中國儲能網(wǎng)訊：筆者參加了2月上旬在美國亞特蘭大召開的國際會議“AABC(Advanced Automotive Battery Conference)”。AABC是車載二次電池領域比較專業(yè)的國際會議，2014年約有500人參加。另外，第5屆日本國際二次電池展也于2月底在東京有明國際會展中心舉辦，加上并設的展會共有6.7萬多人到場。
由此可以看出車載二次電池相關技術已成為熱門。其背景是，世界各國紛紛都在強化二氧化碳排放規(guī)定。例如，美國加利福尼亞州的ZEV(零排放車輛)法案、歐洲的二氧化碳法案、中國的環(huán)境法規(guī)今后都將更為嚴格。
作為應對排放規(guī)定的有效措施，大型汽車廠商對混合動力車(HEV)和純電動汽車(EV)等電動車輛寄予厚望，各公司都在拼命推進開發(fā)。以前表現(xiàn)不積極的大型汽車廠商今后也無法回避這個問題。不僅如此，如果不及時應對這一系列的環(huán)境法案，甚至可能會關系到企業(yè)的存亡。
例如，美國ZEV法案此前的對象汽車廠商為美國的通用汽車(GM)、福特汽車、克萊斯勒(現(xiàn)為菲亞特克萊斯勒汽車公司)，以及日本的豐田、本田、日產(chǎn)汽車6家公司。但從2018年開始，大眾、寶馬、戴姆勒、馬自達、現(xiàn)代集團也將成為適用對象。這些后來追加的對象企業(yè)今后自然也會加快電動車輛的開發(fā)。
多種多樣的電動車輛
電動車輛可以根據(jù)采用的技術分成幾類。大家比較熟悉的應該是HEV(插電式混合動力車)和EV(純電動汽車)。HEV自豐田1997年推出“普銳斯”以來已經(jīng)過去了15年多，現(xiàn)在進入了普及期。豐田絕對是該領域的龍頭老大，而本田也頗具競爭力。美國廠商中，福特在大力推進HEV的開發(fā)，但與日本廠商還相距甚遠。HEV的市場滲透率在電動車輛中也非常高，今后歐洲廠商也將積極開發(fā)HEV。
再來回顧一下EV的市場動向，EV在2012年以前市場評價較低，日產(chǎn)的“LEAF”(聆風)和三菱的“i-MiEV”一直在苦苦支撐。原因是無法解決續(xù)航距離短、充電時間長、價格又過高的課題。
到2013年以后，這種情況逐漸發(fā)生了變化。尤其是在美國，日產(chǎn)LEAF的經(jīng)濟效益受到好評，市場認知度逐漸提高。從2013年年底開始，LEAF在美國一直以每月1000輛的速度銷售?？偛课挥诿绹鴣喬靥m大的喬治亞電力等電力公司以完善充電基礎設施為主提供的支持好像發(fā)揮了作用。
業(yè)績更為出色的，是美國硅谷的風險企業(yè)特斯拉汽車。該公司的EV“Model S”官方公開的續(xù)航距離是日本廠商的2倍以上—483km。該車采用跑車的車身設計，能提供讓消費者“坐一次還想再坐”的價值。該車實現(xiàn)了高速增長，目前的銷量為每周200輛，銷售額大約1.2億元。
讀者可能還不太熟悉，在美國，推動可在家中充電的插電式混合動力車(PHEV)普及的，是通用的“Volt”。Volt的累計銷量已達到6.6萬輛，所有車主的總行駛距離突破了6億英里(約9.6億公里)。該車僅2013年就售出約2.3萬輛，預計2014年將進一步增長。
此外，燃料電池車(FCV)方面，日本廠商計劃在2015年投放市場。本田從1986年開始就在研究作為該技術核心的燃料電池，歷經(jīng)29載終于看到了量產(chǎn)的希望。
EV普及條件不在于基礎設施建設
電動汽車技術有利也有弊。電動汽車的出現(xiàn)對相關行業(yè)來說既是機會，同時也可能是風險。推行相關法規(guī)的各國的意圖以及企業(yè)的戰(zhàn)略將受到關注。下面就來分析一下無需汽油等化石燃料的“零排放”汽車EV和FCV。
EV是終極環(huán)保車的候補之一，不過其地位并不穩(wěn)固。這是因為，與汽油車相比，EV的性能(行駛距離和充電時間)價格比非常低。
解決一系列課題、使EV全面普及的條件是實現(xiàn)超越現(xiàn)有鋰離子電池的高性能電池。目前各國、研究機構和企業(yè)都在推進相關研發(fā)，實用化備受期待。
其中，有一種被稱為后鋰離子電池的新型電池“鋰空氣電池”。鋰空氣電池利用的是金屬鋰與空氣中的氧氣發(fā)生的化學反應，所獲能量的理論值超過了目前的鋰離子電池。
不過，鋰空氣電池的目標是在2030年實現(xiàn)實用化，還很遙遠。好像也有相關人士表示“2020年之前能實用化”，但對于還處在基礎研究階段的課題來說，現(xiàn)在就談實用化時間似乎沒有實際意義。
我們經(jīng)常會看到僅憑大學和材料廠商開發(fā)的正極和負極材料的數(shù)據(jù)，就說“發(fā)現(xiàn)了能將EV續(xù)航距離擴大到500km的技術”這種報道，這只能說是故弄玄虛。因為僅憑電極根本不能決定續(xù)航距離，只有制造成能安裝在EV上使用的電池系統(tǒng)才具備討論價值。但另一方面，報道時應該慎用夸大其詞的表述。
日本的大學和企業(yè)也經(jīng)常發(fā)布這種消息。每次遇到這類消息時，投資公司和調查機構都會向筆者尋求意見。筆者的回答一般都是“冷靜客觀地觀察一下吧，沒有原理和邏輯支持”、“信息太少，無法做出結論”。
當然，在材料領域的尖端研究和技術開發(fā)方面，日本擁有壓倒性的強大競爭力，因此，新的突破確實極有可能會在日本出現(xiàn)。
實際上，在二次電池的尖端研究方面，其他國家廠商的影響力并不高。例如，由三星SDI擔任主管企業(yè)的韓國國家項目“WPM(World Premium Materials)”從2008年就開始以國家的名義推進以強化相關材料為目標的開發(fā)。但在材料領域，只有踏踏實實立足于基礎研究才能取得成果，基礎研究實力比日本薄弱的韓國開發(fā)出令人震驚的新材料的可能性似乎比較低。
如上所述，EV普及的關鍵在于能否實現(xiàn)具有革新性的電池。在新原理和新材料這兩方面取得了大量知識產(chǎn)權的研究機構、企業(yè)和國家將獲得巨大的利益。
反過來說，如果不能在電池上取得突破，EV就無法實現(xiàn)飛躍發(fā)展。有觀點認為，“EV沒有普及是因為充電基礎設施不完善”，這種說法屬于詭辯。筆者認為應該這樣理解：如果EV真有足夠的魅力，充電基礎設施日后必定會完善起來。
小型鋰電池是目前的主角？
備受矚目的特斯拉也有了新動向。2月26日的《日本經(jīng)濟新聞》在頭版頭條報道稱，松下將與特斯拉共同在美國建設小型鋰離子電池新工廠，預定2017年投入使用，總投資額超過1000億日元。生產(chǎn)目標是每年生產(chǎn)可供50萬輛汽車使用的電池。
筆者預測，2020年全球的電動汽車約為600萬輛，其中EV的比例約為10%(60萬輛)。不過，從事EV用鋰離子電池業(yè)務的電池廠商除松下外還有很多。日產(chǎn)與NEC的合資公司Automotive Energy Supply Corporation(AESC)、杰士湯淺與三菱商事和三菱汽車的合資公司Lithium Energy Japan(LEJ)，還有東芝、三星SDI和LG化學等，圍繞EV用鋰離子電池的競爭已經(jīng)達到白熱化狀態(tài)。
再來看一下已經(jīng)進入普及期的HEV用鋰離子電池，日本電池廠商方面，松下、松下與豐田的合資公司Primearth EV Energy(PEVE)、杰士湯淺與本田的合資公司Blue Energy、AESC以及日立車輛能源都構筑了穩(wěn)固的地位。而韓國廠商在該領域陷入苦戰(zhàn)，這種格局是輕易無法推翻的?？梢哉f，韓國廠商相應地把重心放在了EV和PHEV上。
三星SDI還決定在西安建設車載鋰離子電池工廠。到2020年，EV用鋰離子電池存在供過于求的風險，各電池廠商可能會像個人電腦等使用的小型鋰離子電池那樣陷入價格競爭。
另外，還有必要討論一下EV用鋰離子電池采用的技術。用于個人電腦等的小型鋰離子電池與面向EV開發(fā)的大型鋰離子電池之間存在競爭。主力汽車廠商的量產(chǎn)EV都采用專用的大型鋰離子電池，但拉動EV市場增長的特斯拉公司的獨特之處在于采用小型鋰離子電池。沿用消費類電池在成本方面占優(yōu)勢，這種方式是可以理解的，但反過來看，小型鋰離子電池降低成本的余地比較小。
由于鋰離子電池對安全方面的要求非常嚴格，所以每個電池的控制系統(tǒng)極其重要，需要以個數(shù)而非電池尺寸為單位進行控制。對于特斯拉的Model S那樣配備7000多個小型鋰離子電池的系統(tǒng)，控制起來要比配備不到100個大型產(chǎn)品的系統(tǒng)更加復雜。2013年10月以后接連發(fā)生的Model S起火事故至今未能查明原因。
即使先不考慮特斯拉的EV能多大程度在市場上普及，松下的決定也一樣既是機會又是風險。筆者以前研發(fā)鋰離子電池時曾調查了車載鋰離子電池的應有形態(tài)。
之后，筆者在客觀的立場上經(jīng)常能看到原松下陣營與原三洋陣營的觀點基本不一致的情況，二者合并成同一家公司后，在電池戰(zhàn)略方面也經(jīng)常聽到意見不統(tǒng)一的聲音。目前在技術開發(fā)和戰(zhàn)略方面好像是原松下一方掌握主導權，因此導致原三洋相關業(yè)務的主要負責人紛紛離職。
FCV是終極環(huán)保車嗎？
FCV同樣是可能性與疑問并存。燃料電池車看上去確實可以說是零排放汽車，但從其整個生命周期來看，配備的氫燃料大部分是通過天然氣改質生產(chǎn)的，生產(chǎn)時會排放二氧化碳。同樣，為EV供應的電力在通過化石燃料發(fā)電過程中也排放二氧化碳。
將來需要構筑以零二氧化碳生成氫的工藝，并降低氫燃料的價格。當然，車身價格是個重要因素。在筆者離開本田的2004年，每輛FCV的價格高達1億多日元。10年后，大型汽車廠商計劃2015年投放市場的FCV雖然沒有公布具體售價，但估計可能在500萬～1000萬日元(約30萬～60萬元人民幣)的范圍內。
日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在2000年前后曾積極推進FCV并為開發(fā)提供支援。之后，因時機還不夠成熟，F(xiàn)CV開發(fā)熱潮一度中斷。
有觀點認為，建立量產(chǎn)體制可大幅降低成本，但也未必一定如此。促進氧與氫的反應的鉑催化劑就是個例子。以前，配備100kW燃料電池的汽車，每輛需要100g的鉑。之后各公司紛紛宣布通過研究開發(fā)大幅減少了鉑的用量，但并未公布具體數(shù)值。
假設用量削減了50%，變?yōu)?0g，從鉑的實際價格來看，每輛車也需要20萬日元。如果FCV的量產(chǎn)擴大，鉑的價格可能不降反漲。這樣就只能寄希望于不依賴鉑的新型催化劑，不過，雖然進行了大量研究，目前這方面還沒有取得成果。
汽油車的尾氣排放控制催化劑的情況與此相同。筆者1978年剛進本田時才開始開發(fā)鉑-銠-鈀三元系催化劑。雖然可以應對尾氣排放規(guī)定，但由于催化劑必須一直使用這些元素，導致銠的價格暴漲，曾一度引起很大的騷動。燃料電池中的鉑催化劑性能較高，實現(xiàn)代替催化劑的困難非常大。
在燃料電池中，采用“固體高分子”的電解質膜是必不可少的部件，不過化學廠商已經(jīng)開始量產(chǎn)，因此無望再通過FCV的量產(chǎn)效應降低其成本。所以，需要在考慮這些因素的基礎上，定量分析通過量產(chǎn)效應能將FCV的成本降到什么程度。
跟EV一樣，日本在FCV領域的開發(fā)實力同樣在全世界遙遙領先。這是因為日本大型汽車廠商以零部件企業(yè)的技術實力為基礎實施了開發(fā)投資，而且通過EV和HEV的開發(fā)成績確立了電動化技術。從FCV方面的專利來看，日本的實力也很強。
現(xiàn)代汽車也在開發(fā)FCV，不過與日本廠商相比，其影響力較低。因為現(xiàn)代汽車的開發(fā)起步較晚，而且韓國的零部件廠商的實力較弱。
日本能否笑到最后？
雖說如此，但2025年的ZEV規(guī)定要求大型汽車廠商將PHEV、EV和FCV三種汽車的銷售比例提高到15.4%。日本某大型汽車廠商的高管表示，“由于無法確定終極的環(huán)保車，因此需要全方位開發(fā)”，這是非常穩(wěn)妥的戰(zhàn)略。
但從資源開發(fā)看，大型汽車廠商這樣做沒有問題，而中等規(guī)模的汽車廠商無法開發(fā)所有的技術。如果車輛電動化能取得進展，汽車行業(yè)的技術合作和授權提供等商業(yè)模式就會大幅增加。
除了日韓歐美市場外，今后中國市場也不容忽視。大眾和通用在中國汽車市場上如魚得水，日本廠商中，雖然日產(chǎn)一直在奮戰(zhàn)，但差距依然很大。通用及時設立尖端技術研究所，擴充了功能。
豐田和本田此前在中國市場上的影響力都不高。但今后兩公司均計劃在中國展開電動汽車的技術開發(fā)，并在當?shù)厣a(chǎn)車輛。為此正在擴大研究開發(fā)功能。如果考慮到電動化市場的擴大，今后日本廠商也有可能東山再起。
屆時存在的課題是各行業(yè)的協(xié)作方式。在中國開展業(yè)務的前提是與當?shù)仄髽I(yè)設立合資公司，資本比例方面也存在外國企業(yè)不得超過49%的限制。此外還存在其他方面的諸多制約，比如在中國市場的營銷、與政府機構建立關系、構建人脈網(wǎng)、構筑零部件的供應鏈、中國自己的鋰離子電池相關安全性評測標準的制定等，在這些限制下，考慮什么樣的商務模式和業(yè)務戰(zhàn)略最合適至關重要。
電動汽車普及的關鍵在于電池。放眼世界，能真正推進車載電池業(yè)務的只有日本和韓國。目前，日韓之間還存在技術差距，而且中美歐電池廠商的實力較弱。不過，在電池安全性相關的國際標準等方面，德國和法國等歐洲廠商正在積極活動。
日本究竟能否笑到最后？今后在各領域展開的競爭將受到關注。
