國內(nèi)企業(yè)能造出續(xù)航強(qiáng)勁燃料電池嗎？簡述燃料電池突破續(xù)航瓶頸
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-16 21:15
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特斯拉宣稱的能量密度最高的鋰離子電池，在業(yè)界專家眼里也并非盡善盡美。
中國工程院院士楊裕生在多個場合強(qiáng)調(diào)，不斷地提高電池的比能量是一條非常危險(xiǎn)的路。
此前，中國科協(xié)主席萬鋼曾公開表示，從市場上看，續(xù)駛里程確實(shí)是電動汽車技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，但它的實(shí)現(xiàn)并非是簡單增加車載電池量就能解決。
"電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量就越大，電池能量密度和裝載量決定電動汽車的續(xù)航。過去十幾年間，電池能量密度的提升，主要就是靠電池材料本身的技術(shù)進(jìn)步及電池中活性物質(zhì)占比的提升來實(shí)現(xiàn)。"合肥國軒高科動力能源有限公司工程研究院副院長楊續(xù)來表示，通過增大電池尺寸降低殼體等輔材的重量，也能達(dá)到電池能量密度提升的效果。
對擔(dān)負(fù)著國家彎道超車使命的新能源產(chǎn)業(yè)而言，動力電池的重要性不言而喻。不少業(yè)內(nèi)人士坦承，動力電池是新能源汽車的心臟，新能源汽車能走多遠(yuǎn)，主要取決于動力電池。
值得注意的是，根據(jù)《中國制造2025》動力電池發(fā)展規(guī)劃：到2020年，國產(chǎn)電池能量密度將達(dá)到300瓦時(shí)/公斤。專家認(rèn)為，我國在積極推動高比能量電池的發(fā)展，但電池的安全和比能量的關(guān)系問題依然值得研究。
技術(shù)雖有難題本土企業(yè)也能生產(chǎn)
業(yè)內(nèi)專家表示，不僅是特斯拉的電池系統(tǒng)控制能力，整車設(shè)計(jì)也并非大多數(shù)中國車企短期內(nèi)能模仿和超越的。那么，中國本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強(qiáng)勁的三元鋰電池嗎?
在電池的四大主材——正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜中，正極材料不但占到成本的40%，且直接決定電芯的能量密度。根據(jù)正極材料技術(shù)路線，動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰電池三類。
根據(jù)正極材料的構(gòu)成，三元鋰電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。特斯拉此次宣稱的強(qiáng)勁續(xù)航電池屬于三元鋰NCA電池。
業(yè)內(nèi)人士表示，NCA的生產(chǎn)工藝條件更為苛刻，制作工藝存在門檻。更重要的是，NCA材料的技術(shù)壁壘也很高，目前產(chǎn)能主要集中在日韓，我國量產(chǎn)較少。
"NCA電池在國內(nèi)也可以做，去年國內(nèi)某重點(diǎn)材料企業(yè)給日本松下供貨1000多噸。"上述業(yè)內(nèi)人士說。
但據(jù)記者了解，國內(nèi)NCA材料及其電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)起步較晚，目前有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn)，還有一些技術(shù)問題需要解決，并沒有形成批量生產(chǎn)及銷售。同時(shí)，生產(chǎn)材料受限，國外NCA材料市場主要為住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會社等壟斷。
業(yè)內(nèi)人士分析說，NCA電池在中國未能大量生產(chǎn)的深層次原因還在于，由于熱穩(wěn)定性較差導(dǎo)致電池的安全性下降，電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，這需要從電芯設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計(jì)。而從加工角度來說，NCA電池需要純氧環(huán)境、加工成本較高，在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10%以下，這些對國內(nèi)企業(yè)都存在很大挑戰(zhàn)。
基于技術(shù)、成本和補(bǔ)貼的因素，中國主要選擇了NCM路線，但這也并不代表NCA路線沒有新機(jī)會。
成本影響市場特斯拉未必是標(biāo)桿
盡管中國本土企業(yè)并不是造不出三元鋰電池，但特斯拉挑戰(zhàn)極限的三元鋰電池，并不一定是我國新能源汽車電池研究、生產(chǎn)的唯一目標(biāo)。
數(shù)據(jù)顯示，從不同電池材料類型來看，2017年1—12月三元鋰電池裝機(jī)量為16.04千兆瓦時(shí)，占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為17.97千兆瓦時(shí)，占比為49.29%;錳酸鋰電池裝機(jī)量為1.48千兆瓦時(shí)，占比為4.06%……
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在國家政策主導(dǎo)和市場環(huán)境加持下，我國鋰電池技術(shù)路線為磷酸鐵鋰和三元鋰電池并重。然而，即便在三元鋰電池的技術(shù)路線發(fā)展上，國內(nèi)動力電池制造廠家的選擇也有側(cè)重，選擇NCM路線者眾，而鮮有選擇特斯拉使用的NCA路線者。
NCA電池已經(jīng)大規(guī)模、成熟量產(chǎn)，且得到商業(yè)上的驗(yàn)證；而高能量密度的NCM電池，目前還未大規(guī)模量產(chǎn)。業(yè)界專家表示，兩者性能上比較接近，但高能量密度的NCM價(jià)格略便宜。所以，從性價(jià)比而言，NCM更符合我國市場。
"從某種意義上來說，其實(shí)是磷酸鐵鋰成就了中國的新能源汽車。從成本角度來說，磷酸鐵鋰更占優(yōu)勢，我們預(yù)測將來磷酸鐵鋰電池市場空間應(yīng)該比三元鋰電池更大。"楊續(xù)來告訴科技日報(bào)記者，現(xiàn)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢，得益于國家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊?，要求電池能量密度高、續(xù)航里程遠(yuǎn)。當(dāng)然，三元鋰電池?fù)碛懈叩谋饶芰亢捅裙β剩铣擞密嚨男枨?，但將來未必一定是市場主流?/span>
伴隨著燃料電池技術(shù)的突破，續(xù)航短、補(bǔ)給難等新能源汽車發(fā)展的瓶頸有望得到突破，燃料電池車也有望成為整個行業(yè)新的增長極。
燃料電池，通俗理解就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其燃料分為氫氣、甲醇、乙醇、甲烷等。目前國際國內(nèi)相對主流的是氫燃料電池，就是用氫氣作為燃料，既代替石油，也代替現(xiàn)在的鋰電池，用燃料電池代替發(fā)動機(jī)。
中國官方對燃料電池的研發(fā)一直給予較大的支持力度。早在2015年，官方就在高級別會議上明確表示要支持動力電池、燃料電池汽車等研發(fā)。而近年來，燃料電池車的研發(fā)也取得一系列進(jìn)展。
首先是一系列的技術(shù)升級?？屏h(yuǎn)2017財(cái)報(bào)顯示，過去一年科力遠(yuǎn)所屬國家研究中心在燃料電池膜電極、燃料電池大巴示范運(yùn)行等項(xiàng)目上取得重大進(jìn)展，各項(xiàng)指標(biāo)和性能均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
其次，在技術(shù)突破的同時(shí)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也不斷完善。家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會副主任陳洪俊稱，下一步國家標(biāo)委會將緊密圍繞氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)作為牛鼻子的引導(dǎo)作用，不斷健全氫能與燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)體系，大力推動標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與實(shí)施。
第三，行業(yè)從技術(shù)研發(fā)到市場應(yīng)用的推進(jìn)速度也在提升。據(jù)介紹，搭載“科力遠(yuǎn)芯”燃料電池大巴將于6月下旬交付整車，并在6月底在深圳示范上路運(yùn)行?？屏h(yuǎn)透露，此次應(yīng)用的落地，得益于其從2015年就開始進(jìn)行的燃料電池關(guān)鍵材料和組件國產(chǎn)化研究，以及針對燃料電池專用輔助電源及系統(tǒng)的開發(fā)。
在這種情況下，燃料電池車被寄望于成為新能源汽車未來發(fā)展新的增長極。
國金證券預(yù)判，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展良好，國產(chǎn)電堆技術(shù)突破，基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)步推進(jìn)，2017年燃料電池車已有1000輛以上，預(yù)計(jì)2020年將有萬輛以上，全產(chǎn)業(yè)鏈將迎來爆發(fā)。
中國工程院院士楊裕生在多個場合強(qiáng)調(diào)，不斷地提高電池的比能量是一條非常危險(xiǎn)的路。
此前，中國科協(xié)主席萬鋼曾公開表示，從市場上看，續(xù)駛里程確實(shí)是電動汽車技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，但它的實(shí)現(xiàn)并非是簡單增加車載電池量就能解決。
"電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量就越大，電池能量密度和裝載量決定電動汽車的續(xù)航。過去十幾年間，電池能量密度的提升，主要就是靠電池材料本身的技術(shù)進(jìn)步及電池中活性物質(zhì)占比的提升來實(shí)現(xiàn)。"合肥國軒高科動力能源有限公司工程研究院副院長楊續(xù)來表示，通過增大電池尺寸降低殼體等輔材的重量，也能達(dá)到電池能量密度提升的效果。
對擔(dān)負(fù)著國家彎道超車使命的新能源產(chǎn)業(yè)而言，動力電池的重要性不言而喻。不少業(yè)內(nèi)人士坦承，動力電池是新能源汽車的心臟，新能源汽車能走多遠(yuǎn)，主要取決于動力電池。
值得注意的是，根據(jù)《中國制造2025》動力電池發(fā)展規(guī)劃：到2020年，國產(chǎn)電池能量密度將達(dá)到300瓦時(shí)/公斤。專家認(rèn)為，我國在積極推動高比能量電池的發(fā)展，但電池的安全和比能量的關(guān)系問題依然值得研究。
技術(shù)雖有難題本土企業(yè)也能生產(chǎn)
業(yè)內(nèi)專家表示，不僅是特斯拉的電池系統(tǒng)控制能力，整車設(shè)計(jì)也并非大多數(shù)中國車企短期內(nèi)能模仿和超越的。那么，中國本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強(qiáng)勁的三元鋰電池嗎?
在電池的四大主材——正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜中，正極材料不但占到成本的40%，且直接決定電芯的能量密度。根據(jù)正極材料技術(shù)路線，動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰電池三類。
根據(jù)正極材料的構(gòu)成，三元鋰電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。特斯拉此次宣稱的強(qiáng)勁續(xù)航電池屬于三元鋰NCA電池。
業(yè)內(nèi)人士表示，NCA的生產(chǎn)工藝條件更為苛刻，制作工藝存在門檻。更重要的是，NCA材料的技術(shù)壁壘也很高，目前產(chǎn)能主要集中在日韓，我國量產(chǎn)較少。
"NCA電池在國內(nèi)也可以做，去年國內(nèi)某重點(diǎn)材料企業(yè)給日本松下供貨1000多噸。"上述業(yè)內(nèi)人士說。
但據(jù)記者了解，國內(nèi)NCA材料及其電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)起步較晚，目前有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn)，還有一些技術(shù)問題需要解決，并沒有形成批量生產(chǎn)及銷售。同時(shí)，生產(chǎn)材料受限，國外NCA材料市場主要為住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會社等壟斷。
業(yè)內(nèi)人士分析說，NCA電池在中國未能大量生產(chǎn)的深層次原因還在于，由于熱穩(wěn)定性較差導(dǎo)致電池的安全性下降，電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，這需要從電芯設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計(jì)。而從加工角度來說，NCA電池需要純氧環(huán)境、加工成本較高，在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10%以下，這些對國內(nèi)企業(yè)都存在很大挑戰(zhàn)。
基于技術(shù)、成本和補(bǔ)貼的因素，中國主要選擇了NCM路線，但這也并不代表NCA路線沒有新機(jī)會。
成本影響市場特斯拉未必是標(biāo)桿
盡管中國本土企業(yè)并不是造不出三元鋰電池，但特斯拉挑戰(zhàn)極限的三元鋰電池，并不一定是我國新能源汽車電池研究、生產(chǎn)的唯一目標(biāo)。
數(shù)據(jù)顯示，從不同電池材料類型來看，2017年1—12月三元鋰電池裝機(jī)量為16.04千兆瓦時(shí)，占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為17.97千兆瓦時(shí)，占比為49.29%;錳酸鋰電池裝機(jī)量為1.48千兆瓦時(shí)，占比為4.06%……
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在國家政策主導(dǎo)和市場環(huán)境加持下，我國鋰電池技術(shù)路線為磷酸鐵鋰和三元鋰電池并重。然而，即便在三元鋰電池的技術(shù)路線發(fā)展上，國內(nèi)動力電池制造廠家的選擇也有側(cè)重，選擇NCM路線者眾，而鮮有選擇特斯拉使用的NCA路線者。
NCA電池已經(jīng)大規(guī)模、成熟量產(chǎn)，且得到商業(yè)上的驗(yàn)證；而高能量密度的NCM電池，目前還未大規(guī)模量產(chǎn)。業(yè)界專家表示，兩者性能上比較接近，但高能量密度的NCM價(jià)格略便宜。所以，從性價(jià)比而言，NCM更符合我國市場。
"從某種意義上來說，其實(shí)是磷酸鐵鋰成就了中國的新能源汽車。從成本角度來說，磷酸鐵鋰更占優(yōu)勢，我們預(yù)測將來磷酸鐵鋰電池市場空間應(yīng)該比三元鋰電池更大。"楊續(xù)來告訴科技日報(bào)記者，現(xiàn)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢，得益于國家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊?，要求電池能量密度高、續(xù)航里程遠(yuǎn)。當(dāng)然，三元鋰電池?fù)碛懈叩谋饶芰亢捅裙β剩铣擞密嚨男枨?，但將來未必一定是市場主流?/span>
伴隨著燃料電池技術(shù)的突破，續(xù)航短、補(bǔ)給難等新能源汽車發(fā)展的瓶頸有望得到突破，燃料電池車也有望成為整個行業(yè)新的增長極。
燃料電池，通俗理解就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其燃料分為氫氣、甲醇、乙醇、甲烷等。目前國際國內(nèi)相對主流的是氫燃料電池，就是用氫氣作為燃料，既代替石油，也代替現(xiàn)在的鋰電池，用燃料電池代替發(fā)動機(jī)。
中國官方對燃料電池的研發(fā)一直給予較大的支持力度。早在2015年，官方就在高級別會議上明確表示要支持動力電池、燃料電池汽車等研發(fā)。而近年來，燃料電池車的研發(fā)也取得一系列進(jìn)展。
首先是一系列的技術(shù)升級?？屏h(yuǎn)2017財(cái)報(bào)顯示，過去一年科力遠(yuǎn)所屬國家研究中心在燃料電池膜電極、燃料電池大巴示范運(yùn)行等項(xiàng)目上取得重大進(jìn)展，各項(xiàng)指標(biāo)和性能均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
其次，在技術(shù)突破的同時(shí)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也不斷完善。家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會副主任陳洪俊稱，下一步國家標(biāo)委會將緊密圍繞氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)作為牛鼻子的引導(dǎo)作用，不斷健全氫能與燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)體系，大力推動標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與實(shí)施。
第三，行業(yè)從技術(shù)研發(fā)到市場應(yīng)用的推進(jìn)速度也在提升。據(jù)介紹，搭載“科力遠(yuǎn)芯”燃料電池大巴將于6月下旬交付整車，并在6月底在深圳示范上路運(yùn)行?？屏h(yuǎn)透露，此次應(yīng)用的落地，得益于其從2015年就開始進(jìn)行的燃料電池關(guān)鍵材料和組件國產(chǎn)化研究，以及針對燃料電池專用輔助電源及系統(tǒng)的開發(fā)。
在這種情況下，燃料電池車被寄望于成為新能源汽車未來發(fā)展新的增長極。
國金證券預(yù)判，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展良好，國產(chǎn)電堆技術(shù)突破，基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)步推進(jìn)，2017年燃料電池車已有1000輛以上，預(yù)計(jì)2020年將有萬輛以上，全產(chǎn)業(yè)鏈將迎來爆發(fā)。
