根據(jù)乘聯(lián)會(huì)廠家數(shù)據(jù),2018年1~10月,新能源乘用車?yán)塾?jì)銷售72.6萬輛,大幅超越2017年全年的56萬輛,2018全年新能源乘用車市場(chǎng)有望接近100萬輛。如此火爆的新能源車市,少不了作為新能源核心的動(dòng)力電池的升級(jí)推波助瀾,有關(guān)新能源動(dòng)力電池的信息量很大,非動(dòng)力電池專業(yè)人士消化起來有些費(fèi)勁,下文試著一文讓吃瓜群眾看懂發(fā)展方向。 一、微觀導(dǎo)向:2019年的國家補(bǔ)貼政策導(dǎo)向 11月初在網(wǎng)上火起來的《2019年新能源乘用車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求草案》,尚不確定是否真實(shí),據(jù)行業(yè)內(nèi)人士意見,估計(jì)也八九不離十,從補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求可以看出國家對(duì)于高能量密度、高續(xù)航里程的追求始終未變。 其中,純電動(dòng)乘用車電池組的能量密度有所調(diào)整,并不是里程達(dá)到了就能拿到足額補(bǔ)貼,還要看電池組的能量密度。2018年政策是不低于105Wh/kg,對(duì)于105Wh/kg至120Wh/kg的按0.6倍給予補(bǔ)貼,高于120Wh/kg才會(huì)享受到1倍以上的補(bǔ)貼。2019年則要求電池包能量密度最低要求達(dá)到120Wh/kg,能量密度為140~160Wh/kg時(shí),財(cái)政補(bǔ)貼調(diào)整系數(shù)為1,160~180Wh/kg按照1.1倍補(bǔ)貼,而180Wh/kg及以上調(diào)整系數(shù)為1.2倍。 2018年11月12日左右發(fā)布的工信部2018年第11批新能源推薦目錄中,首次出現(xiàn)系統(tǒng)能量密度170Wh/kg車型——東風(fēng)風(fēng)神E70。而搭載系統(tǒng)能量密度≥160Wh/kg電池的車型已開始銷售,如廣汽GA3、東風(fēng)俊風(fēng)E17。 二、宏觀規(guī)劃:我國動(dòng)力電池路線圖 如果說2019年的政策補(bǔ)貼導(dǎo)向,是微觀的引導(dǎo)下一步新能源動(dòng)力電池的發(fā)展方向,那怎么少的了宏觀的我國的動(dòng)力電池路線圖,讓我們來看看江湖大佬歐陽明高大俠在10月13日,第11屆國際電動(dòng)車用新型鋰電池會(huì)議(ABAA11)上的發(fā)言。 有吃瓜群眾就要問了,歐陽明高是誰?為人不識(shí)陳近南,就稱英雄也枉然。在新能源領(lǐng)域,不知道歐陽先生,基本也就不好意思說自己是混新能源圈的。來看看一堆堆分量十足的頭銜:國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《新能源汽車》重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長,中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部院士,清華大學(xué)教授,汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。 歐陽明高院士 歐陽先生在演講中開宗明義,電動(dòng)汽車的競(jìng)爭(zhēng),主要取決于電池。而競(jìng)爭(zhēng)主要圍繞電池成本和效率(cost-efficient)展開。中國2020年動(dòng)力電池研究目標(biāo),300Wh/kg,100$/kWh。目前進(jìn)展:一些性能已經(jīng)接近應(yīng)用要求,但安全性能還沒有完全達(dá)到國際要求。他舉寧德時(shí)代CATL的研究數(shù)據(jù)表明,能量密度達(dá)到304Wh/kg,循環(huán)壽命在25℃時(shí)可達(dá)到1200次,在45℃時(shí)可達(dá)800次,采用高鎳正極和碳硅負(fù)極。2025年目標(biāo)400Wh/kg,材料體系應(yīng)該是富鋰錳基正極+高比能碳硅負(fù)極;2030年目標(biāo)500Wh/kg,材料體系仍是富鋰錳基正極+高比能碳硅負(fù)極,但是電解液將演變?yōu)楣虘B(tài)電解液。 寧德時(shí)代(CATL)電池能量密度路線圖 既然提到了成本,就多說幾句。工信部在《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中指出,“到2020年,新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg、成本降至1元/Wh以下?!倍?018年中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》更為樂觀地預(yù)測(cè),對(duì)動(dòng)力電池成本的預(yù)計(jì)是到2018年底達(dá)到1元/Wh,到2025年電池成本為0.55元/wh。以上的這些預(yù)測(cè)會(huì)有出入的地方,數(shù)據(jù)并不一致。我們?cè)賮砜纯礆v史數(shù)據(jù),工信部數(shù)據(jù)顯示,隨著技術(shù)進(jìn)步及電池生產(chǎn)規(guī)?;?,從2010年至2017年,我國動(dòng)力電池成本下降了79%。當(dāng)前2018年11月,動(dòng)力電池兩大超巨CATL和比亞迪的電池成本基本報(bào)到了1.05~1.1元/Wh,相比于2017年的1.5元/Wh,下降了26.7~30%。照這個(gè)趨勢(shì)下去,還覺得未來五年內(nèi)(謹(jǐn)慎點(diǎn)的磚家認(rèn)為至少要到2025年),純電動(dòng)車售價(jià)低于燃油車,是天方夜譚嗎? 三、高能量密度下的安全風(fēng)險(xiǎn) 截止到去年年底,國內(nèi)新能源汽車保有量已超過160萬輛,占全球新能源汽車保有量的50%,如前面所說今年銷量估計(jì)要奔百萬去了。與此同時(shí),新能源汽車的安全問題也日益突出,特別是起火事件受到了廣泛關(guān)注。 10月31日,國家市場(chǎng)監(jiān)管總局質(zhì)量發(fā)展局有關(guān)負(fù)責(zé)人答記者問時(shí)表示:據(jù)掌握的輿情信息顯示,2018年國內(nèi)發(fā)生新能源汽車起火事件40余起。不同于燃油車起火,純電動(dòng)汽車起火很大原因是搭載的動(dòng)力電池引發(fā),電池產(chǎn)品測(cè)試經(jīng)驗(yàn)不足、充電安全管理技術(shù)水平低下等是主要原因??梢哉f,電池已經(jīng)成為新能源汽車的安全底線,在追求高續(xù)航前提下如何保證動(dòng)力電池系統(tǒng)安全性已變得至關(guān)重要。國家政策導(dǎo)向高能量密度時(shí),車企可能會(huì)陷入更注重短期效果的畸形發(fā)展。歐陽明高先生也對(duì)此表示擔(dān)憂,“有時(shí)候?yàn)榱丝s短開發(fā)周期往往首選物理的改進(jìn)方法,比如把電池活性材料增厚,隔膜減薄,這樣電池比能量會(huì)上升,但是安全新能下降?!痹谏a(chǎn)端,部分企業(yè)為了盡快拿到補(bǔ)貼開始降低生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),很多企業(yè)并沒有建立內(nèi)部的電池安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和電池安全測(cè)試能力,導(dǎo)致生產(chǎn)出來的電池質(zhì)量不過關(guān),最終引發(fā)車輛安全事故。 當(dāng)國家對(duì)電池的能量密度提出更高要求時(shí),也代表著電池將面臨更嚴(yán)峻的安全技術(shù)挑戰(zhàn)。既然寫到這,忍不住想說說NCM811。由于特斯拉所使用的電池是鎳鈷鋁NCA三元鋰電池,而中國新能源使用的三元鋰電池主要是鎳鈷錳NCM電池,在電池技術(shù)路線上,業(yè)界曾一度有過這樣的爭(zhēng)議:到底該走NCA路線,還是走NCM路線?目前,業(yè)界基本上達(dá)成這樣的公示:在進(jìn)化到固態(tài)電池之前,走鎳鈷錳NCM路線,而且不斷提高鎳的比例。歐陽明高先生就曾明確提出,“現(xiàn)在國內(nèi)正在從鎳鈷錳比例3:3:3轉(zhuǎn)向6:2:2,再轉(zhuǎn)變到8:1:1正在逐步實(shí)現(xiàn)。” 當(dāng)前國內(nèi)普遍使用的三元鋰電池型號(hào)為523,與811之間還隔了一個(gè)622。跳過622直接導(dǎo)入811電池,無疑是一次“大躍進(jìn)”式的技術(shù)升級(jí)。不僅是CATL,國內(nèi)排名在前的電池企業(yè)幾乎都對(duì)這條技術(shù)路線情有獨(dú)鐘,甚至2018年被戲稱為高鎳三元量產(chǎn)元年。但事實(shí)上,高鎳三元這條路線并不好走。高鎳體系在降本提質(zhì)的同時(shí),還意味著更高的化學(xué)活性以及更為苛刻的工藝環(huán)境。這不僅對(duì)電池企業(yè)提出了更高的要求,對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈都是一次巨大的挑戰(zhàn),因?yàn)楦哝囌龢O必須搭配技術(shù)壁壘極高的碳硅負(fù)極、陶瓷隔膜以及高電壓電解液等配套材料才能充分發(fā)揮高能量密度的優(yōu)勢(shì)。鎳的含量越高,這種配比組合,是為了提高能量密度。而與此同時(shí),能量密度過高對(duì)模組的抗震、抗沖擊、抗膨脹、絕緣隔熱等性能也提出了更高要求,但目前的技術(shù)并沒有完全跟上。與國內(nèi)如火如荼不同的是,工藝和原料來源都處于領(lǐng)域地位的韓國兩大電池巨頭LG化學(xué)和SKI分別證實(shí),將推遲量產(chǎn)高鎳NCM811電池的計(jì)劃。在國際普遍導(dǎo)入NCM622三元體系的時(shí)候,國內(nèi)動(dòng)力電池卻還停留在NCM523的層面。但在“導(dǎo)入NCM811電池”的這一波國際浪潮中,國內(nèi)電池企業(yè)卻跳過622直接量產(chǎn)811。國內(nèi)電池企業(yè)跳級(jí)導(dǎo)入NCM811,到底是“操之過急”,還是“一步到位”,讓我們拭目以待。 四、未來2大主流電池技術(shù)猜想 (1)固態(tài)電池: 固態(tài)電池即采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰電池,一方面可以通過提升電壓平臺(tái),來進(jìn)一步提升電池能量密度;另一方面由于在固固反應(yīng)中可以減少其體排放,大幅提高了鋰電池的安全性能。固態(tài)電池具備十大性質(zhì):有望抑制鋰枝晶,不易燃燒、不易爆炸,無持續(xù)界面反應(yīng),無電解液泄露、干涸問題,高溫性能更好,無脹氣,原材料純度要求降低,正極選擇面寬,非活性物質(zhì)體積量減少,電芯內(nèi)部可串聯(lián)。 從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展來看,固態(tài)電池在汽車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化集中在2025年左右。除固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)先的豐田外,老牌車企量產(chǎn)固態(tài)電池的時(shí)間均在2025年以后(豐田預(yù)計(jì)2022年,大眾、現(xiàn)代2025年,寶馬2026年),而造車新勢(shì)力則相對(duì)激進(jìn),戴森(就是發(fā)明沒有扇葉風(fēng)扇的那個(gè)戴森)更是將固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間定在即將到來的2020年。 (2)氫燃料電池 磷酸鐵鋰電池已經(jīng)往事成風(fēng),三元鋰電池如今備受關(guān)注,氫燃料電池也許是下一個(gè)電池產(chǎn)業(yè)風(fēng)口。氫燃料電池?zé)o污染,使用壽命長,排放也沒有污染,非常環(huán)保。氫燃料電池的基本原理就是電解水的逆反應(yīng)。它不用充電,只需要加氫氣,使用起來方便。用了這款電池,我們?cè)僖膊挥脼槌潆姺矫嫔焚M(fèi)苦心了。車主不再需要花費(fèi)大量的時(shí)間充電,只需要加點(diǎn)氫氣就行,這就跟現(xiàn)在加油一樣方便。因此,業(yè)界也認(rèn)為這款電池被稱為“終極新能源動(dòng)力解決方案”。 在國外,現(xiàn)代、豐田、奔馳、通用等巨頭20年前就紛紛都積極開發(fā)氫燃料電池汽車,其中豐田被認(rèn)為是在新能源汽車先行者。當(dāng)今銷量最大氫燃料車——豐田Mirai,續(xù)駛里程已達(dá)502km。2018年初,現(xiàn)代汽車正式上市NEXO,續(xù)駛里程達(dá)到800km,而加氣只需要5分鐘。 豐田氫燃料電池車——MIRAI 氫燃料電池也有致命的短板。其一,成本,氫氣是一種非常不穩(wěn)定的氣體,儲(chǔ)存就是一個(gè)大問題,據(jù)悉,一公斤氫存儲(chǔ)量的乘用車氫瓶需要約1000$,也從側(cè)面說明儲(chǔ)存氫氣的氫瓶同樣非常昂貴;氫燃料電池使用珀金作為催化劑成本非常高,阻礙了該技術(shù)的發(fā)展;除此之外,加氫站的建設(shè)使用成本是傳統(tǒng)加油站的三倍,是特斯拉超級(jí)充電站的更多倍,未來的配套設(shè)施建設(shè)顯然需要更多政策上的支持。一系列的成本問題,造成了如今氫燃料電池車售價(jià)是純電動(dòng)車一倍的結(jié)果,購置一臺(tái)豐田Mirai的錢足夠買兩臺(tái)日產(chǎn)LEAF聆風(fēng)了。 其二,安全性是另外一大問題。氫氣不但不穩(wěn)定,更可怕的是無色無味,一旦泄露人的感官根本無法察覺,與空氣混合到一定濃度和溫度下就會(huì)燃燒,如果車內(nèi)儲(chǔ)氫瓶無法做到碰撞后的絕對(duì)密封,或是及時(shí)排出氫氣,發(fā)生事故的氫燃料電池車后果將不堪設(shè)想。在上路前,氫燃料電池的制造也要經(jīng)過制氫、儲(chǔ)氫、輸氫和注氫等重要環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)五一例外都要特別注意安全問題,這些顯然又是一大成本支出。 寫在最后:雖然是新能源行業(yè)從業(yè)人士,但腦海里也記不住分散的有關(guān)動(dòng)力電池的有價(jià)值信息,總想著把新能源動(dòng)力電池這個(gè)熱門話題整理出來,便于像我們這樣的非電池專業(yè)的吃瓜群眾能夠一文看懂個(gè)大概,借著第一次在今日頭條的機(jī)會(huì),剛好整理出來了。第一次正式發(fā)文,望各位看客輕拍…… |
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