出版时间:2014年08月 |
本文首先介绍了2013年国际电池市场发展情况,并对国际动力电池发展趋势进行了简要分析。其次对不同类型电动车辆所用的电池发展和应用情况进行了描述。最后介绍了中国动力电池产业和技术发展最新情况。2013年以来,国际车用动力电池主要呈现三个特点:一是非插电式混合动力汽车(HEV)用电池从氢镍电池向锂离子电池过渡,带动了高功率动力锂离子电池呈上升趋势;二是欧洲微混车辆市场初步形成并快速增长,带动了铅酸电池技术发展和规模生产应用,也推动了超级电容器、钛酸锂负极锂离子电池等技术在该领域的开发和应用;三是以特斯拉等纯电动汽车为代表的新能源汽车成为行业发展的焦点,推动了锂离子电池技术与产业呈现加快发展趋势,各国电池企业都在努力推动动力锂离子电池材料与体系、电池结构、模块和电池包(含管理系统)设计的技术创新。
一 2013年国际动力电池市场发展现状与趋势
(一)国际电池市场发展概况
2013年,世界二次电池市场销售额已经达540亿美元,其中铅酸电池销售额超过330亿美元,位列第一位;锂离子电池接近180亿美元,位列第二位;镍氢、镉镍电池等约30亿美元。1990~2013年,世界电池市场保持了持续增长态势,其中,锂离子电池是从无到有的变化,增速幅度最大。铅酸电池增速不及锂离子电池,但是其涉及汽车启动、工业(通信、UPS、牵引等),以及近年来轻型电动车快速发展的需求,尽管目前的市场基点高(1990年市场销售已经达160亿美元),但依然处于显著增长中。
1.电池应用领域
从电池应用领域看,汽车启动、小型电子产品与工业应用仍是蓄电池的三大传统市场,依然保持较好发展势头(见图1)。其中,小型IT电子产品的快速发展推动了以锂离子电池为主导的小型电池市场的高速发展。同时,动力电池的应用市场开始起步,2013年年底电动自行车电池与电动汽车(HEV、PHEV和EV)的销售额分别为约20亿美元和约40亿美元。
图1 2013年世界二次电池按应用市场的销售统计
2.电池产业布局和品牌结构
从电池产业布局来看,2000年以前全球80%以上锂离子电池产自日本;2000年后,中国及韩国相继投入锂离子电池产业并陆续量产。目前,中国、日本及韩国生产的锂离子电池占全球产量的90%以上。2012年,日本由于受大地震的影响,全球的市场份额下降,已经被韩国所替代。根据赛迪顾问统计数据显示,2013年韩国锂电池产量受益于三星、LG等锂离子电池企业出货量的增加,已经成为全球最大的锂离子电池生产国(见图2)。
图2 2013年全球小型锂离子电池区域结构
从企业竞争格局来看,2013年,三星已经成为全球最大的锂离子电池生产商,其在全球的市场份额上升至23.60%,中国的力神、比亚迪、ATL和比克等公司也处于行业前列。
在动力电池方面,2013年锂离子动力电池仍处于投入期和小批量的生产阶段。从全球来看,传统锂离子电池生产企业仍然是汽车动力锂离子电池市场的主导者,LG化学、三星SDI、力神、比克等企业纷纷在汽车动力电池领域展开了投资和布局,并具备较大的产能(见图3)。
图3 2013年全球小型锂离子电池品牌结构
另外,传统锂离子电池通过与汽车企业合资生产动力电池,如NEC与日产合资成立AESC,松下与丰田合资成立Panasonic EV Energy。锂电池企业通过与汽车企业的合作,在整个新能源汽车产业化初期有利于其渠道的掌控并迅速将动力电池产品用于电动汽车上(见图4)。
图4 2013年全球动力锂离子电池品牌结构
(二)国际电池市场发展趋势分析
由于锂离子电池在能量密度、安全性、成本等方面具有综合优势,随着新能源汽车、非插电式混合动力汽车市场的不断发展,锂离子动力电池近期将成为锂电池产业发展的重点。由于启停装置加能量回收技术成为今后重点推广的节能措施,48V锂离子电池将成为重要发展方向。此外,随着非插电式混合动力车辆销售增加,氢镍电池还将保持一定的市场容量。但是,氢镍电池的市场份额正受锂电池的挤占,除丰田外,其他大部分汽车公司的混合动力汽车已从氢镍电池转向锂离子电池,预期到2015年后采用锂离子电池的HEV市场比例将呈显著上升趋势。
二 车用动力电池技术发展与应用概述
(一)不同电动车辆对动力电池的技术要求与可供选择类型
由于混合动力车辆(HEV)涵盖了从微混、轻混、中混、强混、插电式等混合动力车辆,它们对各自所采用的电池技术的要求不尽相同,且供选择的电池类型也呈多样化。插电式混合动力汽车可以依靠纯电驱动行驶,因此其特点与纯电动车辆类似。不同电动车辆对所需动力电池的技术要求如表1所示。
表1 不同电动车辆对电池的要求与可供选择的适用电池类型
1.微混车辆(微混-1和微混-2)
带有启停装置的车辆,电池除了要满足车内音响、照明等电气设备的需要外,还要有频繁输出大电流放电的能力。此外,在为车轮提供动力时,蓄电池需要提供能量支持,以及车载充电机给蓄电池充电时,蓄电池要具备很强的充电性能。与微混-1相比,微混-2是在“启停”基础上增加了制动能量回收装置,要求电池还具备良好的大电流充电能力,并使电池要处于适当SOC状态下工作。此外,电池还必须有足够长的使用寿命。
基于以上特点,传统起动型铅酸电池难于满足这些要求,尤其是