半导体

汽车动力电池的成长烦恼和专家建言

作者:电子信息产业网来源:《中国高新技术产业导报》发布时间:2010-08-11 09:51我要评论

作为新能源汽车的关键零部件,汽车动力电池发展的重要性和紧迫性毋庸置疑。在技术路线的选择上,今年以来,政策的橄榄枝明显偏向动力锂电池,镍氢动力电池一时间仿佛成为“政策弃儿”。果真如此吗?


业内专家指出:“锂离子电池成为当前动力电池发展的主流方向,但这并不意味着其他的路线遭到排斥。每一类电池都有其应用的目标市场,都将得到相应的发展。”很显然,在这个大家庭中,汽车动力电池拥有同一个梦想——让汽车动起来。


动力锂电池 成长的烦恼


“锂离子电池同质化竞争现象非常严重。”近日在北京举行的第六届北京国际纯电动车、混合动力暨清洁能源汽车及零部件展览会上,国内某锂电池企业相关负责人谈及参展的感受一脸无奈:“你看这些展台,一个个都是锂电池企业,技术水平差不多;我们的客户——整车企业却一家也没有露面。”该负责人认为,新能源汽车示范运行结束之后,国家下一步面对真正商业运行提出的要求将会更高,标准设立的门槛也会更高。“国家肯定会在锂电池标准、企业准入方面有所动作。只有严格的规范才可能使得当前的同质化竞争变成企业快速研发、走向市场的动力。”他说。


事实上,动力锂电池相关的标准、规范国家正在制订过程中。“今年下半年动力电池行业会有一些国标或者行业标准出台,内容包括规格尺寸、安全性、循环寿命等。”国家863计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组化学与物理电源技术重点实验室电池责任专家肖成伟近日向记者透露,除了电池标准之外,国家有关部门正在酝酿针对电动汽车的完善的标准体系,内容涉及整车、电池、电机、充电设施等,部分标准预计将在今年下半年公布。


政策机遇


“目前锂离子电池比较‘热’,应用的场合也比较多,可以说锂离子电池现在面临较大机遇,发展潜力很大。”北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所高级工程师尉海军博士认为,随着应用的不断扩大,锂离子电池未来一段时期将占据电池市场的主要份额。


锂离子电池“热”跟政策传导的信息不无关系。6月1日,财政部、科技部、工业和信息化部、国家发改委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,对插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车给予一次性补贴。政策橄榄枝明显向适合于这两类车型的动力锂电池倾斜。


一面是私人购买新能源汽车补贴试点正式启动,一面是公共交通领域的“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广试点扩展到20个城市。诱人的市场前景像一幅美丽的画卷徐徐展开,那么,国内动力锂电池企业是否已经做好准备?


“现在的动力锂电池企业只是做好了满足示范运行的准备,但还没有做好适应市场的准备。而国家正是希望通过政策拉动,为新能源汽车产品将来适应市场做准备。”中国科学院物理研究所研究员黄学杰向记者表示,示范运行的作用有两方面:一是形成一定规模的市场让动力锂电池生产企业运转起来,否则永远谈不上技术的成熟、经验的积累;二是及时解决示范运行中暴露出来的问题,并完成动力锂电池与车辆的磨合。黄学杰认为,这一阶段大概需要2-3年。“2-3年后会有一些动力锂电池在质量上达到要求。预计到2015年,某些企业的动力锂电池不需要补贴也将拥有市场竞争力。”


黄学杰提出了拥有市场竞争力的动力锂电池的几个指标:到2012年,能量密度型电池组首先必须满足安全性、环境适应性等。能量密度达到120瓦时/公斤,功率密度达到1千瓦/公斤,循环寿命达到2000次,单体电池成本达到2元/瓦时以下。


北京大学化学与分子学院黄友元博士认为,目前国内的动力锂电池还很难满足商业化电动汽车的需求,其主要问题有:成本仍然太高;技术不成熟,可靠性有待验证;产品一致性有待提高;与动力电池配套的电池管理系统仍然需要改进,并提高可靠性。


肖成伟则认为,国内动力锂电池基本可以满足电动汽车示范运行的要求,但还需要在技术、成本等方面进一步提升,更加关注安全性和可靠性。“目前动力锂电池在示范运行的车辆中得到了较好的应用,技术得到了验证和考核。但电动汽车要达到普通老百姓的要求,还需要在可靠性和成本等方面继续深入攻关。在目前的基础上将电池系统比能量提高到100瓦时/公斤以上、续驶里程达到100公里以上,逐步提升和推动电动汽车的技术进步,最终满足电动汽车商业化要求。”#p#副标题#e#


差距明显


专家一致认为,我国动力锂电池技术与国外先进水平存在一定差距。


黄友元充分肯定了我国政府在推动动力锂电池应用方面的成绩。“由于我国政府的积极推动,国内在动力锂电池的应用方面走在世界前列,积累了宝贵的大型动力锂电池的应用经验。”但他同时也指出,日本动力锂电池的技术基于自动化生产线,电池的一致性较好;而国内大多数动力锂电池的技术基于半自动甚至手动生产线,电池的一致性较差。而无论是尖晶石锰酸锂电池还是磷酸铁锂电池,我国与日本均处于小规模试生产阶段。


黄学杰认为,国内外在动力锂电池技术方面的差距主要表现在三个方面:一是国内动力电池单项指标可能与国外接近甚至更高,但总体指标偏低,特别是在电池组寿命上面;二是在产品的可靠性、一致性上存在较大差距;三是产业规模总体很大,但存在单家企业规模较小、过于分散的问题。


“在高端应用市场差距较大。比如日本在原材料控制、电池质量控制、管理控制等方面都特别严格,电池一致性好;而我国虽然能够生产出高质量的单体电池,但电池的一致性存在较大差异,应用在车辆上会存在电池寿命短、成本高等一系列问题。”尉海军认为,这种差距是由国家整体装备制造工业水平决定的,并非单个电池行业短期内能够改变。


据黄学杰介绍,日本在动力锂电池生产专用设备方面至少领先我国5年,如600L搅拌制浆机、喷涂涂敷机、冷热碾压机等。我国通过引进消化吸收实现了大部分单机设备国产化,但单机生产能力和制造精度上与日本设备还有较大差距,尚无国产全自动电芯装配线。“单靠引进不能解决问题,要提升自主装备开发能力。”他说。


“我国与日本相比,在动力电池单体、模块、集成方面都有一定差距,电池集成这方面差距更大。”肖成伟认为,国内动力电池企业将来可能出现几种不同的发展模式:一部分企业专门从事电池单体的规模生产;一部分企业可能从事电池模块的规模生产;一部分企业会做电池系统的集成,像国外的博世、大陆、江森等汽车零部件企业一样。不能简单地说哪种模式更好,只要企业根据自身特点和技术能力发挥各自优势,做专做精,都不失为好的发展模式。”


某锂电池企业负责人表示:“动力锂电池行业发展目前面临两个特点:一是分化,产品需要应用于多个行业,比如储能行业、汽车行业等,不同的行业对锂电池的个性需求也不一样;二是对于每一个行业,锂电池的短板迫切需要提升,比如可靠性、一致性等。”#p#副标题#e#


解决之道


黄学杰在接受采访过程中反复强调:“一定要给动力锂电池产业一个练兵的机会。”据他介绍,上海世博会1000辆新能源汽车中,有1/3的车辆使用了动力锂电池,就数量来说不算少。但日本动力锂电池的成熟度比我国要好,这与整个产业链的发展水平有关。“我国在原材料品质的一致性、关键材料性能水平、装备水平以及电池的综合指标等方面与国外存在明显差距。而解决之道无非两条:一是引进和开发自动化程度高的先进装备;二是必须依靠时间、数量的积累。”他说。


“从技术角度来讲,动力电池确实制约了电动汽车的发展,主要体现在成本居高不下、比能量不够、循环寿命有待提高等方面。”黄友元认为,这些问题可以从两个方面解决:一是通过技术进步加以改进;二是发展适合现有技术成熟度的市场运营和商业化模式。电动汽车的商业化可能会改变人们的交通出行方式和能源利用方式,在电动汽车发展过程中,其市场定位可能会随着技术的发展而不断改变,因此在不同的技术阶段,电动汽车需要采用特定的商业化运营方式来实现市场化。


一家锂电池企业的负责人表示,产业化最终由商业化引导,产业资源的整合也需要商业运营引导。据他介绍,目前国内电动汽车产业链上的很多企业都在寻求深度合作。


对于动力锂电池技术,肖成伟认为,我国的锂电池性能水平在当前水平上提高30%%以上是没有问题的。“通过原材料性能的提升以及电池本身的设计、工艺控制、电池组集成等方面都可以实现这种提升。”


黄学杰认为,2015年前,电动汽车电池将基本遵循以磷酸铁锂电池为主的技术路线。“到2015年,电池组寿命能达到10年,且成本具有竞争力。到2020年前,肯定会有取代磷酸铁锂的正极材料出现,预计届时电池比能量将提高一倍,成本则只有一半。”据他介绍,目前已有一种以锰酸锂为基础的层状氧化物,其比容量大于250毫安时/克。新一代材料技术有望使电池实现这种提升。#p#副标题#e#


鹿死谁手


对于当前国内动力锂电池产业是否存在盲目投资和重复建设的问题,专家看法不一。黄友元认为,这种现象比较严重。一些地方不顾自身的产业基础和条件,也没有对技术的成熟度进行科学的评估就盲目决策,导致一大批低端、技术不成熟的动力电池项目上马。这不仅给投资带来巨大的风险,还扰乱了刚刚启动的动力电池市场,对我国动力电池产业发展非常不利。


肖成伟则认为,从产业发展的角度来说,从事的企业越多,对行业发展的推动就越大,对技术提升、产业规模都非常有益。不排除有些企业做低层次的重复建设,但国家可以通过制定政策措施来引导、规范行业健康发展。


“任何事物发展总会产生不平衡,随后会在发展中自我平衡或受外部环境影响使其平衡发展。当前动力锂电池产业就处于不平衡的发展阶段,国内外企业都看好这个市场,因此不可避免地存在期望值过高、投资过度的现象,这需要企业和国家花时间去认识和调整。”尉海军认为。


在黄学杰看来,一个产业的发展之初都是群雄并起,争先进入。在这一阶段,政府可以适当引导,信息公开,同时,专家也应该承担责任。地方政府也不要盲目上马,应该把政策吃透,根据具体情况做实事求是的分析。黄学杰认为,鹿死谁手,5-8年后就会见分晓。


为镍氢电池发展许一个未来


“锂离子电池成为当前动力电池发展的主流方向,但这并不意味着其他的路线遭到排斥。所有电池都有其应用的目标市场,每一类电池都会得到相应的发展,只不过发展势头和所受的关注度、国家支持的力度不同而已。”近日,国家863计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组化学与物理电源技术重点实验室电池责任专家肖成伟向记者表示。


作为锂离子电池有益补充之一的,就包括镍氢电池。实际上,在汽车动力电池领域,镍氢电池和锂离子电池的技术之争由来已久,但短期内谁得到更多的政策优惠,无疑将影响其所在的产业链发展。在这一轮博弈中,锂离子电池明显占了上风。


政策“变脸”


今年6月,四部委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,对插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车给予一次性补贴。补贴标准根据动力电池组能量确定,对满足支持条件的新能源汽车,按3000元/千瓦时给予补贴。插电式混合动力乘用车每辆最高补贴5万元,纯电动乘用车每辆最高补贴6万元。非插电式混合动力汽车被纳入“节能产品惠民工程”,按每辆3000元标准给予一次性定额补贴。


从该补贴标准来看,适合于插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车的锂离子电池得到了更多的政策优惠,而在非插电式混合动力汽车中占据较大优势和市场份额的镍氢电池,3000元的补贴标准则远远不能弥补其成本。


镍氢动力电池企业的负责人对政策的“变脸”很郁闷。去年6月,工业和信息化部对外公布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,将基于镍氢电池技术的混合动力汽车归类为成熟产品,允许在全国范围内销售使用,而将基于锂电池技术的混合动力汽车归属于发展期,只能在批准的区域、范围、期限和条件下销售、使用。


该政策出台后,镍氢电池厂商如沐春风。一年来,科力远、春兰集团、中炬高新、湖南神舟、凯恩股份等均在镍氢电池领域投入巨大。而一年之后,在北京举行的2010年第六届北京国际纯电动车、混合动力暨清洁能源汽车及零部件展览会上,参展的镍氢电池企业寥寥无几,镍氢电池似乎被打入了冷宫。#p#副标题#e#


产业思路


镍氢电池未来将面临怎样的发展前景?


肖成伟认为,在混合动力汽车方面,镍氢电池在未来5年内将保持较大优势,将占据主导地位和较大的市场份额。而锂离子电池应用于混合动力汽车的份额会逐年提升。


中国科学院物理研究所研究员黄学杰认为,我国的镍氢电池产业化技术并不成熟,也没有形成批量生产能力。如果现在去引进先进设备的话时机已经较晚,需要付出的代价也很大,如何发展需要全面思考。


但同时,我国拥有丰富的镍氢电池原材料资源。中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长董扬曾表示:“我国拥有丰富的稀土材料,但我们的工艺无法将稀土材料加工成汽车上用的永磁材料,我们只能出口稀土,进口永磁材料。”因此,如何最大限度地发挥资源优势,成为很多业内人士思考的问题。


黄学杰建议,国内镍氢电池企业应该在关键材料上进一步提升水平,争取融入产业链。“如果能够将大量的稀土资源变成汽车动力电池材料,我国还是有很大机会的。比如科力远公司是镍氢电池原材料泡沫镍的最大生产商,如果国内镍氢电池企业都像该公司一样融入产业链中,虽然起不到主体作用,但能起到关键材料供应的作用,一样很有价值。”


北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所高级工程师尉海军博士向记者介绍了镍氢电池的一个新的应用领域——替代干电池,他认为这将成为镍氢电池未来的一个主要发展方向。“镍氢电池在新兴应用领域比如取代一次性干电池方面优势明显,已经显示出非常强劲的发展势头。”据他介绍,日本三洋公司针对消费类产品市场开发了一种低自放电率的镍氢电池,储存1年后容量保持率为85%%,两年后容量保持率仍达75%%,彻底突破了传统镍氢电池储存性能差(即自放电率高,储存1年后容量保持率为50%%,两年后容量基本为零)的劣势,将传统镍氢电池带入全新的应用时代,有望取代一次性干电池。一节低自放电率镍氢电池相当于1000-2000节一次性干电池,且容量更大、功率更高、完全绿色,可大大减少一次性干电池的应用,节约能源、保护环境。


据了解,2007年和2008年三洋公司低自放电率镍氢电池供货量分别为2500万节和3000万节,而且在逐年增加。截至2009年10月底,该公司低自放电率镍氢电池供货量已累计超过1亿节。尉海军告诉记者,国内有些高校、科研院所也已经在做这方面的研究,但由于没有性能优良、批次稳定性好的低自放电率镍氢电池负极材料,国内电池企业的低自放电电池产品与国外产品相比,还存在较大差距。#p#副标题#e#


专家建言


动力电池新路径:两轮驱动四轮


对于动力电池产业发展,中国科学院物理研究所研究员黄学杰提出了一条新路径,即“用两个轮子去扛四个轮子”。


黄学杰向记者举了个例子,日本NEC公司是日产纯电动汽车聆风(LEAF)的电池供应商,但它同时也是欧洲市场最大的电动自行车电池供应商。其电动自行车电池电芯的制造、设计与电动汽车电池并没有区别。“NEC在电动自行车市场磨练了8年,形成了大批量生产能力,也积累了相关经验,如今就能够为日产供应电动汽车电池。我国企业同样可以走这条路。”黄学杰说。


在国内,正在践行这条路线的苏州星恒电源有限公司从成立之初就明确了从自行车电池走向汽车电池的发展目标。据介绍,该公司的电动自行车电池产品目前在欧洲市场已经与日本电池形成竞争,占据欧洲市场20%%的份额,而其主要设备均为自主研发,产品的一致性得到大幅度提升。去年开始,苏州星恒开始为汽车企业供应动力电池。上海世博会上,有173辆新能源汽车采用了该公司的锂离子电池。记者还了解到,今年1月,苏州星恒与上海燃料电池汽车动力系统公司合资共建上海恒动汽车电池有限公司,将主要为新能源汽车中的混合动力汽车、纯电动汽车生产作为其关键零部件的车用锂离子动力蓄电池系统产品,并为新能源汽车整车企业提供配套产品及技术服务。


无论是NEC还是苏州星恒,似乎都在向人们描绘一幅“两个轮子驱动四个轮子”的美好图景。相应的,在电动汽车选择上,很多业内人士不约而同地向记者表示,我国应该优先发展微小型、低速纯电动汽车。


中国电工技术学会名誉理事长周鹤良表示,我国在电动自行车的产业化方面已经走在世界前面,上下游形成了完整的产业链,技术日趋成熟,这些都为发展低速电动车奠定了很好的基础。


“我国在电动汽车发展上应该两头抓:一头抓城市公交、环卫车等,增加应用难度,提升技术水平;一头抓电动两轮车、低速纯电动汽车,在准入、安全、驾照、保险等各方面做出规范,引导企业选用锂电池并给予适当补贴。这一头如果抓起来,将对产业发展起到更大的促进作用。”黄学杰认为,两个轮子向前推,3-5年内,我国动力电池水平将得到很大的提升。


“锂离子动力电池企业如果连电动自行车的两年寿命都保证不了,就想做出电动汽车的8年寿命是不可能的。”黄学杰提到了一个不为人注意的细节,目前电动自行车电池每瓦时价格为2.5-3元,而这正是汽车厂商希望拿到的价格。“汽车动力电池厂现在都在赔钱,而电动自行车电池可以赚钱。所以,为什么不从低端开始做起?只有经过足够的积累,方可迎来质的提升。”#p#副标题#e#


各方声音


国家863计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组化学与物理电源技术重点实验室电池责任专家肖成伟:预计下半年出台的节能与新能源汽车产业发展规划中,将涵盖各种技术,包括混合动力、燃料电池、纯电动汽车,以及充电设施、技术标准等。政策导向肯定会有所侧重,将纯电动汽车作为战略重点加以支持,但不是说只支持某一方面,其他的不发展。


中国科学院物理研究所研究员黄学杰:目前废旧锂离子电池只有小部分被回收,而且重点是电极材料中有价金属的回收。根据锂离子电池的发展和未来的环境要求,大型电池需走梯级利用和标准部件机械分离的清洁回收路线,以实现资源的有效利用和降低环境污染,早做准备方能取得主动。


北京大学化学与分子学院黄友元:从国际上来看,动力电池会从镍氢电池逐步过渡到锂离子电池,而我国直接走动力锂电池的路线会更合适一些。目前的政策导向也很明显,政府将补贴重点放在插电式混合动力和纯电动汽车,这暗示政府鼓励电动汽车产业实现跨越式发展,跳过普通的混合动力阶段。


北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所高级工程师尉海军:未来,动力电池市场将呈现一个百家齐鸣、各显神通的景象。镍氢动力电池由于有市场多年成熟化商业运营的基础,在未来5年的混合动力汽车市场仍然会占据重要的地位,而锂离子电池将在插电式混合动力和纯电动汽车市场占据主导地位。此外,还会有一些新的电池技术的诞生。


责任编辑:电子信息产业网
相关链接

首届全球IC企业家大会

12月11日,由工业和信息化部、上海市人民政府指导,中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办,北京赛迪会展有限公司、中国电子报社、上海市集成电路行业协会承办的“首届全球IC企业家大会暨第十六届中国国际...

2018世界VR产业大会

10月19日,2018世界VR产业大会在南昌盛大开幕。开幕式上,全国政协副主席卢展工宣读国家主席习近平贺信,工业和信息化部部长苗圩,江西省委书记刘奇,江西省委常委、南昌市委书记殷美根分别致辞。

第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动...

8月20日,在中国创新创业大赛组委会办公室指导下,由虚拟现实产业联盟、国科创新创业投资有限公司共同举办的第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动新闻发布会在北京举行。

2018年上半年家电网购分析报告发布会

8月2日,工业和信息化部赛迪研究院、中国电子报社在北京发布了《2018年上半年家电网购分析报告》(以下简称《家电网购报告》)。报告显示,2018年上半年,我国B2C家电网购市场(含移动终端)规模达2641亿元...

2018制造业“双创”高峰论坛

6月22日,2018制造业“双创”高峰论坛在北京举办。本次论坛由中国电子信息产业发展研究院、中国制造企业双创发展联盟和中国软件行业协会工业互联网分会主办,中国电子报社、北京云道智造科技有限公司和中国船舶工...

2018世界VR产业大会新闻发布会

5月21日,记者从在北京人民大会堂召开的2018世界VR产业大会新闻发布会上获悉,由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办,中国电子信息产业发展研究院、江西省工业和信息化委员会、南昌市人民政府、虚拟现实产业...

数字经济前沿论坛-CITE2018第六届中国电...

为贯彻落实党的十九大精神,充分展示新一代信息技术产业最新发展成就,促进产业核心技术突破,加快形成数字经济新动能,引领信息技术产业供给侧改革,工业和信息化部、深圳市人民政府将于2018年4月9日-11日在深圳市共 ...

中国超高清视频(4K)产业发展大会

3月29日,中国超高清视频(4K)产业发展大会在广州市召开。大会由工业和信息化部、国家广播电视总局、广东省人民政府主办,广东省经济和信息化委员会、广东省新闻出版广电局、广东省通信管理局、广州市人民政府、中...

2019CES国际消费电子产品展报道

CES由美国电子消费品制造商协会(简称CEA)主办,CES每年一月在世界著名拉斯维加斯举办,CES是世界上最大、影响最为广泛的消费类电子技术年展,也是全球最大的消费技术产业盛会。...

2019年全国工业和信息化工作会议

今年中央经济工作会议,认真总结了一年来我国经济社会发展取得的成就和经验,深入分析了当前经济形势,全面部署了明年经济工作,提出要推动制造业高质量发展,坚定不移地建设制造强国。中央经济工作会议把推动制造业...

改革开放40年

40年的实践充分证明,党的十一届三中全会以来我们党团结带领全国各族人民开辟的中国特色社会主义道路、理论、制度、文化是完全正确的...

支持民营企业在行动

当前,国际经济复杂多变、新旧动能转换和政策措施落实差距等多种因素叠加,民营企业发展内外交困,“民营经济离场论”、“新公私合营论”等不当言论甚嚣尘上,导致部分民营企业发展缺乏定力和信心。习近平总书记“在...

中关村集成电路设计园开园暨第二届“芯动北京”中关村IC产业论坛

中关村集成电路设计园开园暨第二届“芯动北京”中关村IC产业论坛...

星河亮点副总裁王奥博:5G应用为测试厂商带来新机遇

今年可以认为是5G移动通信的元年、真正商用的元年,因为随着运营商中国移动、中国电信、中国联通扩大5G网络在更多城市的试用,5G各方面的产业成熟度也已经达到了可以...

普天技术副总裁杜涛:开拓物联网市场须在垂直行业二次学习

普天作为通信行业的一个老兵,为2018中国国际信息通信展带来了信息通信与网络安全、物联网、智慧社会等领域的众多自主创新成果。9月26日,在2018中国国际信息通...

第六届中国电子信息博览会开幕式暨数字经济前沿论坛

本次论坛主题是“智领新时代 慧享新生活”,将邀请政府行业主管部门、国内外著名专家学者、企业家发表主题演讲、对话或专题交流,深入探讨深化创新驱动战略、实施“中国制...

友情链接
关于我们 | 联系我们 | 广告服务
电子信息产业网LOGO