中國儲能網(wǎng)訊：羊年伊始，萬象待新。第一電動網(wǎng)將刊出系列展望文章，表達對新能源汽車行業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等方面的期待和預(yù)測。本文為第四篇。
新能源汽車是近年來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向之一。據(jù)統(tǒng)計，2014年全年新能源汽車銷量已突破7萬輛。車載動力電池是電動汽車的主要部件，其成本約占總成本的30%-50%，甚至更高。因此，動力電池?zé)o疑是現(xiàn)階段影響新能源汽車發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一。
動力電池是現(xiàn)階段影響新能源汽車發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一
目前市場上主流技術(shù)仍以鉛酸電池技術(shù)、鎳氫電池技術(shù)、鋰電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)為主，偶爾會有液流電池、金屬空氣電池的相關(guān)報道，但是這些技術(shù)多停留在實驗室階段，各自的技術(shù)瓶頸短期內(nèi)很難突破。
在動力電池市場當(dāng)中，鋰電池技術(shù)是最火熱的。從正極材料上，可以分成磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料等等。各自的優(yōu)缺點，相關(guān)報道很多，在此不再贅述。
從性能提升上看，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化的鈷酸鋰、改性錳酸鋰和磷酸鐵鋰在基礎(chǔ)研究方面有技術(shù)突破可能性微乎其微，其能量密度和各種主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近其應(yīng)用極限。而三元材料在性能上仍有空間，有機構(gòu)也預(yù)測，未來三元材料的市場份額也會逐年提高。隨著市場份額的不斷提升，未來的三元材料性能有望超過鈷酸鋰，但是短期內(nèi)實現(xiàn)大的突破，仍有困難。就如同美國能源部肯塔基州國家實驗室電池制造配套研究與發(fā)展中心主任Tony Hancock在2012年所說的：“鋰電池的解決方案至少需要十年，甚至可能二十年?！?
新技術(shù)給鋰電池帶來新的希望。在此不得不提的是石墨烯技術(shù)和鋰硫電池技術(shù)。
提到石墨烯技術(shù)，2014年最受關(guān)注的無疑是西班牙 Graphenano 公司同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)新型石墨烯電池。石墨烯電池的出現(xiàn)，無疑意味著石墨烯在電池應(yīng)用領(lǐng)域邁出了堅實的一步。但是這種電池真正的性能，還要在拿到樣品之后才能得到驗證。尤其是在長循環(huán)后，電池性能的穩(wěn)定性，是否還能維持原來的水平，電池的安全性能如何，更需要較長的時間去驗證。除此外，筆者認為，石墨烯自身的產(chǎn)業(yè)問題，生產(chǎn)和應(yīng)用上的工藝問題，安全性問題尚待解決。
鋰硫電池技術(shù)由上世紀(jì)90年代提出，目前在美國、歐盟、日本、韓國等能源技術(shù)較發(fā)達的國家和地區(qū)對該技術(shù)廣泛看好。長遠看，該技術(shù)有非常好的商業(yè)化前景。但是實現(xiàn)起來，仍有很多困難。德國和日本企業(yè)把能量密度達到500Wh/kg的鋰硫電池的商業(yè)化目標(biāo)定在2020年，該技術(shù)的難度可見一斑。
2014年還有一些其他的新技術(shù)被披露。比如具有3D網(wǎng)格電極結(jié)構(gòu)的鋰電池，可以實現(xiàn)100C以上的快速充放電，能量密度也是傳統(tǒng)電池的5倍以上。這些通過理論估算或在實驗室已經(jīng)試驗成功的“超級鋰電池”，無疑是2014、2015年最好的作品。但是動力市場需要的是一致性好、性能穩(wěn)定、安全性高、易于復(fù)制的產(chǎn)品。從作品到產(chǎn)品仍需有一定的路要走。
鋰電池的價格方面，從2011年至2014年，持續(xù)下行。尤其是2014年，降幅超過10%，筆者認為主要是以下原因。
首先，從2011年到2014年的數(shù)據(jù)上看(如下圖所示)，鋰電池的產(chǎn)能和產(chǎn)量都在增加。這意味著鋰電池的生產(chǎn)規(guī)模在逐漸增加。擴大生產(chǎn)規(guī)模，是降低成本的先決條件。
第二，假設(shè)我們引入生產(chǎn)飽和度的概念，即產(chǎn)量占產(chǎn)能的百分比(如下圖所示)，會發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)飽和度逐年上升。尤其是在2014年，生產(chǎn)飽和度從28%一躍超過了60%，大大降低了設(shè)備閑置帶來的成本，使得鋰電價格降低。
2015年的市場預(yù)測，隨電動車市場的擴大，動力鋰電池的產(chǎn)能、產(chǎn)量、生產(chǎn)飽和度都會進一步的提升，因此動力鋰電池仍會有10~15%的慣性降幅。高端動力鋰電池產(chǎn)品的份額也會擴大。價格大戰(zhàn)一旦觸發(fā)，許多中小動力電池企業(yè)將有可能出局，比如當(dāng)前號稱磷酸鐵鋰的價格可以做到2000RMB/KWh，這個價格還有多少利潤在，企業(yè)如果真的這個價格出貨能堅持多久，全憑企業(yè)實力了。從正極材料的種類上看，磷酸鐵鋰在2014年比前年增長了150%，2015年仍會保持良好的發(fā)展勢頭，三元材料產(chǎn)量也會呈現(xiàn)上升趨勢。
鉛酸電池技術(shù)到現(xiàn)在有150年之久。500~600RMB/kWh度電成本，80%的二次電池市場占有率，足以讓任何電池技術(shù)汗顏。面對這樣一個廉價、成熟、易于回收的電池技術(shù)，可能除了被冠以“污染”的帽子以外，再也找不出他的弱點。因此，對于鉛酸電池來說，最重要的，是如何正確認識“污染”的問題。鉛酸電池在使用過程中是安全的。在生產(chǎn)過程和回收過程中造成的環(huán)境污染也是可控的。在性能上，許多先進的鉛酸電池技術(shù)做了很多的嘗試，如卷繞式鉛酸電池、雙極式鉛酸電池、鉛炭電池等等。由于鉛酸電池技術(shù)非常成熟，因此稍作優(yōu)化，都有可能提升其性能。因此，鉛酸電池也是2015年最有前景的技術(shù)之一。
提到鎳氫電池，不得不提到豐田公司的PRIUS。累計銷售量600萬輛以上，其成功毋庸置疑。PRIUS使用鎳氫電池的混動技術(shù)，已經(jīng)證明鎳氫電池已經(jīng)可以滿足混動需求。鎳氫電池的原材料鎳鈷金屬較為稀有，價格較高，因此鎳氫電池的高成本是從“基因”里帶來的。有人曾研究，鎳氫電池的產(chǎn)量與鎳鈷合金的價格呈現(xiàn)正相關(guān)的影響。這意味著，生產(chǎn)越多，可能原材料成本越貴。從應(yīng)用上，鎳氫電池用量從2006年呈逐年下降趨勢，原在家用電器、電話、玩具上的市場份額，也逐漸被鋰電池所蠶食。性能上，更大放電倍率的電容型鎳氫電池被開發(fā)出來，但是筆者認為，除非有特殊需求時，否則這種電容型電池的實用性并不高。不但不能降低鎳氫電池的成本，還大幅增加了充放電設(shè)備、電纜等輔助設(shè)施的成本，同時也增加了安全隱患。2015年，純電動市場并沒有留給鎳氫電池太多機會，固守混動市場，提高產(chǎn)品一致性才是最必要的。
最后，筆者談?wù)勅剂想姵丶夹g(shù)。2014年底，豐田公司宣布Mirai的量產(chǎn)。與特斯拉不同，Mirai的量產(chǎn)，讓車企不得不把目光重新投向燃料電池。這都源自于豐田在業(yè)內(nèi)的號召力。順便提一句，在Mirai上，燃料電池與鎳氫電池的“電電混合”，也再次證明點鎳氫電池適合混合動力的特性。
Mirai上市，是不是燃料電池進入商業(yè)化階段的標(biāo)志?筆者認為，下次結(jié)論為時尚早。燃料電池是“古老”的電池技術(shù)，比鉛酸電池還早20年。發(fā)展如此緩慢，可見該技術(shù)問題之多，難度之大。豐田的燃料電池技術(shù)，并沒有擺脫對貴金屬催化劑的依賴；700個大氣壓的氫氣儲罐壓力，也會讓駕駛者心里打鼓，更關(guān)鍵的是諸如制氫、儲氫等氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的問題，也沒有解決。所以Mirai的上市，為燃料電池提供了一個“公測平臺”。同時，也是“投石問路”。如果Mirai獲得較好的銷量，那么會有更多的機會拿到更多的政府補貼和優(yōu)惠政策，也會有更多的企業(yè)投身其中，以達到促進燃料電池技術(shù)加速發(fā)展的目的。所以在2015年，是燃料電池的“公測年”，此時談性能和成本，意義不大。
在2015年，雖然動力電池的本體有大幅提升的可能性不大，但是仍有許多功課可以做。比如電池成組技術(shù)、熱管理技術(shù)、電池管理技術(shù)、電電混動技術(shù)等，都是提高電動車整車性能的關(guān)鍵技術(shù)。比如特斯拉Model S上使用的鎳鈷鋁三元材料作為正極材料的鋰電池，使得其電池成本比Roadster降低了30%。這種電池有較高的比容量，和較低成本，但是缺點是安全性能相對較差。特斯拉通過先進的電池管理技術(shù)，使得電池在使用中的安全性完全滿足市場需求。
歐陽明高先生說：“2014年是電動車進入家庭元年。”那么，隨著電動車進入家庭，2015年成為了動力電池“練兵”的元年。精彩拭目以待。
