,到时候会配置先进设备,新增各类新型的材料设备,制备设备,以及开拓更多的新方法、新工艺,加速新产品的研发。我们未来会有智能研究平台的规划,大概用一年到三年的时间把体系建立起来,用三到五年的时间完善产品的数据库,到五年的时候我们希望能够建立起智能平台,可能是客户提供所希望的产品参数,通过智能平台给到我们相应的产品方案,加速产品的导入,来支持客户的产品创新。
  谢谢大家!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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