鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1464次 | 2021年11月19日
國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及面對(duì)的問(wèn)題解析
新能源電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的要求十分苛刻,前沿競(jìng)爭(zhēng)的核心是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng),要舍得在研發(fā)上投入,只有技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,才能掌握競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。國(guó)內(nèi)公司,要把發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池作為一個(gè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略,拋棄搭便車的心理。今年前十月,新能源汽車動(dòng)力鋰離子電池配套總量達(dá)到142億瓦時(shí),其中純電動(dòng)汽車型動(dòng)力鋰離子電池配套量超129億瓦時(shí),占比91%,插電式混動(dòng)車型動(dòng)力鋰離子電池配套量13億瓦時(shí),占比9%。配套電池仍以磷酸鐵鋰離子電池為主力,配套量達(dá)到101億瓦時(shí),占比71%,三元鋰離子電池配套量?jī)H為磷酸鐵鋰的三分之一為35億瓦時(shí)。
今年前十月,已產(chǎn)的新能源車輛共有118家單體配套公司,其我國(guó)外公司7家,國(guó)內(nèi)公司111家。前6家電池配套產(chǎn)量達(dá)到81億瓦時(shí),占57%,基本形成了龍頭公司的引領(lǐng)用途。
目前,《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》目錄已公布四批,共有99家公司提出申請(qǐng),57家公司進(jìn)入目錄。目錄內(nèi)公司產(chǎn)量已達(dá)到370億瓦時(shí),其中產(chǎn)量前十位公司的總產(chǎn)量為175億瓦時(shí),比亞迪、CATL基本滿產(chǎn)量甚至超產(chǎn)量生產(chǎn),其他公司產(chǎn)量還未達(dá)到最高產(chǎn)量。
我國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)路線分為鋰離子電池和燃料動(dòng)力鋰電池兩種,主流還是以鋰離子電池為主。從國(guó)內(nèi)外動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀看比較,國(guó)內(nèi)開發(fā)的鋰離子電池單體的技術(shù)水平與國(guó)外基本處于同一水平,我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池出貨量已經(jīng)躋身國(guó)際領(lǐng)先行列,但在產(chǎn)品均勻一致性、系統(tǒng)集成技術(shù)、生產(chǎn)線自動(dòng)化程度方面需加緊追趕,這個(gè)差距目前還在縮小。
動(dòng)力鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)在電芯方面,重要是正極材料的研發(fā),要滿足高能量密度、循環(huán)性能好、安全可靠;隔膜技術(shù)壁壘較高的是多孔材料,決定電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,目前重要掌握在日韓公司手中;在電池Pack方面,關(guān)鍵技術(shù)為電池管理系統(tǒng)(BMS)技術(shù),要準(zhǔn)確檢測(cè)、保護(hù)和控制電池系統(tǒng),保持車與電池的通信。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從世界范圍內(nèi)專利申請(qǐng)的總量來(lái)看,我國(guó)在動(dòng)力鋰離子電池及其管理系統(tǒng)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量?jī)H次于日本和美國(guó),排名第三。從我國(guó)國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)量來(lái)看,日本在我國(guó)擁有的專利申請(qǐng)數(shù)量最多,松下、豐田、三洋等知名日本公司在我國(guó)擁有數(shù)量較多的高質(zhì)量的專利。國(guó)內(nèi)公司中,比亞迪在動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力較為突出。截至2015年底,我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池公司電池材料發(fā)明專利公開量最多的比亞迪達(dá)到120件,與國(guó)外知名的LG化學(xué)和三星SDI基本處于同一水平。
政策和市場(chǎng)推動(dòng)技術(shù)升級(jí)
十一月二十二日,工信部官網(wǎng)披露《汽車動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》(2017年)(征求意見稿),對(duì)動(dòng)力鋰離子電池(在汽車上配置使用的、能夠儲(chǔ)存電能并可再充電的、為驅(qū)動(dòng)汽車行駛供應(yīng)能量的裝置,包括鋰離子動(dòng)力鋰離子電池、金屬氫化物鎳動(dòng)力鋰離子電池和超級(jí)電容器等,不包括鉛酸類電池)生產(chǎn)公司進(jìn)行管理。
征求意見稿大幅抬高了鋰離子動(dòng)力鋰離子電池單體公司產(chǎn)量的門檻。根據(jù)征求意見稿第八條,“鋰離子動(dòng)力鋰離子電池單體公司年產(chǎn)量力不低于80億瓦時(shí),金屬氫化物鎳動(dòng)力鋰離子電池單體公司年產(chǎn)量力不低于1億瓦時(shí),超級(jí)電容器單體公司年產(chǎn)量力不低于1千萬(wàn)瓦時(shí)。系統(tǒng)公司年產(chǎn)量力不低于80000套或40億瓦時(shí)。生產(chǎn)多種類型的動(dòng)力鋰離子電池單體公司、系統(tǒng)公司,其年產(chǎn)量力需分別滿足上述要求?!?/p>
而此前鋰離子動(dòng)力鋰離子電池單體公司的年產(chǎn)量門檻設(shè)定在2億瓦時(shí)。門檻一下子被提高到了原來(lái)的40倍,80億瓦時(shí)。門檻提高后,國(guó)內(nèi)能達(dá)標(biāo)的動(dòng)力鋰離子電池公司屈指可數(shù)。業(yè)內(nèi)人士指出,2016年產(chǎn)量達(dá)到80億瓦時(shí)的動(dòng)力公司,只有比亞迪和寧德時(shí)代。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
國(guó)內(nèi)主流動(dòng)力鋰離子電池公司產(chǎn)量情況
倘若此政策實(shí)行,可以預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)將開始“兩極分化”及整合,上升將重要集中在產(chǎn)量規(guī)模大、流動(dòng)資金多、技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的公司,投機(jī)者面對(duì)淘汰出局。這將促進(jìn)國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā),包括系統(tǒng)集成技術(shù)的研發(fā)。
無(wú)論從政策還是市場(chǎng)考量,國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)只有走規(guī)?;?、規(guī)范化生產(chǎn)之路,才能更好地保證品質(zhì),降低成本,提高安全性。而只有通過(guò)排名靠前、技術(shù)實(shí)力雄厚、集中度很高的幾家公司構(gòu)筑起合理化生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)格局,我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)才能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定健康發(fā)展。
我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展面對(duì)問(wèn)題
我國(guó)目前汽車動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)路線選擇的是與美國(guó)相同的磷酸鐵鋰路線,但鋰離子電池技術(shù)整體水平仍落后于美國(guó)、日本。日本電池平均能量密度要高出我國(guó)平均水平的30%-40%,充電次數(shù)也能達(dá)到我國(guó)的幾倍。我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚需克服以下問(wèn)題。
1.專利
磷酸鐵鋰的正極材料專利由美國(guó)德州大學(xué)Goodenough團(tuán)隊(duì)在1996年獲得。加拿大H-Q和Phostech則取得其獨(dú)家專利和商業(yè)授權(quán)。目前陸續(xù)發(fā)展出了敷碳、金屬氧化物包覆、納米化等改性和制備技術(shù),藉此提高磷酸鋰鐵粉體的導(dǎo)電性,并派生出更多專利。專利問(wèn)題是國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰等制造公司難以避開的問(wèn)題。
2.制造一致性
電動(dòng)汽車所用的鋰離子電池都是串聯(lián)或并聯(lián)在一起,假如一致性問(wèn)題得不到有效解決,所生產(chǎn)的鋰離子電池也就無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于電動(dòng)汽車。
3.安全性和壽命
大功率充放電的大容量鋰離子動(dòng)力鋰離子電池組,在苛刻的使用條件下更易誘發(fā)電池某個(gè)部分發(fā)生偏差,從而引發(fā)安全問(wèn)題。單體磷酸鐵鋰離子電池壽命可超過(guò)2000次,但由上百塊單體電池串并聯(lián)后,整個(gè)電池組的壽命可能只有500次,必須使用電池管理系統(tǒng)(BMS)對(duì)電池組進(jìn)行合理有效的管理和控制。
4.高能量和高功率兼容
鋰離子動(dòng)力鋰離子電池雖然具有高能量密度,可使電動(dòng)汽車勻速行駛更長(zhǎng)時(shí)間,但卻存在著起動(dòng)時(shí)功率不夠,啟動(dòng)加速較慢的問(wèn)題。在電化學(xué)體系中只有超級(jí)電容器才能獲得非常高的充放電倍率,但其能量密度只有鋰離子電池的1/20。若不輔以超級(jí)電容,尚無(wú)理想的高容量高功率動(dòng)力鋰離子電池出現(xiàn)。
5.原材料篩選
目前用于鋰離子電池生產(chǎn)的原材料不可能全部進(jìn)口,重要還是取自國(guó)內(nèi)。但是國(guó)內(nèi)的原材料要通過(guò)國(guó)際認(rèn)證,生產(chǎn)出的鋰離子電池才能被國(guó)際認(rèn)可,所以目前還要解決在原材料認(rèn)證環(huán)節(jié)上所存在的一些問(wèn)題。
幾點(diǎn)建議:
1.安全第一
所有的電池都是危險(xiǎn)品,最怕的是電池?zé)崾Э亍⑿箟?、起火、爆炸。?dòng)力鋰離子電池所有的一切包括設(shè)計(jì)和驗(yàn)證都要從安全上著手,絕對(duì)不能含糊。動(dòng)力鋰離子電池通常包括單體電芯、電池組、電池包、電池系統(tǒng)等四個(gè)層級(jí)。每個(gè)層級(jí)都有自己的特點(diǎn)和安全要求。要做好電池安全,要從設(shè)計(jì)層面對(duì)應(yīng)地分成四級(jí)來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和管控,對(duì)每一層級(jí)都要做好安全管理。
2.人才培養(yǎng)
人才是公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力,要從全球視野,向國(guó)際化方向,培養(yǎng)和引進(jìn)國(guó)際化人才。制定獎(jiǎng)勵(lì)政策和分配激勵(lì)機(jī)制,大力激發(fā)人才的創(chuàng)新創(chuàng)造才能。
3.產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新
動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)涉及許多學(xué)科,包括材料、化學(xué)、機(jī)械、熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、電學(xué)、系統(tǒng)與控制多個(gè)學(xué)科,其關(guān)鍵技術(shù)包括電池組配技術(shù)、熱管理技術(shù)、電能管理技術(shù)和安全管理技術(shù)等。
由于研發(fā)力量分散,我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)至今缺少有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的公司和產(chǎn)業(yè)群,尤其在三元鋰離子電池領(lǐng)域,還處于加速追趕階段。只有基于深刻的分析、理解、創(chuàng)新和合作,才有機(jī)會(huì)把更高性能的鋰離子動(dòng)力鋰離子電池做得讓用戶放心使用。這就要融合多學(xué)科、多領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研單位,從材料開發(fā)、電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、系統(tǒng)集成、商業(yè)模式等多方面進(jìn)行合作探索和突破。
4.走市場(chǎng)化道路
由于新能源電動(dòng)汽車有極強(qiáng)的政策外部性,使政府成了產(chǎn)業(yè)化的第一推動(dòng)力,但這是不可持續(xù)的,最終必須走上依托市場(chǎng)自行發(fā)展的軌道。政府補(bǔ)貼情況下的動(dòng)力鋰離子電池的市場(chǎng)表現(xiàn),并未反映市場(chǎng)的真實(shí)情況。當(dāng)政府補(bǔ)貼一旦撤火,還會(huì)回到原點(diǎn)。從中長(zhǎng)期看,決定我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的首要因素,不是今天急速擴(kuò)大的生產(chǎn)量力投入,而是持續(xù)積累的技術(shù)突破,是越來(lái)越強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
5.全球布局
日韓公司,普遍在全球布局,以更好的服務(wù)于當(dāng)?shù)氐钠嚬?,如松下在美?guó)與特斯拉共建超級(jí)電池廠,LG也在美國(guó)和我國(guó)建立廠,他們的研發(fā)機(jī)構(gòu)更是遍布全球各地。
在國(guó)際化的道路上,國(guó)內(nèi)公司遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日韓,除了CATL與寶馬等國(guó)外汽車公司有部分項(xiàng)目合作之外,國(guó)內(nèi)公司鮮有成功走出去的案例,進(jìn)不了國(guó)際主流汽車公司的供應(yīng)鏈體系。
小結(jié):新能源電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的要求十分苛刻,前沿競(jìng)爭(zhēng)的核心是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng),要舍得在研發(fā)上投入,只有技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,才能掌握競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。希望國(guó)內(nèi)公司,要把發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池作為一個(gè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略,拋棄搭便車的心理。
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