by Kang Heejong
Published 23 Sep.2023 08:00(KST)
Updated 23 Sep.2023 10:15(KST)
索尼在1991年成功实现全球首款锂离子电池的商业化,但索尼原本并不是电池领域的领跑者。索尼是为了实现电子产品的垂直整合而后来进入电池业务。当时普遍使用的二次电池是镍镉电池(Ni-Cd)和镍氢电池(Ni-MH,Nickel-Metal Hydride)。索尼为与现有产品形成差异化,专注于锂离子电池研究,并最终取得成功。
小型电子设备产业发达的日本,在电池领域也很早就走在前列。其中最为突出的企业是三洋。三洋在1990年首次实现镍氢二次电池的商业化,开始崭露头角。
自20世纪80年代以后,电子产品小型化、轻量化趋势日益明显。随着便携式磁带播放器、便携式CD播放器、数码摄像机等产品的普及,人们对性能更好、续航更长的二次电池需求不断增加。为满足这一需求,最初是镍镉电池得到普及,但自20世纪90年代以后,随着镍氢电池的出现,其地位逐渐被挤压。
镍氢电池由正极氢氧化镍、负极金属氢化物、电解液和隔膜构成。镍氢电池的电压与镍镉电池相同,都是1.2伏,但单位体积容量(能量密度)却高出约1.5至2倍,充电速度也更快,而且不使用在镍镉电池中曾引发问题的有害物质。随着这些优点凸显,在二次电池市场上,镍氢电池逐步取代了镍镉电池。即便在索尼率先实现锂离子电池商业化之后,市场上仍然是镍氢电池占据主导。三洋在2005年推出的镍氢电池品牌“eneloop”,在全球发售并大受欢迎。
三洋于2005年推出并大受欢迎的“eneloop”镍氢电池。即使在三洋被Panasonic收购并解体之后,eneloop品牌仍由Panasonic延续。照片来源=Panasonic提供
View original image锂离子电池不存在镍系二次电池中出现的记忆效应,寿命(循环寿命)也更长。当时镍镉电池的充放电循环次数为300至400次,镍氢电池为500次,而锂离子电池则高达1200次。然而,由于价格昂贵且单位体积容量低于镍氢电池,其在短期内对市场的冲击力并不大。容量较小意味着一次充电后可使用的时间不长。
解决这一问题的是三洋。继索尼之后,三洋于1994年进入锂离子电池市场,并将负极材料由硬碳替换为人造石墨(Graphite),将容量提升了一倍。随后,三洋在1996年又在负极采用低价的天然石墨,大幅降低了锂离子电池的价格。之后,东芝在1997年开发出替代压延铜箔的低价电解铜箔,使锂离子电池的价格进一步下降。
锂离子电池在具备与传统镍氢电池相当的价格竞争力的同时,在寿命和能量密度方面表现优异,因此迅速攻占二次电池市场。笔记本电脑和手机的普及等恰逢其时的“移动革命”,也为锂离子电池的推广提供了顺风。锂离子电池的市场不仅扩展到便携式电子产品,还逐步延伸至电动工具、储能装置(ESS,能源存储系统)等领域。
索尼、三洋、松下(现为松下电器Panasonic)、东芝、日立等日本企业崛起后,从20世纪90年代到21世纪头十年近20年间,锂离子电池市场几乎成了日本的一家独大。LG化学、Samsung SDI等韩国企业自20世纪90年代中期开始进入二次电池市场,但存在感并不强。到20世纪90年代末,全球90%的锂离子电池由日本企业供应。
尤其是电池市场传统强者三洋的表现尤为抢眼。三洋虽在1994年才比索尼晚一步进入锂离子电池业务,但通过积极的设备投资,仅用5年时间就在1999年超越索尼,登上行业首位。其营销战略也十分奏效。三洋当时没有向手机业务排名第一的摩托罗拉供货,而是向排名第二的诺基亚供应电池。这一策略为三洋登上锂离子电池市场第一宝座作出了巨大贡献。随着诺基亚跃升为手机市场第一,三洋的市场份额也随之大幅攀升。
三洋在2001年收购并合并了东芝的镍氢电池部门,2002年又收购了当时锂离子电池排名第五的GS Melcotec,进一步巩固了第一的位置。2004年,又将东芝的锂离子电池事业部收入囊中。
然而,从家电到半导体的盲目业务扩张却成为其致命软肋。三洋电机在2004年因新潟县中越地区发生里氏6.8级地震而导致半导体工厂受损。2005财年出现2500亿日元亏损,甚至还爆出会计造假事件。2008年金融危机爆发后,三洋已难以为继,最终决定将公司整体出售给松下。松下收购三洋的价格高达6600亿日元,体现了对其“锂离子电池第一企业”这一无形价值的认可。
三洋电机的收购候选方中,一度也曾出现韩国Samsung Electronics的名字。Samsung与三洋之间关系非同一般,曾共同成立合资公司Samsung Sanyo Electric。但日本政府希望为三洋在国内寻找新东家,而不是出售给海外企业,最终由松下作为“救火投手”出场。
最初,三洋电机是1947年从松下电工分离出来的公司。三洋创始人井植岁男是松下电工创始人松下幸之助的内弟。最终,三洋和松下再次合二为一。
松下在2009年将公司名称更改为Panasonic。Panasonic于2011年将三洋的家电部门出售给中国海尔,2013年则彻底解体三洋。三洋电池品牌已消失在历史长河中,但其技术实力仍然保留在Panasonic内部。Panasonic通过与特斯拉电动汽车的成功合作,继续在全球市场上延续日本电池的声誉。
索尼的电池业务同样步履维艰,笔记本电脑电池起火事件更是当头一棒。2005年11月,搭载索尼锂离子电池的戴尔笔记本电脑发生起火事故。随后,日本和美国也相继发生由索尼电池引发的起火事故。调查结果显示,电池生产过程中混入了异物。次年,戴尔、联想、Apple等搭载索尼锂离子电池的笔记本电脑实施了大规模召回,规模高达800万台。甚至还出现了索尼明知存在不良可能却加以隐瞒的质疑声。“电子王国索尼”不复存在。
笔记本起火事故之后,索尼一度回避对电池业务进行投资。加之自2010年代以来日元升值局面持续,结果是在全球市场上,索尼电池在价格竞争中开始败给Samsung SDI、LG化学等韩国企业。苦寻突破口的索尼曾在2012年试图与日产汽车成立电池合资公司,但最终也宣告失败。
索尼对电池业务的去留一直难以下定决心。随着智能手机市场爆发式增长,索尼试图再次扩大电池业务,但为时已晚。到2015年,索尼在全球锂离子电池市场的排名已跌至第五。竞争对手早已进行了大规模投资,遥遥领先。最终,索尼在2016年7月突然宣布将电池事业部出售给日本村田制作所。
村田制作所是由Murata Akira于1944年创立、专注于电容器的企业,目前在多层陶瓷电容器(MLCC)领域仍居世界第一。村田制作所通过收购索尼电池事业部,试图向电池领域扩展业务,并曾向美国Apple供应电池。但村田制作所同样在与韩、中企业的竞争中落于下风,被迫缩减规模。目前据悉其正专注于全固态等下一代电池的研究。
1997年,丰田推出混合动力汽车Prius并大获成功,日本国内围绕电动汽车用电池的研究随之活跃起来,日本企业也开始关注电动汽车电池。
日本NEC在2007年与汽车企业日产合资成立了名为Automotive Energy Supply Corporation(AESC)的锂离子电池公司。日产出资51%,NEC出资49%。日立也在2009年成立Hitachi Vehicle Energy(之后更名为Vehicle Energy Japan),进军电动汽车电池市场。
AESC的电池被安装在日产于2010年推出的全球首款量产纯电动汽车Leaf上。凭借Leaf的成功,AESC一度跻身全球电动汽车电池市场第五位。日产在2018年决定将AESC出售给中国远景集团,理由是其需求几乎只限于日产一家公司,企业发展空间有限。
然而,放弃电池自给自足的日产又在2022年9月重新收购了日立的Vehicle Energy Japan。当时以美国和中国为中心的电动汽车市场已大幅增长。日产曾出售的Envision AESC如今正向雷诺、BMW的电动汽车供应电池。
锂离子电池技术的发展在加速电动汽车时代到来方面发挥了催化剂作用,与此同时,电动汽车也再次引发全球电池市场的格局重组。