
动力电池产业影响和制约电动汽车产业的发展,这已成为业内共识。
针对动力电池的安全性、技术及材料的选择、续航里程、产业化发展、国际竞争力等问题,从政策到市场,都不遗余力地探寻解决之道,以期我国的动力电池能助力新能源汽车早日立足国际市场。
动力电池发展的技术瓶颈
目前,我国新能源汽车技术实力与国外仍存在一定的差距,尤其是在三大核心要素电池、电机及电控系统方面。其中电池和电机基本依赖外购,而由于电控系统涉及整车控制,通常为自主研发或者联合开发。
国内动力电池技术的瓶颈在于寿命、安全性和成本。这三点并非完全独立,而是互相关联的。电池寿命指的是循环寿命和搁置寿命,循环寿命降低的因素主要来自电池成组过程中的一致性问题。循环寿命低将增加电池更换频次,从而增加电动车使用成本。搁置寿命是指电池在静态放置状态下寿命的衰减。在汽车应用中,电池大部分时间处于搁置状态,从实际应用来看,车辆在夏天的高温暴晒状态下,电池的衰减更为明显。
电池寿命和安全性主要由BMS(电池管理系统)所决定。业内人士表示,动力电池的各项性能是相互平衡的,或者说是相互“牵制”的,电池性能的优劣不取决于单个电池的某项特性,而取决于综合性能。容量与耐久性、高温性能与低温性能、散热性与绝缘性、容忍性与成本是四组互相“矛盾”的参数。只有综合考虑电池性能参数与环境之间的关系,才能真正具有应用价值。
因此,加强电池管理系统研发,与整车企业协同发展,是我国动力电池产业亟待解决的问题。当然,我国虽然在动力电池技术水平上落后于国际先进水平,但有着广阔的汽车市场作为后盾,为我国赶超国外先进水平提供了机遇。
产业链协同发展成趋势
数据显示,我国电池行业生产企业数量多、规模小,与国外的动力电池企业相比,在技术创新和盈利能力上存在较大的差距。此外,行业存在的产品一致性差,产业标准规范体系需要完善,缺乏行业规范、技术要求等问题,有待早日改善。
我国动力电池以磷酸铁锂为主,但电池发展水平参差不齐,由于技术原因,我国自主生产的高端优质动力电池严重不足,新能源汽车企业大多采购国外的动力电池。
实际上,动力电池市场正在对产业链提出新的要求。业内人士表示,消费电子类产品用高端锂电池达到100亿规模大概花了12年时间,但是动力电池领域进入100亿规模估计只需3年时间。一旦动力和储能市场规模化启动,将会对产业链带来巨大的压力和挑战。
在业内专家看来,锂电行业的竞争不再是单个企业之间的较量,而将会成为产业链体系,甚至国家层面的竞争。
业内专家表示,原材料、设备是影响动力电池进一步发展的关键因素,需要整个产业链的配合。要打造具有中国特色的锂电产业航母,不仅以国内锂电领先企业为“航母母体”,同时需要一批优秀的材料、设备供应商为其保驾护航,这样才能形成一个完善的战斗群,凝聚与日韩等国外产品相抗衡的强大力量。
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电动公交着火 拉响安全警报
4月26日,深圳一辆五洲龙电动大巴在充电时发生燃烧,据分析起火原因是动力电池发生了爆炸,最终这辆大巴被烧只剩下骨架,所幸没有造成人员伤亡。电动大巴的一把火,引发各界重新聚焦新能源汽车安全问题,也给逐渐升温的动力电池产业再次拉响安全警报。
针对目前国内电池一致性较差问题,业内人士建议,相关供应商应该将电控系统和电池系统捆绑在一起,组成一个总成单元去销售。而且,出于实际安全考虑,国家应该出台相关的政策标准对这方面做强制要求。目前,国内有电池系统方面的标准,也有电控系统方面的标准,但将二者捆绑匹配的标准还是空白。
针对电动大巴着火事件,比亚迪公司第一时间发布公告称,该大巴并非比亚迪生产的电动大巴,也未使用比亚迪生产的电池。比亚迪此次发表声明,并非多此一举。早在2012年,比亚迪E6电动出租车的着火案,给比亚迪造成了严重的影响,也让人们对电动汽车安全性提出质疑。而此次比亚迪在第一时间发表申明,迅速与事故车辆撇清关系,从侧面也可印证,现阶段,国内新能源车企对车辆起火事故已经噤若寒蝉,发生一次事故带来的冲击都可能是致命的。
业内人士表示,电池安全问题,是制约新能源汽车发展的核心问题。我国未来的电池成组技术,应当通过资源组合,有效地引入超级电容、快充锂离子电池等产品,在确保锂离子电池能量特性的前提下,充分发挥超级电容、快充锂离子电池的功率特性,这将是比较理性的城市公交新能源解决方案。
业内专家表示,安全问题永远是悬在新能源汽车头上的一把剑,企业要高度重视,不能因为追求短期利益,毁了整个产业。深圳大巴着火事件再次给电池行业敲响警钟,安全问题永远要放在产业发展的第一位。
三元锂电池渐成主流
消费者需要更高的续航里程,厂商也就需要电池有更高的能量密度。在众多的电池材料和技术路线中,三元锂电池以其安全性和较高的能量密度成为行业的“新宠”。
三元锂电池的安全性曾经饱受质疑,随着技术的进步,其安全问题已得到改善和解决。目前,三元锂电池的结构更为稳定,制备也更为成熟。同时,三元锂电池应用了陶瓷隔膜,可以在电池内部短路时隔开短路源,从而明显提高三元锂电池的安全性能。在能量密度方面,三元锂电池也具有明显优势,因此,2015上海车展上,三元锂电池的占有率已经超过了磷酸铁锂电池,占据了主导地位。
从全球范围来看,各方对三元材料的研发生产都在不断推进。在这个过程中,材料性能大幅提升,应用领域也一再拓展。但是,目前高端三元材料生产技术主要集中在日韩企业中。有资料称,日本的三元材料电池性能甚至已接近于钴酸锂电池,能得到特斯拉的青睐,也证明了日本厂商提供的三元材料具备高品质。
对于一直存在的技术路线之争:锂离子动力电池与燃料电池之争,业内专家表示,不管是锂离子电池还是质子交换膜燃料电池,需要从安全性、能量密度、快充及功率等几大因素综合考虑,且受其技术瓶颈所制约,因此,应根据不同的需求和市场而选择最为合适的动力电池。
动力电池成本有待降低
3月底,工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》(下称《规范》),从企业基本要求、生产条件要求、技术能力要求、产品要求、质量保证能力要求、销售和售后服务、规范管理七个方面对汽车动力蓄电池行业提出规范意见。对此,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,“电池是电动汽车最关键的三大部件之一,工信部的意图是鼓励汽车动力蓄电池企业做优做强,从而满足新能源汽车产业发展的需求。”
中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长董扬指出,汽车产品的规律是,性能差的成本低,性能好的成本高,而动力电池则不同,性能好的产品反而成本低。
目前,锂离子动力电池成为新能源汽车的主流电池,而锂离子电池材料是影响电池性能的关键因素。据专家预测,“十三五”期间,锂离子动力电池成本有望降低到1.5元/wh甚至更低,从而有效降低新能源汽车的成本。
技术革新加速电池成本下降。国外一项最新研究称,锂离子电池的成本价格一路在下降,而且速度比以前的预估要快。
据报道,早在2013年,国际能源署(IEA)曾经预测,到2020年,电动汽车电池成本将下降到300美元/千瓦时。研究人员认为,电动汽车行业有望提前达到这一目标,有数据显示2007年至2014年之间,全行业平均成本从1000美元/千瓦时下降到410美元/千瓦时,平均每年下降14%。
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工信部“白名单”规范行业发展
日前,工信部在北京召开《汽车动力蓄电池行业规范条件》(以下简称《规范条件》)的宣传贯彻会,并表示《规范条件》公告自愿申请,目前与车辆补贴无直接关系。
宣传贯彻会主要明确了以下四点:
一、着重关注动力电池的安全性、一致性,力求解决行业低水平重复建设的问题,鼓励电池企业做优做强。
二、未来不排除将此作为支持和鼓励政策的依据。
三、对于采购进口电芯进行系统集成的国内生产企业,可以依据《规范条件》进行企业和产品的申报,但专家组可提出对电芯生产企业进行延伸审查的要求。
四、新旧检测标准有一年过渡期,企业可按电池类别选典型产品申报。
国际化战略助推产品升级
从动力电池的角度来看,国内车企与国际知名车企的差距依然比较明显。由于动力电池需承受大电流冲击,适应温度、振动等各种环境,并要求使用寿命长达5年、8年乃至10年,所以汽车电动化对国内的动力电池企业提出了更为严格的要求。
业内人士表示,应鼓励国内电池企业加强与国外车企的合作。通过合作,既可以帮助国内企业节省时间及研发投入、提升技术水平,也能弥补整个行业在标准、合理流程制定上的缺陷。同时,国内的动力电池企业应加强产业链上下游的协同发展,在电芯、电机、电池及电池成组管理方面,从原材料到电池组,从技术到标准,做到行业协同发展。
除此之外,锂电产业链还要在资本上做好充分准备,以应对规模化市场所带来的产能、规模压力。未来两年,锂电企业面临巨大的市场机会。其要在规模、技术上做好准备,必然需要做好一定的资本基础。资本将成为锂电池行业成长的最大驱动引擎,如何利用好资本,将成为企业能否抓住行业腾飞先机的关键。
新能源汽车的市场化已经箭在弦上,这要求国内动力电池以及产业链上的企业在产能、规模、技术储备等多方面做好准备。业内专家表示,作为新能源汽车未来核心环节,动力电池行业的发展将呈现内涵式增长与外延式扩张同步的局面,只有具备资本和技术实力的企业,才能在产业转型中生存下来。
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