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河北十一选五缺席的百万英里电池和藏在后面的NOVONIX



  超级电池日上,大尺寸电池、无极耳、干电极、硅纳米线、高镍正极等此前媒体曝光过的技术悉数登场,唯独万众期待的“百万英里电池”技术没有现身,或是受此影响,“百万英里电池”计划有过密切传闻的NOVONIX也受到牵连,暴跌10.59%。NOVONIX会是“百万英里电池”技术的关键吗?本文就带你深度解读这家隐藏在特斯拉背后的电池技术

  从去年特斯拉放出超级电池日的消息起,市场上就一度流传着特斯拉要与NOVONIX建立合作伙伴关系的传闻,为此,这家澳大利亚上市公司的股价年内一度暴涨10倍。

  最终特斯拉没有公布“百万英里电池”技术,也没有提及NOVONIX,发布会内容不及预期的情况下,特斯拉暴跌7%,NOVONIX更是跌去10.59%。即便如此,NOVONIX今年以来股价的涨幅仍有591%,傲视一众“特斯拉概念股”。

  相较于松下、LG化学、宁德时代等老面孔,国内投资者可能对Novonix很陌生,本文就为大家详细解读一下这个2020年最火的“特斯拉概念股”。

  2012年4月,公司创始人Baynton看准了锂离子电池中石墨材料的潜力与机会,创立了Graphitecorp。公司在2014年拿到矿山勘探许可证,并于次年在澳大利亚昆士兰州的Dromedary山脉完成首次天然石墨钻探,随后同年在澳大利亚证券交易所上市。

  2017年,Graphitecorp为了产品增值,将主营业务向下游延伸,由一家石墨勘探开采公司转型成为先进电池材料、设备和服务的供应商。具体操作上,Graphitecorp先是与Coulometrics对半持股成立合资公司PUREgraphite LLC,然后是全资收购了Novonix。

  被收购的Coulometrics和Novonix均为北美公司,渊源颇深,且与特斯拉有着千丝万缕的联系。

  2008年,从加拿大达尔豪斯大学毕业的博士Edward Buiel在美国创立了涂料公司Coulometrics,公司产品主要用于电池或电容器电极的生产。与Graphitecorp合资成立PUREgraphite LLC后,Buiel担任了新公司CEO。新公司研发部门设在加拿大,生产线设在美国,产品为超高纯阳极材料,主要用于电动汽车和储能应用的锂离子电池。

  2013年,Buiel的两个同门师弟Chris Burns博士和David Stevens博士一起创立了Novonix,开发、制造和销售高精度电池测试设备。他们三人均毕业于达尔豪斯大学Jeff Dahn实验室,而他们共同的导师Jeff Dahn是锂离子电池领域泰斗级专家。2015年,Jeff Dahn就与特斯拉签署了合作协议,为后者研发新型电池。特斯拉申请的与电解液/电解质相关的专利中,有多达16项发明人签署为Dahn。

  Novonix制造的电池测试设备以高精度闻名,业内口碑极佳,这使得Novonix在成立之初就已在全球14个国家/地区部署了1000多个HPC测试单元。对于设备类初创企业来说,这是非常了不起的成绩。

  目前,Novonix的主要业务,一是PUREgraphite开发生产电池负极材料,二是Novonix BTS提供电池技术解决方案,包括提供电池研发服务和生产销售电池测试设备。即将推出的第三个杀手锏级业务是基于单晶阴极技术专利的电池正极材料。

  虽然NOVONIX的高精度电池测试设备久负盛名,但是将其与特斯拉联系起来的却是其电池材料技术。

  众所周知,锂离子电池是电动车的“心脏”。从收购加拿大电池制造设备生产商Hibar到拿下美国干电极技术公司Maxwell,再到电池日上发布储备的电池技术,特斯拉距离推出自研电池越来越近。

  尽管埃隆·马斯克前一天刚发了推特,表示所展示的技术在2022年之前不会大规模量产,且仍会大量采购合作伙伴的电池,但这丝毫无法掩饰大家对特斯拉自研电池的期待

  埃隆·马斯克一直声称要推出一款可持续使用一百万英里(160万公里)的新型电池,且欲将电池的生产成本降到关键的100美元/kWh以下。

  根据咨询公司Cairn Energy Research Advisors 的报告,特斯拉 2019 年电池每 kWh 成本约为 158.27 美元,可以推断特斯拉在2022年自产电池时将成本控制到100美元/kWh以下并不困难,困难的是如何实现“一百万英里”这个目标。

  这里有个概念叫电池生命周期总续航,也就是这个“一百万英里”的目标。电池生命周期总续航=电池能量密度×电池循环寿命。

  所谓电池寿命,就是指电池容量衰减为标称容量70%所用的时间或里程数,电池在使用的过程中,内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降,行业内一般以电池满充满放的循环次数来计算电池的寿命。

  以特斯拉400 英里的续航为例,一百万英里需要 2500 次循环,大概是目前特斯拉汽车电池寿命的两倍多。想要实现马斯克的豪言,特斯拉需要在电池循环寿命不变的情况下将能量密度提升2倍或者在能量密度不变的情况下将电池循环寿命提升2倍,实际上目前没有人能做到,包括特斯拉自己。

  为了解决里程焦虑的困扰,厂商往往追求更高容量、更快充电速率的电池,但电池某一方面性能的提高往往要以牺牲另一方面性能为代价。能量密度(续航里程)提高的代价通常是电池的循环寿命会变差,充放电速度也会变差,反之亦然。而导致这个矛盾的根本原因是提高能量密度会导致析锂现象加重,从而裂化寿命。仅靠电池制造工艺改进难以突破这个矛盾,只有从最底层材料入手,在原子层面设计合成出更优秀的材料,河北十一选五,才可能打破这个平衡,而这正是NOVONIX的核心技术所在。

  NOVONIX已经量产了的电池负极材料人工合成石墨通过改善库伦效率(Columbic Efficiency)来提高电池的循环寿命,通过重新设计合成路线降低了成本,在测试中表现出了领先于竞争者(包括特斯拉Model S电池)的性能。用这种材料制造的电池会更稳定、拥有更长的寿命,同时拥有与竞争对手几乎持平的能量密度。相比于特斯拉电池日上的硅纳米线负极,NOVONIX的负极材料会更贴近于实际应用。硅纳米线虽然有更高的能量密度,但其使用过程中产生的膨胀造成的寿命下滑及安全隐患问题使得它不会成为“百万英里电池”中理想的负极材料。

  如果说NOVONIX的负极材料只是让“百万英里”计划有了可能,那么NOVONIX规划中的单晶正极材料Novonix DPMG则把这个计划从“可能”推进到“可行”。

  与其负极材料一样,Novonix DPMG同样致力于降低成本、提高寿命。DPMG在材料结构上采用了最前沿的高镍和无钴设计,合成上使用干法合成工艺,可以显著降低成本、减少精力浪费,这几乎与特斯拉在发布会上介绍的正极材料发展路线一致,再考虑到Novonix和特斯拉的技术合作方都是Jeff Dahn教授,不禁让人浮想联翩。而受专利保护的单晶阴极新技术可以减少材料的裂纹,增加电池的循环寿命,在测试中也确实表现出优于传统多晶技术的稳定性。

  今年5月,Jeff Dahn组研究人员用单晶正极材料制备了不同的软包电池,并对新鲜和循环后的电池进行了拆解以及横截面SEM观察,最终结论是单晶NMC正极材料具有优异的循环性能及抗微裂纹能力,研究成果发表于期刊Journal of The Electrochemical[2020,167,020512]上。

  目前DPMG处于中试阶段,预计两年内进入量产,这个又与特斯拉发布自产电池的时间吻合。除了正极材料和负极材料,电池的关键材料还包括电解液,在这个方面,特斯拉没有在电池日上提及其进展,但NOVONIX已经有深入研究,且NOVONIX电解液的测试性能已经优于传统商业电解液,但要量产仍需时日。

  日前,NOVONIX就已经与三星SDI和松下达成供货协议,这两家电池制造商在2018年占全球锂离子电池市场份额的40%。

  2019年12月,Novonix与韩国三星SDI签署了一项交易协议,将向三星SDI供应由Novonix PUREgraphite LLC生产的石墨负极材料。根据交易条款,首批500吨的材料将于2020年10月开始交付。

  受益于动力电池、小型电池以及储能业务的增长,三星SDI锂电池业务2019年Q3季度实现营收19517亿韩元(约合人民币118.4亿元),环比增长7%,同比增长1.5%。为了满足产能扩充的需求和进一步降低成本,三星SDI正在深化与原料供应商的合作,以保障原料供应稳定。正极材料方面,目前三星SDI的供应商是优美科,提供的是NCM(镍钴锰)材料。毫无疑问Novonix的正极材料量产后,无论成本还是性能,都将更具优势。

  2020年2月,Novonix与三洋电机签署了谅解备忘录,以向后者供应用于锂离子电池的石墨负极材料。三洋电机已经成为松下的全资子公司,这意味着Novonix将成为松下的负极材料供应商。

  因为锂离子电池越来越多地用作混合动力和纯电动汽车的电源,锂离子电池的市场规模预估将从2018年的362亿美元增长到2026年的1097.2亿美元,复合年增长率达13.4%。

  根据NOVONIX公司自己的测算,2025年,乘用电动汽车的年销量将增长到每年1000万,2028年达到2800万,2040年达到5600万。为了满足电动汽车增长的需求,2028年锂离子电池的产能将超过2,000吉瓦时(GWh)。届时,对高性能电池材料的需求预计将是现在的7倍以上。

  当然除了电池制造商,NOVONIX的客户还包括许多汽车制造商,医疗设备公司以及电子公司,如苹果公司、微软公司、特斯拉、戴森、博世和3M等。

  4、NOVONIX财务分析及可比公司由于业务刚刚步入起步,Novonix的财务数据并不亮眼,过去三个财年总营收分别为8万美元、217万美元、182万美元,当期亏损分别为612.57万美元、1018.27美元、2531.25美元。

  Novonix致力于转型为向全球锂离子电池(LIB)市场提供先进电池材料,设备和服务的供应商,所以其在资本开支、厂房建设、技术研发等方面投入巨大,而与三星的首批500吨材料供货协议签订于2019年12月,销售收入未计入19年财报。

  去年,NOVONIX的两个重要子公司都更换了办公场地。PUREgraphite LLC将原有工厂的设备和人员从查塔努加的邓肯街迁至位于查塔努加企业广场的新场所,新工厂租赁面积扩大到了3700平方米。NOVONIX BTS也搬到了贝德福德的新工厂,工作人员增加至20人。

  过去三年,NOVONIX的无形资产从495万美元增至1823万美元,这主要得益于NOVONIX BTS与Dalhousie大学建立的战略研发合作伙伴关系。NOVONIX BTS已经进入专利开发环节,并新增专家咨询和产品开发服务。

  2019财年期间,Dromedary山脉的天然石墨项目暂停,为此公司计提了1066.79万美元的减值损失,这也是造成19财年亏损扩大的主要原因之一。做出这个战略决策的原因是,目前PUREgraphite业务所需的天然石墨吨位不足以覆盖开发矿山的成本,但董事会仍然认为Dromedary矿山是公司的战略资源。

  截止2020年9月23日,NOVONIX公司在澳交所的市值为5.3亿澳元(约合人民币25.63亿元),相比之下国内同类公司市值均可达到200亿元,成长空间巨大。

  在锂离子电池材料领域,国内相关的上市公司有贝特瑞(硅碳负极)、璞泰来(硅碳负极)、杉杉股份(负极材料)、当升科技(高镍正极)、厦门钨业(正极材料)、新宙邦(电解液)、天赐材料(电解液)等。