出版时间:2017年08月 |
动力电池作为电动汽车的能量储存装置和核心零部件,其性能的优劣直接影响新能源汽车的使用,如安全性、能量密度、功率密度、寿命、成本等。目前铅酸电池、镍氢电池及锂离子电池在电动汽车领域均有应用,铅酸电池在具有启停功能的微混合动力汽车和低速电动汽车领域应用广泛,镍氢电池在混合动力汽车中应用广泛,而锂离子电池作为铅酸电池和镍氢电池的技术和产业升级换代的产品,具有高功率密度和能量密度、低自放电率、无记忆效应及环境友好等优点,成为目前研究和产业化的热点,其应用领域涵盖了混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(EV)和燃料电池汽车(FCEV),市场前景广阔,需求巨大。
从全球动力电池产业布局来看,目前世界范围内形成了动力电池研发和产业化的三个主要聚集区域,分别位于德国、美国和中日韩所在的东亚地区。从技术与产业的角度综合来看:日本在技术方面领先;韩国的市场份额位居全球第一,中国第二;中国的电池企业数量最多,产能最大。中日韩基本垄断了全球锂电池供应,市场份额高达95%(见表1、表2)。
表1 国际主流电池公司动力电池产品信息
表2 我国部分动力电池企业产品信息
一 动力电池产品加快规格统一步伐
根据目前对电动车型的成本测算,电池系统成本占整个电动汽车成本的45%~60%,而动力电池又占据电池系统75%~85%的成本,动力电池的性能和成本是影响新能源汽车产业化的重要因素(见图1)。
图1 新能源电动汽车成本构成
(一)三元材料技术成为动力锂电池的主流发展方向
我国的锂离子动力电池的主流技术路线分为磷酸铁锂电池与三元电池,自2016年出于对三元电池安全性的考虑,暂停其在商用车领域的应用后,磷酸铁锂电池占据商用车市场,三元电池则在乘用车、专用车领域持续发力。
从配套量来看,2016年,磷酸铁锂电池为主力配套电池,配套量达203.32亿瓦时,占比72%;三元材料电池配套量约为磷酸铁锂电池的1/3;锰酸锂电池配套量为9.62亿瓦时,占比不足4%。钛酸锂的配套量占比约1%,超级电容和镍氢电池配套量较少(见图2)。总体来讲,呈现出磷酸铁锂电池车型稳中有降、三元电池车型微增长的趋势(见图3)。
图2 2016年我国不同种类动力电池配套量
图3 2016年各月不同电池类型新能源车产量占比
磷酸铁锂电池在安全性、循环性及成本方面具有优势,但其导电性不足、能量密度低限制了汽车续航里程的提高。而三元电池最大的优势在于高能量密度(相比磷酸铁锂提升幅度为23%~46%),其既符合市场对续航里程及车辆轻量化的需求,又是实现《节能与新能源汽车技术路线图》中纯电动汽车动力电池350Wh/kg能量密度目标的最优途径。同时受益于我国新能源汽车主要增长极向乘用车、专用车领域的倾斜,以及商用车(客车)领域对三元电池的逐步解禁,加之隔膜涂覆改性技术、电池管理系统(BMS)的不断进步,三元电池在安全性和循环寿命方面与磷酸铁锂电池的差距也在逐步缩小。可以预见,三元电池将持续提高在新能源汽车中的渗透率,大概率领跑锂离子动力电池市场。
(二)软包电池渗透率逐步提升,圆柱电池或迎大型化
1.动力电池产品规格尺寸统一和标准化已是大势所趋
动力电池型号繁多、规格尺寸不一不仅增加了电池企业、系统集成企业及整车企业的生产研发成本,同时也增加了电池回收利用的难度,明显制约着新能源汽车和动力电池的进一步发展。在多方积极推动下,2016年10月,工信部发布了《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》和《汽车用动力电池编码》(征求意见稿),将车用动力电池分为圆柱、方形硬壳、方形软包三大类,对其单体、模块以及系统(电池箱)的尺寸规格和尺寸系列进行了推荐性规定。虽然目前就电芯与电池箱规格的统一顺序仍存在争论,但动力电池产品规格尺寸统一和标准化已是大势所趋。目前供需两端龙头企业已带头逐步走向产品标准化,这有利于进一步提升国产动力电池的市场集中度,有效降低电池制造成本,减小整车企业压力,对实现动力电池的梯次利用及回收也大有裨益(见表3、表4)。
表3 龙头乘用车企业电池产品走向标准化(需求)
表4 龙头电池企业产品走向标准化(供给VDA尺寸)
表4 龙头电池企业产品走向标准化(供给VDA