锂离子动力电池行业的机遇与挑战

在国家补贴政策的刺激下，2015年我国新能源汽车市场迎来“井喷”，实现汽车销售33.1万辆。伴随着新能源汽车的快速增长，中国动力电池产业发展迅猛，根据中国化学与物理电源行业协会以及各公司公告统计数据显示，2015年国内动力电池销量约11 GWh，预计2016年新增产能达到20 GWh，年末总产能将达到32 GWh。新能源汽车的迅猛增长，使得锂离子动力电池正处于供不应求的状态。2016年新补贴政策开始实施，不仅提高了门槛，补贴力度也将下降，此时国家又暂停了三元材料电池在商用车上应用，这些看似不利的因素是否会动摇锂电池行业的信心，未来该行业又有哪些机遇和挑战？带着这些疑问，本刊记者先后走访了CATL、天津力神、中航锂电等国内领先的锂离子动力电池制造企业。

前景喜人在接受记者采访的几家电池企业中，所有人都对未来充满了期待。这主要是因为石油是不可再生资源，随着石油的人均保有量越来越少，价格也会由于供应紧张不断增加，让我国等汽车大国非常被动。其实，早在2014年我国已有超过50%的石油资源来自进口，预计这个数字将在2020年达到70%。再加上近几年雾霾天气频发，政府治霾压力居高不下，机动车尾气排放作为PM2.5的主要“贡献者”，首当其冲被作为了治理对象。新能源汽车具有卓越的节能减排能力，因此大力发展新能源汽车能够减轻我国石油资源的压力，也有助于环境保护。如今，纯电动、插电式混合动力、增程式3种类型的新能源汽车正处在快速发展时期。与传统汽车相比，用于新能源汽车驱动的储能单元电池更复杂，是新能源汽车发展的技术难点，因此锂离子动力电池产业的发展得到了空前关注。除了安全性这一首要前提外，汽车在行驶过程中速度会快慢不一，这就要求电池实现快充快放，能够输出较大的瞬时功率；同时还要求每次充电后可行驶里程更长，即电池系统需要带储藏更多的电；再进一步的要求就是寿命长、体积小、质量轻。在2016年举办的中国电动汽车百人会上，行业内专家表示：“目前，我国动力电池的关键技术和整车基本保持同步。从技术上讲，我国开发的镍氢电池和锂离子电池关键技术指标达到了国外同类产品的先进水平。从产品层面看，磷酸铁锂电池已趋于成熟， 支撑了产业的发展，目前大规模示范应用的新能源汽车电池大多是国产品牌。”而记者通过此次调查了解到，我国的锂离子动力电池单体性能已接近世界水平，虽然模块和电池管理系统的集成技术相对落后，但通过与国内外知名院校或者相关的领先企业合作，推出的产品基本能满足整车企业的需要；并且，多家电池企业都有一支售后服务团队，专门负责帮助客户及时处理新能源汽车上电池系统的问题。目前锂离子动力电池产业规模仍然较小，2015年新能源汽车市场井喷造成了电池供不应求的局面，但同时也为该产业带来了重要的发展机遇。2月24日，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，确定进一步支持新能源汽车产业的措施。会议指出，电池行业应推动组建协同攻关、开放共享的动力电池创新平台，在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力；中央财政采取以奖代补方式，根据锂离子动力电池性能、销量等指标对企业给予奖励，并加大对电池数字化制造成套装备的支持。由此可见，未来锂离子动力电池市场规模还将进一步扩大，并引发相关制造设备和厂房新一轮的投资热；另外，国际电池巨头和新进入动力锂离子电池产业的各大厂商将使相关领域的技术竞争更趋激烈。形势逼人当大家沉浸在锂电池行业形势向好的“欢呼”声中，“百人会”上已经有专家善意地提醒：前景虽好，可挑战也不小。首先是新能源汽车补贴力度下滑。从1月1日起，2016—2020年新能源汽车推广应用财政支持政策正式调整， 规定2017—2018年补助标准在2016年基础上下降20%，2019—2020年补助标准在2016年基础上下降40%，补贴力度将会逐年退坡。目前，我国新能源汽车行业仍不能完全“断奶”，锂离子电池产业虽然初具规模，但成本仍然较高，如果国家及地方对新能源汽车的补贴力度下坡甚至取消的话，动力电池的技术研发成本将会大大提升。而成本的提高将制约着电池的产能，从而影响了新能源车型的销售。

其次是上游产业链不够完善。在此次调查过程中，许多人都反映了1个问题，那就是原材料价格涨“疯”了。据被采访人介绍，受下游电动汽车的爆发式增长拉动，生产三元材料电池使用的主要原材料，碳酸锂供应吃紧，价格已经从2015年初的4.2万元/t飙升至15万元/t，就连磷酸铁锂电池的原材料也有抬头趋势。上游的原材料在涨价，下游的整车面临补贴退坡，中间的动力电池行业只能是有苦说不出。市场前景虽好，但也要防止产能过剩。国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬表示，在市场供不应求的背景下，2016年众多电池企业会加大产能，扩大规模。根据目前新能源汽车在国内市场的发展趋势，供大于求的出现是大概率事件，而2016年补贴退坡或许能给动力电池的供需提供一个短暂的平衡点。他的根据是：一方面，由于投资加大， 比较好的锂离子动力电池生产厂商会继续释放产能；另一方面，新能源汽车经过1年时间的爆发式增长进入一个冷静期，会暴露出新能源汽车存在的各种问题，市场竞争下一些技术相对低端的品牌将遭到淘汰。这也将使新能源汽车领域中的动力电池供需矛盾有所“缓和”。最后还有废旧电池的回收处理问题。和传统汽车行业不同，“再制造” 对锂离子动力电池来说是难以实现的，因为回收成本要高于重新生产的成本。虽然一些企业打算将车辆淘汰下来的电池用于储能领域，但面对持续增长的新能源汽车市场，也只能被视为解燃眉之急的一种方案。随着时间的推移，锂离子动力电池报废量日渐增多，行业如果不及时地进行回收和处理，会对地球造成二次污染，环境问题将变得更加严重。技术之争另外2016中国电动汽车百人会上，工信部装备工业司司长张相木明确表示，出于对动力电池安全问题的考虑，目前暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。这对动力电池行业来说也是一则重磅消息，目前引起了激烈的争论。在讨论磷酸铁锂和三元材料电池技术争论之前，不妨先了解一下它们的发展背景。

起初，我国开始推动电动汽车动力电池的研发是从镍氢电池和锰酸锂电池开始的，后来技术路线才变成了磷酸铁锂。“十一五”期间，我国电池生产企业加快了对磷酸铁锂电池的研发力度；同时，国家在锂离子电池基础研发和产业链上做了大量的鼓励工作，由此建立起了一条磷酸铁锂电池产业链。可是在新能源汽车推广阶段，用户最希望新能源车辆的续驶里程大幅增加，所以2015年科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案》，要求动力电池的单体比能量在2015年底达到200 Wh/kg；2020年达到300 Wh/kg。由于目前在售的磷酸铁锂电池单体比能量只有130 Wh/kg左右，可增长空间很小。反观三元材料电池，单体比能量能够达到180 Wh/kg，未来还有广阔的增长空间，众多电池生产企业才齐刷刷地转向三元领域。现在我们再回过头来谈谈商用车领域的电池技术之争。三元材料电池单体比能量较高，磷酸铁锂电池经过多年发展，使用起来相对安全，这是行业内众所周知的事情，而国家暂停商用车应用三元材料电池主要是考虑到电池系统的安全问题。从安全角度来看，一辆12 m大客车一旦出现事故将造成巨大的损失，相对安全的磷酸铁锂电池放在客车领域更合适。而对于6 m小型客车及乘用车来说，由于这些车型对质量、续驶里程要求更苛刻，采用三元电池是趋势。科技部电动汽车重大科技专项特聘专家王秉刚在“2016中国电动汽车百人会”上表示，暂停商用车使用三元材料电池是为了保证新能源公交车的安全。政府担心一些企业的产品质量没有保障，做三元电池问题会更多。但是，他不主张政府简单粗暴地限制某一种电池的应用，这对整个产业和产业链都具有不利影响。实际上，不合格的磷酸铁锂电池也会出现问题， 而三元材料电池做好了也十分安全， 目前最需要的是针对公交车电池制订严格要求和监管办法。在2016年1月12日厦门举办的中国客车学术年会上，王子冬谈到磷酸铁锂和三元材料电池之间的争议时表示，现在与其讨论该不该使用哪种电池，不如静下心来解决电池的成组应用难题。据他介绍，目前车用锂离子动力电池最需要攻克的难关是动力电池的成组应用，因为动力电池成组应用时，某一个单体电池由于过充或过放等原因率先失效，会形成多米诺效应，致使电池组综合性能下降和电池组被超限使用，严重影响了电池组的安全和使用寿命。电池企业向用户承诺的千次以上的电池循环寿命，一般也仅限于单体电池，并不适合于成组电池。目前为止，电化学界仍没找到十分有效的解决办法。另外，王子冬还表示，大家都认为三元材料比磷酸铁锂能量密度高，实际上这种比较是不公平的，因为存在不可比的因素。磷酸铁锂可以做大容量，三元材料只能做小容量。他建议能量密度的比较一定要在电池容量相同的情况下去比较，且以相同的安全性和循环寿命做基础。如100 Ah，200 Ah。但是，磷酸铁锂和三元材料电池谁能够用在哪个电动车上，最好是根据该车的使用要求而定。往期精彩内容，点击即可浏览部分国际零部件企业2015年业绩盘点拒绝安全隐患 微宏不燃烧电池技术全球首发长安客车豪掷3亿元购买电池[视频]好莱坞电影里也看不到的卡车特技