圖為北大先行科技產業有限公司總裁、CEO高原發表主題演講
在中國電動汽車百人會論壇(2018)的“優化電池產業鏈 助力電動汽車普及化”主題論壇上,北大先行科技產業有限公司總裁、CEO高原發表主題演講。
以下是演講實錄:
謝謝組委會邀請,給我一個機會跟大家一起來探討。今天我演講的題目、跟大家分享的 題目就是鋰電行業超高速發展在原材料方面的可持續性。今天討論分三個部分。
其實這個圖大家都看了很多,大家都知道,我們現在動力鋰電正在超高速發展的時期,從這個圖表上可以看出來,比如到2025年,我們要有700萬輛的年銷售的新能源汽車,裝機量超過500GWh。當然這種高速發展對我們行業來說是非常好的機遇,我們從業者都非常喜歡這種超高速發展,雖然也帶來很多挑戰。我們的問題就是,這種超高速發展是不是可持續的?當然一個很明顯的條件就是說,在市場成熟之前,當然我覺得這個大家可能2030年以前不用擔心這個事情,因為我們今天也看到很多演講,2030年新能源汽車我們能達到差不多一半,在這之前應該還離飽和很遠。其他的三個方面,電動車經濟、實惠、方便,用戶的良好體驗和安全,這是從用戶的角度必須要滿足的。今天我們聽到很多演講,我們需要很多技術上和商務方面的創新。最后一點,我們可能關心的不是很夠,上游的原材料能不能支持這么高速的發展,我管它叫戰略元素的充足率,今天我想從這個方面也跟大家探討一下。
回到剛才說的技術創新方面,因為我是做材料的,從材料的角度。首先,我們從正極的角度來說,雖然正極我們經常在各種報道上聽到林林總總的很多正極材料,其實鋰離子電池的正極材料有一個最關鍵的要求,就是他必須提供鋰離子電池中所使用的全部的鋰,除了電解液那一點點鋰,所有的鋰離子來回做負載電荷的鋰,都是來自正極材料。當然,作為正極材料還有很多其他的要求,比如說電壓得合適、得導電、容量得大,其中還有一個非常大的約束條件,就是提供所有的鋰,待會兒我再回到這個問題。因此,所有的正極材料,雖然林林總總其實就是三大類,一類是橄欖石一類,還有層狀,剛剛說有鈷酸鋰、三元、富鋰,其實經濟結構都是一樣的,只不過某種變異而已。第三類,現在有很多做高電壓的5V的尖晶石。這方面工作我們還是有很多改善的工作可以做,而且我們也正在做,但是這方面的進步是一個低風險的、速度比較慢的、小步的進步。我這個地方畫了這么一個尺,從下面是低風險,往上是高風險,風險越高回報越高,我們跳出這個現有的框子,現在我們聽的很多的就是全固態電池,全固態電池它當然好處可以用鋰金屬,用了鋰金屬負極的能量密度就大大提高了,當然好處就是固態電解液室溫下的電導率,還有大家不談的一個事情,即便我們用鋰金屬做負極,雖然算起來能量密度很高,比如你算出來需要一公斤的鋰金屬,可能要往里面放三四倍所需要的鋰金屬,因為每一次鋰金屬循環回來的時候他都會形成一個新的表面,新的表面會消耗一部分鋰。
風險度更高的,其實這個概念我已經提過很多次了,今天再重復一下,依然利用業態的鋰離子電池,但是我們把正極材料的約束拋除掉,怎么達到這一點呢?我們就是在負極方面,我在美國工作的時候曾經領導一個實驗室,我們曾經做了這方面工作的嘗試,就是用鈍化的鋰金屬粉末把它摻到負極,制作過程中使它在負極中能夠引用。當壓實以后,再加上電解液的時候,大家做過電池設計工作的都知道,這個鋰金屬就不再存在,就變成鋰離子,進到了負極材料之中,這時候我們負極就變成了一個充滿電的鋰離子的負極,不是鋰金屬的負極。這個時候我們正極就可以用各種各樣的不含鋰的材料,我們只考慮它是不是安全、是不是低成本、使用量是不是高、是不是導電等等,其他的條件依然可以滿足。我們當時還曾經做過一個鋰離子電池正極材料是二氧化錳,想在這里拋磚引玉,并不是說這個技術路線是最好的技術路線,當然今天這種技術已經在一些特殊電池上開始有一些應用,因為他還要解決很多工程方面的這些問題。拋磚引玉就是希望達到不光在電池設計方面,還有工程設計上,比如說我們今天制作鋰離子電極的方法,沒有跟20年前差太多,很多地方我們都應該有一些跳躍式的發展,當然每個公司和每個公司的情況不一樣,風險承擔不一樣,我們總有一些人做低風險有保證有回報的工作,同時也有少部分人致力于一些高風險、高回報長期的跨越式發展。
以上是技術方面,再回到資源方面。剛才我們看到了一個超高速發展對電動車。把它翻譯成關鍵原材料的需求,我的同事做了一個非常保守的估計,比如說鈷,按最好情況推測下,我們假設以后都用高鎳的三元,鈷的需求量是非常小的,因此我們得出2025年依然會需要10幾萬噸的金屬鈷,鋰不管用什么材料,當然用磷酸鐵鋰,鋰的用量小一些、三元鋰的用量高一些,為了達到我們2025年電動車的目標,我們碳酸鋰的當量要將近40萬噸,現在我們還不到20萬噸,這是全球的鋰,用在電池上的鋰,當然僅僅是一半。
總而言之,未來如果要達到能支持這么高速的發展,我們未來的幾年,不到10年,七八年的工夫,我們要多出來30萬噸的碳酸鋰的需求量,這些鋰從哪里來,我想在這里跟大家分享一下過去的經驗。舉一個例子,在全球礦業市場分析方面做的比較好的一個英國公司Roskill,我知道預測未來是很難的一件事情,尤其是預測10年以后,我這里2013年預測2017年的報告,今天2018年回過頭來看看準確度,它把新增的碳酸鋰預測分成兩大類,一類就是現有的當時2013年老牌的碳酸鋰的制造商,當時2013年他把所有比如說智利的SKM,還有阿根廷的我原來的老東家,還有國內的一些,4年他們擴產擴出將近9萬噸的碳酸鋰?;剡^頭看,大概擴產出來只有他說的不到一半。這個地方圈紅圈的就是那些擴產接近成功的,因為有的不是完全成功,沒有圈的離擴產差遠了,這還是老牌的,這些是有經驗、有資本,成功率是一半左右,還有更多的全新的,新的項目、新的礦產公司4年以后會林林總總大約有十幾萬噸的產量,所有這些有智利、阿根廷的、美國的,炒的沸沸揚揚的,最后所有的項目4年以后只有豐田做到,阿根廷勉強其實也沒有達到他的目標,我給他圈的紅的,只要超過50%就算成功,而且今天碳酸鋰也沒有達到我們電池級的水平,只是鋰出來了,還有拿到我們四川做精加工等等。即便如此,就算給他A吧,得了滿分了,也僅僅是回過頭來看成功率10%,老牌的成功率50%,新興的礦業公司10%,為什么呢?因為開礦需要很長的周期、需要很多的資本、需要很多的經驗,尤其當時有一個公司做的不是太好,也使得現在很多新興的礦業公司融資變得非常困難。我舉這兩個例子,有時候各種市場分析公司會說,大家不用擔心,所有加起來的有幾百個項目,未來會得出40萬噸、50萬噸的碳酸鋰足夠用,其實開礦的周期很長風險很大。因此,我們必須利用一切可以利用的資源,包括回收,剛剛中南大學李教授談到了這一點,主要從環保方面,但是從我的方面,我做了一些計算,如果不這樣做,這些關鍵的戰略資源是不夠支撐我們高速的發展的。最后即便我們的車做的非常智能化、性能非常好,但是鋰不夠照樣達不到500GWh。
這張圖是US Geologica Survey全球鋰資源的分布,我們看到中國尤其青藏高原占的比例非常高,昨天像青海的王省長專門做了介紹,我覺得我們青海在全球的出行電動化方面能夠起到一個很大的作用,因為我們青海有很多的鹽湖鋰資源,必須利用起來,現在利用的還比較少,剛才李教授說了,我們超過70%的鋰是進口的。
下面介紹一下北大先行集團。我們剛剛提到了青海,青海有我們的正極材料最大的一個生產基地,同時,在青海西寧還有一個隔膜生產基地,在海西東臺吉乃爾有鋰鹽湖的開發,東海岸有山東泰安的正極材料工廠,江蘇北星馬上要投產的電池隔膜的生產基地,我們在華南還有一個營銷中心,東北還有一個雞西石墨礦。我們就是立足中國但是要放眼世界,剛剛說我們在北京有總部、還有研發中心,同時我們現在正在規劃硅谷歐洲和日本的研發中心,因為這個出行電動化、智能化相當于一個工業革命級別史詩般大的變化,對全球人類社會的影響是非常大的。因此,我們僅用一地之力、一國之人才肯定是遠遠不夠的,一方面我們需要技術的創新,一方面我們也需要全球的資源來支持高速發展。我在這里呼吁,我們國內的企業應該具有一個全球的視野。今天上午北汽的鄭總特別提到一個開放的平臺,如果不是一個全球交流的情況下,我們很難達到創新需求的目標。同時原材料的角度來說,我們也不可能僅用一國的原材料來滿足全球出行革命的需求。因此,我們說既需要人才,還需要材料,當然我們也需要資本。
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