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谁才是新能源动力电池的市场之王

钜大LARGE  |  点击量:219次  |  2018年11月26日  

摘要
当前我国新能源汽车市场持续扩张,而作为新能源汽车“心脏”的电池正站在风口。

当前我国新能源汽车市场持续扩张,而作为新能源汽车“心脏”的电池正站在风口。

目前替代石油车的主流技术路线就是锂电池和燃料电池。燃料电池最大优势就是能量密度高,是锂电池的120倍。但锂电池起步早,商业化程度更高,整车成本也更低,且充电可以利用现有的电网系统,相比燃料电池整个加氢和供氢的配套网络都要从头建设,成本也要更低。因此这两者就成了新能源汽车动力市场的核心竞争体。

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燃料电池在中国:初生襁褓

燃料电池从技术角度看,在中国,只具备一定基础,材料技术和系统综合性能差距都较大。

在2018年1月的电动汽车百人会上,科技部部长万钢表态支持燃料电池汽车的发展,“要进一步加大对燃料电池发动机的研发力度,推动区域化、商业化的市场运营,拓展燃料电池新的应用领域”。

2016年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图》给燃料电池汽车定了几个目标,到2020年规模达5000辆,2025年为5万辆,2030年则是百万辆,超过了日本同期80万辆的目标。要实现这些目标并不容易。

要追赶,关键要认清差距。

在美国数十年的燃料电池工作经验让张锐明认识到,“中国产业链、技术、商业化等各方面,与国外比都有相当大的差距,是全面落后。”

不过,国内在整车集成、关键材料和零部件上都有涉及,一些实验室技术并不比国外差太多,差距是在从跳出实验室进入产业化这一步。

谁将是新能源动力市场之王?

国家的战略和政策是商业化初期不可或缺的。日本很早就将建设氢能社会定为国策之一,中国在这方面也已开始布局。2016年5月,中共中央、国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》,表示要“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”。

相应的政策也配合战略。无论是日本还是德国,都对氢燃料电池汽车给予极大的支持,例如分摊加氢站的建设成本、给予购车补贴等。

现实的问题是:国内不少企业只关注眼前利益,花很多钱投产目的是为了国家补贴,而非提高技术。所以补贴政策既要考虑现状、帮助企业进入,更要鼓励自主专利研发、推动技术进步。在政策基础上企业自身的投入是更为重要的一环。

据业内人士称,丰田、通用等车企在燃料电池上做了几十年的投入,近几年的研发费用每年高达上亿美元。反观中国,同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐直言,“由于各方面因素,国内企业投入还是不够,产业很难做起来。”

上汽是较早在此领域投入技术研发的企业,2006年就成立燃料电池事业部,从整车集成、系统集成,到如今发力突破电堆技术,一直在投入研发,推出燃料电池乘用车荣威750、950和商用车上汽大通FCV80等车型。在这期间,不少燃料电池相关的企业或倒闭或转型。

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锂电池在中国:迅速崛起

中国动力电池市场正处于高速发展阶段,企业处于疯狂扩张时期。

动力锂电池的带动下,2016年我国锂电池产量再次呈现高速增长态势。根据国家统计局数据显示,2016年我国锂电池累计产量达到78.4亿只,同比增长40%,增速创下2010年以来的新高。2016年我国锂电池产业规模达到1280亿元,首次突破1000亿元,同比增长30%,继续保持了高速增长态势。2016年我国占全球锂电池产业的比例达到40%,较2015年提升了5%。

在新能源汽车产销两旺带动下,从2015年下半年开始我国锂离子动力电池产能就进入“大跃进”,大量社会资本相继涌入。据不完全统计,2016年我国相关企业建成的锂离子动力电池产能达到100-130GWh/a,到2017年我国动力电池产能接近200GWh/年,动力电池产能的快速增长,将大幅拉动上游锂电材料产业规模,各大关键材料需求量将大幅提升。

目前我国的锂电材料企业正在不断涌入国际一线,部分材料企业已成为全球龙头之一。从长期来看,新能源汽车将成为我国未来几年的重要产业,我国材料企业有望凭借国内巨大的市场空间,加快发展速度,迎来全球性竞争机会。

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势均力敌:两者谁将是市场之王

虽然各国都在大力推广电动车,但其占比依然很低。其根源就在于电动车违反了能量密度提升这一变革逻辑。哪怕是最新一代的锂电池车,其能量密度极值也只有汽油的1/40。

而燃料电池的出现却彻底改变了这一现状。其能量密度是汽油的3倍,电动机的做功效率还是内燃机的2倍,实际密度是汽油的6倍,优势明显。

但是在成本方面,成本高、制氢过程复杂成为燃料电池发展的主要障碍,整个加氢和供氢的配套网络则需要从头建设。氢气通过电解或蒸汽重组的方法得到。不过这两种方法成本颇高,制造同样质量的天然气所需的成本为制氢的1/2甚至1/3。

锂离子电池生产成本相对较低,此外其重复充电利用非常方便,相比其他可携带能源,其具有更高的成本效益。

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合作共赢:电电混合是未来方向

在燃料电池汽车的商业化起步阶段,“电电混合”(即燃料电池+动力电池)的技术路线更适合中国现状。

同济大学章桐教授认为,燃料电池汽车就是一个纯电动汽车,但跟普通的混合动力不一样。普通混合动力是一个电机和内燃机动力源或者作为一个扭矩的耦合。燃料电池汽车是电电混合,在电源上有所混合,从拓扑图上和混合动力的概念有所不同。

氢燃料电池加氢时间短,只要三五分钟,行驶里程一般在500公里以上,弥补纯电动在这两方面的不足。但氢能存在基础设施不够多,加注成本高的不足。“电电混动”让两者优势互补,在国内燃料电池功率有限的情况下,是一个比较好的商业化方向。

举例而言,戴姆勒奔驰采用了插电式燃料电池的概念,这个电池装了9度电也是可以充电的,纯电续驶里程可以做到50公里,整个燃料电池的功率大概是100千瓦,这种构形也是可以的。李建秋教授认为,在动力系统的选择上面,现在国际上在客车和轿车领域都出现了将动力电池和电池实行电电混合的构形。

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