鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1224次 | 2018年11月25日
動(dòng)力電池——電動(dòng)汽車行業(yè)背后的支撐力量
所有人都知道,如果沒有動(dòng)力,汽車是不能跑的。
對(duì)于一般的燃油車來說,石油是汽車的動(dòng)力之源。
但是,地球上的石油是有限的,總有一天會(huì)用光。因此,發(fā)展新能源汽車成了新潮流,電動(dòng)汽車橫空出世。
那么,電動(dòng)汽車又是靠什么才能跑動(dòng)起來的呢?
答案是:動(dòng)力電池。
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%
熟悉中國股票市場(chǎng)的人都知道,在A股市場(chǎng)有一支明星股票,那就是“寧德時(shí)代”。
寧德時(shí)代在2018年與富士康一起在證監(jiān)會(huì)閃電過會(huì)后成功上市,它也象征著我們這個(gè)國家對(duì)環(huán)保新能源的殷切期盼。
像寧德時(shí)代這樣做動(dòng)力電池的中國企業(yè)還有不少,比如比亞迪、天津力神、國軒高科、萬向集團(tuán)、珠海銀隆等。這些企業(yè)組成了中國動(dòng)力電池的軍團(tuán),并且參與到國際競(jìng)爭(zhēng)之中。
那么,到底什么是動(dòng)力電池呢?整個(gè)動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)圖景是怎么樣的呢?
動(dòng)力電池也是鋰電池
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、無人設(shè)備
一般情況下,絕大部分的動(dòng)力電池也是鋰電池。鋰電池,顧名思義就是電池中必須用到鋰元素。鋰在元素周期表中是第3號(hào)元素,是體積最小的金屬原子。1980年,鋰電行業(yè)的泰斗級(jí)人物J.Goodenough發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池的正極材料,這引起了電池界的產(chǎn)業(yè)革命。
鋰電池的內(nèi)部可以分為四大材料,它們分別是正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜,其中正極材料最為昂貴,因?yàn)樗话愫袖嚨荣F金屬(金屬鋰的市場(chǎng)價(jià)大概是100萬元/噸,折算為原材料相當(dāng)于碳酸鋰的價(jià)格是2萬元/噸)。在鋰電池中,有時(shí)候還會(huì)含有鈷等稀有金屬。因此,正因?yàn)橛昧虽嚺c鈷等貴金屬,所以電池的正極材料占到整個(gè)動(dòng)力電池成本的40%左右。大多數(shù)動(dòng)力電池都以正極材料來命名。正極材料可分為磷酸鐵鋰、三元(NCA/NCM)和錳酸鋰三類。這三類電池有各自不同的特點(diǎn):磷酸鐵鋰電池充放電循環(huán)壽命長(zhǎng),但能量密度低、而且在低溫環(huán)境下性能不好;三元材料能量密度高,但循環(huán)壽命比較短、高溫性能差一些;錳酸鋰電池能量密度低,高溫存儲(chǔ)性能較差,目前在國內(nèi)生產(chǎn)和使用都比較少。
那么,如何衡量一款動(dòng)力電池的能量密度呢?
一般來說,目前市場(chǎng)上的動(dòng)力電池的能量密度大約在300Wh/kg左右。這是什么概念呢?這相當(dāng)于說每千克的鋰電池可以存儲(chǔ)0.3度電(因?yàn)?度電等于1000wh)。一般的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的質(zhì)量在40公斤左右。所以,我們可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)算出,一般的電動(dòng)汽車上攜帶的動(dòng)力電池儲(chǔ)存了12度電左右的能量。按照每度電5毛錢計(jì)算,把這個(gè)動(dòng)力電池充滿,大概需要6元錢。當(dāng)然了,以上硅谷動(dòng)力君所做的估算中沒有考慮充電過程中的熱量損失,如果考慮損失率,那么每次充滿電大概需要10元左右的電費(fèi)。
動(dòng)力電池對(duì)電動(dòng)汽車的重要性
目前,造車新勢(shì)力蓬勃發(fā)展,電動(dòng)汽車行業(yè)進(jìn)入群雄逐鹿的新時(shí)代。這個(gè)局面要10年的造智能手機(jī)的“手機(jī)新勢(shì)力”非常類似。比較典型的造車新勢(shì)力有蔚來、零跑、小鵬、威馬、云度等。
對(duì)于造車新勢(shì)力們來說,動(dòng)力電池是最核心的技術(shù)。與一般手機(jī)用的消費(fèi)電子類鋰電池不同,動(dòng)力電池可以用在電動(dòng)汽車上,所以需要很大的輸出功率,整個(gè)電池的體積也比較大。動(dòng)力電池相當(dāng)于是汽車的心臟。
動(dòng)力電池的續(xù)航能力非常關(guān)鍵,一輛電動(dòng)汽車如果能跑1500公里,那么就可以直接從北京開到上海,這樣的電動(dòng)汽車必然在市場(chǎng)上極受歡迎。但是,可惜的是,目前還沒有哪家電動(dòng)汽車可以中途不充電直接從北京跑到上海的,為什么?因?yàn)檫@里面涉及到動(dòng)力電池的核心技術(shù)——電池的能量密度很難再繼續(xù)提高。據(jù)報(bào)道,目前特斯拉的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程相對(duì)較長(zhǎng),最新的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)20分鐘充滿續(xù)航350公里,它采用的是日本松下的NCA動(dòng)力電池。
但動(dòng)力電池對(duì)電動(dòng)車市場(chǎng)非常重要,截至2017年底,全球累計(jì)銷售新能源車約400萬輛,其中中國新能源車?yán)塾?jì)銷量超過160萬輛,占全球累計(jì)總量的42%,這是一個(gè)極大的市場(chǎng)份額。而買電動(dòng)汽車的用戶,首先必然會(huì)考慮的是動(dòng)力電池的性能與價(jià)格。
從這個(gè)意義上來說,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)背后的支撐力量。如果沒有動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的良性健康發(fā)展,電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)將是“巧婦難為無米之炊”。
全球各國對(duì)動(dòng)力電池的研發(fā)目標(biāo)
正因?yàn)閯?dòng)力電池對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)如此重要,所以全球各國的企業(yè)與研究所都在政府的規(guī)劃與指導(dǎo)下進(jìn)行動(dòng)力電池的研發(fā)。
2016年7月,美國政府宣布發(fā)起了Battery500計(jì)劃,計(jì)劃用五年、投資額5000萬美元,打造能量密度500wh/kg,循環(huán)壽命1000次的動(dòng)力電池。到目前,美國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)350wh/kg,循環(huán)次數(shù)150次的技術(shù)指標(biāo)。Battery500計(jì)劃聯(lián)合了美國國家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界共同攻關(guān),其中著名的IBM與特斯拉公司都參與這個(gè)計(jì)劃。
德國也非常重視動(dòng)力電池研發(fā),發(fā)起了電池研發(fā)的資助計(jì)劃。德國提出的技術(shù)目標(biāo)是在2020年實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的能量密度350wh/kg,循環(huán)次數(shù)1000次,到2030年實(shí)現(xiàn)能量密度400wh/kg,循環(huán)次數(shù)2000次。
日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省則提出,到2030年,動(dòng)力電池能量密度500wh/kg,循環(huán)次數(shù)1000-1500次。當(dāng)然日本不但關(guān)心鋰動(dòng)力電池,還特別關(guān)心氫燃料電池。
中國在2016年成立了國家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心,作為《中國制造2025》五大工程之首,制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)第一站就選擇在了動(dòng)力電池領(lǐng)域,這也標(biāo)志著國家對(duì)動(dòng)力電池的高度重視。工信部部長(zhǎng)苗圩表示:“我們建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新中心,就是要彌補(bǔ)創(chuàng)新鏈條的斷裂環(huán)節(jié),特別是要解決從實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品到產(chǎn)業(yè)化之間所謂的‘死亡之谷’,將分散的創(chuàng)新資源和創(chuàng)新力量凝聚在一起,完成將珍珠穿成項(xiàng)鏈的‘關(guān)鍵一步’?!?/p>
動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)圖景與未來展望
中國希望到2020年,A0級(jí)電動(dòng)汽車能耗達(dá)到10kwh/百公里,這是什么意思呢?這意味著電動(dòng)汽車充10度電可以開一百公里(目前每一百公里大約需要18度電),按照每度電5毛計(jì)算,也就是5元電費(fèi)可以開100公里,這相對(duì)于燃油車具有極高的能耗優(yōu)勢(shì)。一般的家庭用小汽車,100公里需要大約7升油,而每升油的價(jià)格大概是7元人民幣,這樣可以算出百公里的油錢大約是49元。因此,如果,A0級(jí)電動(dòng)汽車能實(shí)現(xiàn)10kwh/百公里,那么5元錢的電費(fèi)就可以相當(dāng)于49元油價(jià)產(chǎn)生的同樣效用,這在經(jīng)濟(jì)學(xué)上有壓倒性的優(yōu)勢(shì)。
那么,如何才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)呢?這無疑需要提升動(dòng)力電池的性能,提高電池的能量密度與電池壽命。
除了研發(fā)方面要抓緊以外,中國的優(yōu)勢(shì)在于,中國在動(dòng)力電池方面具有全球最大的市場(chǎng),正因?yàn)橛凶畲蟮氖袌?chǎng),所以大有可為。
2018年11月2日,馬斯克發(fā)布推文稱,特斯拉將會(huì)在中國超級(jí)工廠生產(chǎn)所有的電池模塊和電池組。
馬斯克認(rèn)為:“特斯拉將在中國超級(jí)電池廠生產(chǎn)所有的電池模塊和電池組,就像我們?cè)诩又莺蛢?nèi)華達(dá)州所做的一樣。電池生產(chǎn)業(yè)務(wù)將會(huì)外包給當(dāng)?shù)貛准夜?,包括松下,以保障按時(shí)出貨,滿足市場(chǎng)需求?!?/p>
在中美貿(mào)易摩擦的背景下,特斯拉在中國生產(chǎn)所有的電池模塊和電池組,這也給中國的動(dòng)力電池廠商提供了新的機(jī)遇——如果中國能研發(fā)出性能更好的動(dòng)力電池,相信特斯拉等著名電動(dòng)汽車廠商也會(huì)選擇中國的動(dòng)力電池。全球動(dòng)力電池廠商其實(shí)是站在同一起跑線上的,大家的機(jī)會(huì)均等。誰能解決動(dòng)力電池的核心技術(shù)難題,誰就擁有最終的發(fā)言權(quán)。
努力吧,中國的動(dòng)力電池廠商們!不斷創(chuàng)新,爭(zhēng)當(dāng)中國制造2025的排頭兵!