動力電池的成長正在推動著越來越熱鬧的中國新能源汽車市場,其技術(shù)瓶頸與成本壓力也正在考驗著電池企業(yè)。
高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)庫》統(tǒng)計顯示,2017年我國新能源汽車動力電池裝機總電量約36.4GWh,同比增長29%,中國再次成為全球最大的動力電池應(yīng)用市場。其中,排名前三的企業(yè)分別為寧德時代、比亞迪和沃特瑪。
“近幾年,電池技術(shù)取得了不少進步。但國內(nèi)動力電池企業(yè)仍然面臨著上下游企業(yè)的壓力,一方面下游車企面臨補貼退坡要求電池企業(yè)降低配套價格,另一方面上游原材料價格近年來上漲也給電池企業(yè)帶來壓力。”沃特瑪副總裁鐘孟光在中國電動汽車百人會高層論壇(2018)上表示。
技術(shù)推進
電池技術(shù)的進步有目共睹,作為動力電池重要指標的電池能量密度正在不斷提高。按照國家電池技術(shù)路線圖的規(guī)劃,到2020年電池能量密度單體要達到300瓦時/公斤。公開數(shù)據(jù)顯示,截止到2017年年底,我國電池能量密度單體達到230瓦時/公斤左右。也就是說,2018、2019年還需要再提高50~70瓦時/公斤。
“這個我認為是可以做到的。”中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高對記者表示,面向2025年產(chǎn)業(yè)化,希望沖擊單體電池400瓦時/公斤,但這需要在電池材料方面取得突破。目前市場上鋰電池使用的多為石墨負極材料,從石墨的克容量和壓實密度看,負極材料的能量密度很難再得到提高?!叭绻姵啬芰棵芏葐误w達到300瓦時/公斤,需要向硅碳負極材料轉(zhuǎn)型。如果達到400瓦時/公斤,需要變的則是正極材料?!?
“鈷和鎳都是戰(zhàn)略物資,下一步目標——高比能量電池正極主要是無鈷無鎳材料。在400瓦時/公斤高比能量動力電池方面,國家電池創(chuàng)新中心開展了富鋰錳基固溶體的工程技術(shù)研究。首次研究出比容量400毫安時/克正極材料(新結(jié)構(gòu)的富鋰正極材料),這是對傳統(tǒng)鋰離子正極材料的一大突破。三元811正極比容量只有210毫安時/克,現(xiàn)在新結(jié)構(gòu)富鋰正極材料已經(jīng)做到400毫安時/克,這為實現(xiàn)鋰離子電池500瓦時/公斤的目標提供了可能性,不過目前還處于基礎(chǔ)研究的階段?!睔W陽明高說。
但電池技術(shù)的提高應(yīng)該是全面的,不能只追求能量指標。在鐘孟光看來,電池的安全性、循環(huán)壽命、低成本也是未來沒有補貼的情況下需要解決的問題?!霸陔姵氐母吖β拭芏?、高倍率充放、耐高低溫等方面都需要做出努力?!辩娒瞎饨榻B,對于純電動公交車來說,為綜合考慮充電場站的使用效率,快充速度有時甚至比電池能量密度更為重要。目前,沃特瑪研發(fā)的高性能動力電池,已具備6C大倍率下持續(xù)充放電特性,可以實現(xiàn)15分鐘充電到80%。
“目前,搭載沃特瑪?shù)蜏仉姵氐?a href="http://www.licuiping.com.cn" target="_blank">純電動汽車在新疆、東北、呼和浩特等零下30度左右的環(huán)境也連續(xù)運營了三個冬天?!辩娒瞎饨榻B,目前在內(nèi)蒙古呼和浩特市運行的電動汽車,除了因空調(diào)制熱、電除霜等增加能耗外,主要續(xù)航能耗基本與其它季節(jié)持平,電池續(xù)航衰減不高于5%。
優(yōu)勝劣汰
市場蛋糕在變大,但競爭也愈演愈烈。電池企業(yè)一方面在技術(shù)上進行研發(fā),另一方面為了搶奪市場而不斷擴大產(chǎn)能。公開資料顯示,2017年上半年,近20家動力電池企業(yè)進行了擴產(chǎn),擴產(chǎn)總產(chǎn)能超過65GWh。如果按一輛新能源汽車配55kWh電池計算,相當于可以裝配278萬輛,如果按40kWh/輛計算,則可以裝配382萬輛。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,預(yù)計到2020年中國新能源汽車銷量將達到200萬輛的規(guī)模,未來動力電池產(chǎn)能過剩已成定局。值得注意的是,動力電池裝機總電量前十動力電池企業(yè)合計達26.81GWh,占整體電池企業(yè)的74%,行業(yè)優(yōu)勝劣汰的特征十分顯著。
在原材料價格上漲、補貼退坡的大背景下,許多電池企業(yè)也面臨著倒閉的風險。比如,美國汽車電池制造商A123在短短三年內(nèi)就從IPO走向破產(chǎn),主要是因為電池成本依然居高不下,而訂單數(shù)量并未跟上?!半姵氐某杀緦ξ覀冏鰟恿﹄姵氐钠髽I(yè)來說,壓力是非常大的。”鐘孟光坦言。
以鋰電池為例,其對原材料碳酸鋰和高純球狀石墨的需求量巨大?!叭ツ晔珴q了10多倍的價格,碳酸鋰價格從4萬元漲到不到10萬元,鈷的價格也翻了一倍?!敝袊こ淘涸菏扛捎抡f,電池原材料成本占電池成本的75%左右。此外,電池型號標準不統(tǒng)一,不利于標準化運營,電池回收系統(tǒng)也沒有建立起來。
在貝特瑞董事長賀雪琴看來,電池回收解決方案是使動力電池材料價格穩(wěn)定、持續(xù)下降,最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本方案。一方面要解決電池溯源的問題,做到每一只電池都能夠可追溯。另一方面國家要鼓勵盡快的建立專業(yè)回收機構(gòu)或回收企業(yè)?!皬哪壳皝砜?,電池的回收是不掙錢的,回收完了以后,這些原材料賣出去只能滿足回收成本的1/3到1/2,政府應(yīng)該在政策上給予這些回收企業(yè)相應(yīng)的支持或者對其進行補貼,因為回收企業(yè)也要賺錢,否則很快就會關(guān)張?!敝袊こ淘涸菏繉O逢春在接受包括第一財經(jīng)在內(nèi)的記者采訪時表示。
而電池企業(yè)如果想要在競爭中取勝,歸根結(jié)底還是在于如何做到降本增效。以在電池企業(yè)中排名前三的沃特瑪為例,其降本增效的途徑有三個方面。一是降低電池成組以后的系統(tǒng)價格?!叭绻姵豍ACK的成本以后不低于1元/瓦時,這對我們純電動汽車大面積的普及推廣是一個非常大的挑戰(zhàn)。我們從電池占車輛成本的50%左右(2015年)降低至目前的35%—45%之間。除了提高能量密度,提升續(xù)航里程方面的技術(shù)創(chuàng)新外,在改進工藝、降低材料成本上也做了很多工作,主要是體現(xiàn)在電池PACK上,通過采用一些新的成組技術(shù)、輕量化的材料去實現(xiàn)?!辩娒瞎鈱τ浾弑硎?。
目前,國內(nèi)電池企業(yè)大多使用人力為主的半自動化生產(chǎn)線,其制造成本較低,但不利于效率的提升,降本增效的另一途徑則是大力推廣全自動化的生產(chǎn)線?!拔痔噩旊姵貜?016年底開始應(yīng)用全自動化生產(chǎn)線,一個比較明顯的例子是,我們的PACK生產(chǎn)線從原來的125人下降到目前的20人左右,人力成本的下降對我們品質(zhì)的提升還是非常明顯的?!辩娒瞎庹f,目前沃特瑪電池所有的生產(chǎn)線都已經(jīng)實現(xiàn)了全自動化。
第三個途徑則是通過梯級利用,降低電池生命周期的成本?!拔覀?015年時就成立了儲能的研究,2017年下半年已經(jīng)在產(chǎn)品的推廣應(yīng)用上邁出了一步,最明顯的就是2018年初同中國鐵塔簽訂了一個供貨的合作協(xié)議?!辩娒瞎庹f。