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  • 投资电池市场的正确姿势什么

    时间:2016-05-05 13:54:38   来源:   作者: 
         2015年,一系列的商业活动将人们的兴趣引向电池产业:特斯拉(Tesla)推出了家用Powerwall能源系统,得益于其旗下电池制造厂Gigafactory 的生产效率,这套系统的价格较为便宜;苹果公司(Apple)为一个固态电池设备的充电和电能管理申请了专利;LG化学(LG Chem)在南京开设了一个大型新能源汽车动力电池工厂;博世(Bosch)收购了聚合物固态电池公司Seeo。此外还有众多的投资、收购、合作和合资活动,不一而足。
         与此同时,新的电池技术正持续不断地涌现出来,每个技术都离不开诸如“性能翻倍”、“只要几分钟就能充好电”、“成本下降70%”、这一类的描述。这让公众对技术上到底有什么突破感到更加迷惑不解。本文将会讨论在电池领域新涌现的技术、新的投资机会以及潜在的市场。
     在不同的维度寻找机遇
         自从索尼公司(Sony)在上世纪90年代第一次将锂离子电池推向市场以来,它就成为了我们日常生活中最熟悉和最常用的电池技术。锂离子电池相关技术已经相对成熟,相关设施业已到位。随着现有的电池制造巨头(如三星SDI、LG 化学和日本松下公司)的扩张,规模经济的优势就愈发凸显。但是,即使存在众多优点,锂离子电池在性能和成本降低方面的进步和其他电子设备相比依然落后。
         在传统锂离子电池中使用的液态电解质可能会造成严重的安全隐患。而从另一方面来说,随着可穿戴设备、印刷型电子产品、物联网(IoT)、机器人和电动汽车的研发,具有更多功能、性能更加优良并且价格更为低廉的电池亟待面世。而这些因素已促使电池圈子里的玩家们寻求更多的投资机会。
    因此,电池产业有许多不同的维度可供开发。人们的主要兴趣落在以下几个方面:
      薄膜电池(基于厚度)
    Ø微电池和大面积电池(基于尺寸)
    Ø柔性电池(基于物理特性)
    Ø异型电池(根据外形)
    Ø印刷电池(根据制造方法)
    Ø固态、锂阳极、硅阳极的电池(基于技术)
    Ø储能系统(ESS)和电动汽车(EV)(基于应用)
         以上领域都代表着新机遇。这些领域可能相互影响、相互重叠。比如,技术更优良的电池可应用于ESS 和EV 中,这可为后者带来更高的安全系数和更好的性能。薄膜电池也可以是柔性的、印刷的,或是由固态部件构成的,甚至可以很迷你。
         在这些领域,市场发展受到成本的制约。除了ESS 和EV 以外,其他领域同时还受到技术成熟度的显著限制。IDTechEx 研究报告《柔性、印刷和薄膜电池2016-2026:技术、市场和玩家》(Flexible, Printed and Thin Film Batteries 2016-2026:Technologies, Markets, Players)主要关注了前面4个领域以及带有这些特性的固态电池。
    成本的进一步降低可能并不依赖于技术进步
         电池技术的进步受制于电化学,因此难以实现快速而巨大的突破。此外,实用电池要考虑许多其他因素,比如能量密度、比功率、寿命、安全性和成本。许多新闻报道只是强调某个或者某些进步,但却对其他方面的考虑避而不谈。大多数现有的商业电池依赖相对成熟的、经过实际应用考验过的技术,但有时它们并不为人所知,其中就包括薄膜固态电池和印刷电池。鉴于电池的研发是漫长而艰辛的过程,未来电池成本的下降将主要依赖规模经济,而不是技术的革新。
         政策和规章制度对电池的规模化应用起到了至关重要的作用
         2013年5月,德国政府对电池存储系统的市场奖励计划启动,它立刻改变了家用电池安装领域的生态。2013年,为了享受政府补贴,大约有2 700户家庭安装了光伏电池储存系统;到了2015年,这个数量跃升至13 100户。中国取消电动公交车镍锰钴(NMC)电池补贴的政策对该产业造成了巨大的影响。这说明对于 ESS 和 EV 的应用而言,由于自我可持续发展(self-sustainability )尚未实现,因此政策可以对其造成重大影响。
        采用新技术的电池可先在小型设备中试水
        大型设备或系统通常需要很高的可靠性和安全性。因此在短期内,新电池技术无法用于这些设备。2014年1月,丰田公司(Toyota)宣布正在研究在汽车上使用的固态电池技术,但是该公司可能在10年内都无法将该技术投产。
         苹果公司也十分青睐固态电池,但是它的关注产品主要是移动/可穿戴电子设备和微机电系统(MEMs)。2013年初,美国专利商标局(US Patent & Trademark Office)公布了苹果公司的一项关于固态电池充电技术的申请。2014年初,苹果公司在电池制造初创企业Infinite Power Solutions 公司退市后买断了它的所有专利。这家公司原先主要从事固态薄膜电池的研发工作。2015年11月,苹果公布了和薄膜固态电池相关的另一个专利。
         在固态锂离子电池领域,电极和电解液都是固态的。固态电解液一般也可充当隔离膜。它的安全性更高,尤其是无机固态电解液。所有有机电解液都是可燃的,不管它们是固态还是液态。由于不再需要一些组件(如隔离膜和外壳),使用固态电解液制造的电池体积可以变化自如。
         因此,固态电池的能量密度可以被提升。另外,固态电池对工作时的温度变化和物理伤害更不敏感。它们能够在性能衰退前经历更多次的充电/放电循环,这让它们的使用寿命更长。由于不受液态电解液的限制,并且其外壳具有柔性,固态电池可以被制成各种不同的形态和大小。
         但是,室温下固态电池的离子电导率通常很低。它们的固体电解质界面(SEI)的不稳定性导致内阻很高。大多数固态电池的充电率(C-rate)很低并且无法在室温下工作。比如法国的3 000辆出租车的固态电池依赖于高温才能运转。同样,固态电池的价格也更高。目前固态电池的低充电率和低功率使它们适用于之前的小型设备。
         超薄、柔性和可印刷性将成为最受关注的特征
    新的电池技术可能会被首先用于小型电子设备,而传统电池所不具备的特征,如超薄、柔性和可印刷性将成为重点。根据IDTechEx的研究报告,除了固态电池以外,其他技术也能够制造薄膜柔性印刷电池,比如印刷碳锌电池和超薄锂离子软包电池( lithium-ion pouch batteries)。
         到2026年,薄膜柔性印刷电池的市场价值可以达到4.71亿美金。大多数这些电池被用于中小型设备,它们的主要制造考量是形态、厚度、大小和制造技术。这些电池所涉及的技术也可以用于其他方面。和传统锂离子电池从消费类电子产品转向EV 和ESS 的开发路线图相似,用新技术开发的电池也可以先在消费类电子产品市场进行试水。经过这些市场的洗礼后,新技术将拥有更大的机遇。
         对于传统电池技术而言,随着消费类电子产品市场增长进入平台期,EV 和ESS 领域的需求正在逐步增加。降低成本是成功的关键。