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  • 投資電池市場的正確姿勢什么

    時間:2016-05-05 13:54:38   來源:   作者: 
         2015年,一系列的商業活動將人們的興趣引向電池產業:特斯拉(Tesla)推出了家用Powerwall能源系統,得益于其旗下電池制造廠Gigafactory 的生產效率,這套系統的價格較為便宜;蘋果公司(Apple)為一個固態電池設備的充電和電能管理申請了專利;LG化學(LG Chem)在南京開設了一個大型新能源汽車動力電池工廠;博世(Bosch)收購了聚合物固態電池公司Seeo。此外還有眾多的投資、收購、合作和合資活動,不一而足。
         與此同時,新的電池技術正持續不斷地涌現出來,每個技術都離不開諸如“性能翻倍”、“只要幾分鐘就能充好電”、“成本下降70%”、這一類的描述。這讓公眾對技術上到底有什么突破感到更加迷惑不解。本文將會討論在電池領域新涌現的技術、新的投資機會以及潛在的市場。
     在不同的維度尋找機遇
         自從索尼公司(Sony)在上世紀90年代第一次將鋰離子電池推向市場以來,它就成為了我們日常生活中最熟悉和最常用的電池技術。鋰離子電池相關技術已經相對成熟,相關設施業已到位。隨著現有的電池制造巨頭(如三星SDI、LG 化學和日本松下公司)的擴張,規模經濟的優勢就愈發凸顯。但是,即使存在眾多優點,鋰離子電池在性能和成本降低方面的進步和其他電子設備相比依然落后。
         在傳統鋰離子電池中使用的液態電解質可能會造成嚴重的安全隱患。而從另一方面來說,隨著可穿戴設備、印刷型電子產品、物聯網(IoT)、機器人和電動汽車的研發,具有更多功能、性能更加優良并且價格更為低廉的電池亟待面世。而這些因素已促使電池圈子里的玩家們尋求更多的投資機會。
    因此,電池產業有許多不同的維度可供開發。人們的主要興趣落在以下幾個方面:
      薄膜電池(基于厚度)
    ?微電池和大面積電池(基于尺寸)
    ?柔性電池(基于物理特性)
    ?異型電池(根據外形)
    ?印刷電池(根據制造方法)
    ?固態、鋰陽極、硅陽極的電池(基于技術)
    ?儲能系統(ESS)和電動汽車(EV)(基于應用)
         以上領域都代表著新機遇。這些領域可能相互影響、相互重疊。比如,技術更優良的電池可應用于ESS 和EV 中,這可為后者帶來更高的安全系數和更好的性能。薄膜電池也可以是柔性的、印刷的,或是由固態部件構成的,甚至可以很迷你。
         在這些領域,市場發展受到成本的制約。除了ESS 和EV 以外,其他領域同時還受到技術成熟度的顯著限制。IDTechEx 研究報告《柔性、印刷和薄膜電池2016-2026:技術、市場和玩家》(Flexible, Printed and Thin Film Batteries 2016-2026:Technologies, Markets, Players)主要關注了前面4個領域以及帶有這些特性的固態電池。
    成本的進一步降低可能并不依賴于技術進步
         電池技術的進步受制于電化學,因此難以實現快速而巨大的突破。此外,實用電池要考慮許多其他因素,比如能量密度、比功率、壽命、安全性和成本。許多新聞報道只是強調某個或者某些進步,但卻對其他方面的考慮避而不談。大多數現有的商業電池依賴相對成熟的、經過實際應用考驗過的技術,但有時它們并不為人所知,其中就包括薄膜固態電池和印刷電池。鑒于電池的研發是漫長而艱辛的過程,未來電池成本的下降將主要依賴規模經濟,而不是技術的革新。
         政策和規章制度對電池的規模化應用起到了至關重要的作用
         2013年5月,德國政府對電池存儲系統的市場獎勵計劃啟動,它立刻改變了家用電池安裝領域的生態。2013年,為了享受政府補貼,大約有2 700戶家庭安裝了光伏電池儲存系統;到了2015年,這個數量躍升至13 100戶。中國取消電動公交車鎳錳鈷(NMC)電池補貼的政策對該產業造成了巨大的影響。這說明對于 ESS 和 EV 的應用而言,由于自我可持續發展(self-sustainability )尚未實現,因此政策可以對其造成重大影響。
        采用新技術的電池可先在小型設備中試水
        大型設備或系統通常需要很高的可靠性和安全性。因此在短期內,新電池技術無法用于這些設備。2014年1月,豐田公司(Toyota)宣布正在研究在汽車上使用的固態電池技術,但是該公司可能在10年內都無法將該技術投產。
         蘋果公司也十分青睞固態電池,但是它的關注產品主要是移動/可穿戴電子設備和微機電系統(MEMs)。2013年初,美國專利商標局(US Patent & Trademark Office)公布了蘋果公司的一項關于固態電池充電技術的申請。2014年初,蘋果公司在電池制造初創企業Infinite Power Solutions 公司退市后買斷了它的所有專利。這家公司原先主要從事固態薄膜電池的研發工作。2015年11月,蘋果公布了和薄膜固態電池相關的另一個專利。
         在固態鋰離子電池領域,電極和電解液都是固態的。固態電解液一般也可充當隔離膜。它的安全性更高,尤其是無機固態電解液。所有有機電解液都是可燃的,不管它們是固態還是液態。由于不再需要一些組件(如隔離膜和外殼),使用固態電解液制造的電池體積可以變化自如。
         因此,固態電池的能量密度可以被提升。另外,固態電池對工作時的溫度變化和物理傷害更不敏感。它們能夠在性能衰退前經歷更多次的充電/放電循環,這讓它們的使用壽命更長。由于不受液態電解液的限制,并且其外殼具有柔性,固態電池可以被制成各種不同的形態和大小。
         但是,室溫下固態電池的離子電導率通常很低。它們的固體電解質界面(SEI)的不穩定性導致內阻很高。大多數固態電池的充電率(C-rate)很低并且無法在室溫下工作。比如法國的3 000輛出租車的固態電池依賴于高溫才能運轉。同樣,固態電池的價格也更高。目前固態電池的低充電率和低功率使它們適用于之前的小型設備。
         超薄、柔性和可印刷性將成為最受關注的特征
    新的電池技術可能會被首先用于小型電子設備,而傳統電池所不具備的特征,如超薄、柔性和可印刷性將成為重點。根據IDTechEx的研究報告,除了固態電池以外,其他技術也能夠制造薄膜柔性印刷電池,比如印刷碳鋅電池和超薄鋰離子軟包電池( lithium-ion pouch batteries)。
         到2026年,薄膜柔性印刷電池的市場價值可以達到4.71億美金。大多數這些電池被用于中小型設備,它們的主要制造考量是形態、厚度、大小和制造技術。這些電池所涉及的技術也可以用于其他方面。和傳統鋰離子電池從消費類電子產品轉向EV 和ESS 的開發路線圖相似,用新技術開發的電池也可以先在消費類電子產品市場進行試水。經過這些市場的洗禮后,新技術將擁有更大的機遇。
         對于傳統電池技術而言,隨著消費類電子產品市場增長進入平臺期,EV 和ESS 領域的需求正在逐步增加。降低成本是成功的關鍵。
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