特斯拉新方案引爆市场

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2020-05-18 11:13:36
12020-05-18 11:13
近日全球新能源汽车龙头特斯拉宣布“无钴”消息后,据路透社报道,特斯拉正在美国弗里蒙特建造一条电池生产线试点,并自行设计了电池生产设备,这或将是特斯拉自主生产电池的起点,市场的普遍猜测是全新的“超级电容电池”。

从“无钴”磷酸铁锂再到呼之欲出的“超级电容电池”,特斯拉的一举一动,同时也让A股市场各动力电池企业经历“一波三折”。在特斯拉“超级电容”的猜想下,国内证券市场“超级电容”概念股狂欢暴涨,铜峰电子、凯恩股份、思源电气、泰尔股份、华锋股份、新筑股份、豫金刚石、江海股份和新宙邦等2月24、25日纷纷涨停,其中龙头铜峰电子已经累计6个涨停,一周涨幅超过100%。
此番引发热议的超级电容器为何受到如此热捧呢?超级电容器又叫双电层电容器、电化学电容器,作为一种高效储能器件,具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,已广泛应用于国防军工、轨道交通、城市公交、起重机械势能回收、发电与智能电网、消费电子等领域,而在汽车行业的应用上,比起锂电池聚焦于新能源汽车的续航里程,超级电容对其产生积极的互补作用,即可以满足电动车的启动和加速性能,补偿峰值功率,且避免了电池大功率充放电,以有效延长电池的寿命。

特斯拉对于自主研发电池可谓是谋划许久,2019年5月,特斯拉以溢价55%估值2.18亿美元收购了当今世界超级电容技术最成熟的电池制造公司Maxwell,就是看重干电极+超级电容驱动的能源储存业务。从专业的角度分析,特斯拉通过收购Maxwell控制全球最领先的超级电容器技术主要是要解决目前使用传统动力锂电池无法很好解决的几个核心问题:

1、有效提高续航里程的问题,通过在传统电池动力基础上加入超级电容回收刹车能量、可节约传统电池能耗输出30-50%,有效提高整车续航里程。

2、利用超级电容快速充电的特点解决乘用车快速充电的问题。

3、利用超级电容大功率输出的优势,有效提高乘用车辆操控性能的问题,车辆启动加速性能将得到有效提升。

4、利用超级电容储能技术解决乘用车辆智能化设备能源控制问题。

尽管超级电容器在短期内还不能全面突破取代锂电池在新能源汽车领域的地位,但超级电容器凭借自身多项优越的特点,已经获得越来越广泛的用途。首先在国防军事上已经具备不可替代性,可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动和刹车能量回收(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器、电磁炮的脉冲能源,用于航空母舰的电磁弹射能源管理。

其次,民用方面主要高铁、轻轨等重型运输设备能量回收和启停;用作起重装置的电力平衡电源,可提供超大电流的电力;用作乘用车辆启停电源,启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高;可以全部或部分替代传统的蓄电池用作城市公交车辆的主要牵引能源,替代传统的内燃机;此外还可用于其他机电设备的储能能源。
超级电容器虽然具备诸多优点,但是短期仍然有两块短板成为其全面普及发展的最大制约因素。一个是能量密度低,另一个是价格高。

从构成看,超级电容器主要由电极、电解液、隔膜、引线等辅助材料组成,其中电极、电解液和隔膜材料(特别是电极材料)对超级电容器的性能起着决定性的影响,也基本决定最终产品的类型与特性。电极、电解液和隔膜的先后顺序也是对三者技术难度的排序,目前电极技术壁垒最高,电解液次之,隔膜相对容易(竞争较为激烈),可见超级电容器价格高企的原因是成本主要集中在电极上,而电极的成本70%来源于电极材料-超级电容碳,由于电极技术壁垒高,全球能稳定生产出高性能超级电容碳的企业寥寥无几,全球80%左右的超级电容碳给日本企业可乐丽所垄断,垄断导致价格高企。

中国超级电容产业联盟副秘书长、清华大学教授骞伟中认为,超级电容器技术发展的余地还很大,探索超级电容器新材料、新体系,结合准电容和新型碳材料,发展高比能量的超级电容器,拓宽应用范围是推动超级电容器产业良好发展的核心。可见,超级电容器技术一定意义上说是高性能活性炭和新型碳材料的科技,因为它是超级电容器最核心也是成本占比最大的关键材料。

一方面是无比美好的商业前景、一方面最致命的核心电极材料被国外企业垄断,成为制约国内超级电容产业发展的“卡脖子”问题。针对国内超级电容产业目前状况,中国超级电容产业联盟理事长杨裕生院士认为,我国超级电容器行业需要进一步扩大产业规模,积极拓展新的应用场景、盈利模式。他给出了两点建议:一是要大力协同,对国产超级电容碳进行广泛试用,发现问题及时改进,尽快实现稳定生产,提高性价比,实现高性能超级电容活性炭国产化。二是联合用户开发满足特定用途的电池型电容器,大力开拓电容器的应用领域和市场。
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