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深度观察:电动汽车电池之困
在 2011-01-18 发布
备受关注的《节能与新能源汽车产业发展规划(2011年~2020年)》即将出台,从目前透露出的《规划》细则看,中央财政将投入上千亿元,支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广。未来我国将最终实现插电式混合动力汽车和纯电动汽车的产业化。然而,电动汽车的产业化、市场化,都离不开动力电池的支撑,如果动力电池的发展陷入困局,电动汽车将很难跑得更快更远。

  1月12日,浙江省杭州市,首批电动出租车整装待发。

  “本月底,我们在杭州或许就可以坐上电动出租车了。”杭州一座电动汽车充电站的工作人员对此充满期待,“数家整车企业标准电池互换的技术问题已得到解决,车子跑起来不用担心电池充电的问题。”

  眼下,电动汽车产业已经开跑,但产业要跑得快,电池是一大关键。

  行业标准:千呼万唤不出来

  “现在谁也没看清楚市场,汽车厂商、电池厂商、运营公司,大家都在各自为政。”中国化学与物理电源协会秘书长刘彦龙把电动汽车电池市场形容成“军阀混战”。电动汽车要实现产业化,电池标准化必然要先行,但其标准化方案迟迟未定,引得整个产业链条翘首以待。

  普天海油的难题

  与杭州充电站工作人员的乐观期待不同,1月12日,说起“电池”,普天海油有关负责人倒出的是一肚子苦水。这是一家以电池租赁为主要业务的电池运营商,电池标准未确定是其面临的最大难题。

  “不同厂家、不同车型的电池不仅形状千奇百态,而且在纯电动汽车中的安装方式也各不相同。”这位负责人感慨,“电池厂商、汽车厂商目前各自为政,电池生产没有统一的标准。因此要在两三分钟内快速实现电池更换是一个非常复杂的工程。”

  他觉得,电动汽车电池标准不统一不仅使电池运营商经营艰难,而且已经成为电动汽车推广的“软肋”。由于国家相关标准尚未出台,这意味着,无论是电动汽车企业还是电池企业,当前的研发都具有一定的“临时性”。

  “现在无论是电动汽车厂商还是电池厂商都没有利润可言,都处于产品前期推广阶段。”吉林高新电动汽车有限公司综合管理部部长凌颖良对记者坦言,他所在的公司自研发电动汽车到现在仍未实现盈利。

  但处于亏本状态的并非仅此一家。据凌颖良介绍,目前,国内大大小小的电池厂商超过400家,其中很多是2010年新成立的企业。由于没有统一标准,无法形成大规模市场,电动汽车电池厂商基本都还处于赔钱阶段。

  “企业看好新能源汽车发展,花巨额投资设备以占领市场先机无可厚非,然而要结束企业亏本现状,实现盈利必须要推行电动汽车产业化,这始终绕不开电池标准的尽快出台。”凌颖良说。

  电池和汽车,谁是“中心”?

  2010年以来,相比其他材料,能量密度高、瞬间爬坡和续航能力强的锂动力电池成为更多生产厂商的选择。但作为国内最大的锂电池制造企业,天津力神公司目前仍持观望态度。“我们与汽车厂商的合作也只是停留在浅层,即对方需要什么,我们就提供什么。”力神动力电池市场销售部部长施云海在接受本报记者采访时说,“我们希望一个可操作的、成熟的模式尽快出台。现在企业所做的产品若与日后的国家标准不符,对相关产业链的更改将造成企业人力、财力的巨大浪费。”

  普天海油相关负责人则担忧,联合众多汽车厂家和电池制造商来对目前市场中的上百种电池进行有序的排列组合和标准化布置,说服制造企业将电池统一做成标准化的模块,这将是一个非常耗费精力的工作。

  “实际上,电动汽车电池相关标准本来应该在2010年下半年就出台,但却迟迟没有露面。”清华大学化学院教授、资深电池专家邱新平对本报记者解释道,“这其中的重要原因之一是,按照目前国内的电池技术来看,制定标准困难很大。”

  邱新平说,我国电动汽车的研发顺序与国外相比,是颠倒过来的。

  “例如在德国,他们的思路是以电池为中心,根据电池的特性来制造车。为了发挥电池的最大特性,他们尽量将整车的重量降下来。”他举例说,“德国汉高化工厂开发了一款汽车大梁,成年人用一根手指头就能拎起来。”

  而在我国,目前仍是根据车的需求来制造电池。“先是把燃油发动机拿掉,然后把电机、电池装进来。这样一来,电池规格很难统一,标准制定难度很大。”邱新平说,“譬如采用锂电池体系这个方向是明确的,但是做成什么标准的电池,我们却无从得知。”

运营模式:标准欠缺难推广

  在电动汽车的运营模式中,更换电池被一致看好。然而,换电池也面临不少难题:电池的规格、型号、形状要求一致,尤其在电池的寿命上,如果不过关,换电池模式很难推广。

  电池寿命决定运营模式?

  目前,国内的电动汽车生产厂商分为两派:比亚迪主张充电,众泰、奇瑞等主张换电池。国家电网公司近期宣布,主张以换电为主、插充为辅的运营模式。

  “理想的运营模式就是使更换动力电池像换煤气罐一样方便。”邱新平主张换电池,“电动汽车到了充换电站,工作人员把旧电池拿出来,新电池装进去,整个过程也就一两分钟。”他认为特别是在高速路上,采用换电池的方式能够节省时间,更为合理。

  “采用换电模式,首要的就是电池寿命要长。只有换电池站的电池与车主的电池能量储存差距不大,车主才愿意更换,如果电池质量参差不齐,尤其是不同电池的寿命长短不一样,换电池方式肯定推行不下去。”邱新平说。

  据邱新平介绍,目前国内质量比较好的动力电池寿命在3年左右,循环充放电次数在2000~3000次,而国外有实验证明,电池寿命能达到10~15年。“电池寿命短带来的直接弊端就是更换频繁、成本加大。目前我们只能做到先让电动车跑起来,还没有更多考虑电池寿命问题。”施云海表示。

  汽车厂商的小算盘

  除此之外,如果电池规格不统一,换电池模式也只是“空中楼阁”。尽管认为换电池模式是电动汽车运营模式的终极目标,但在刘彦龙看来,目前电动汽车电池型号统一的可能性并不大,这与各汽车厂商的利益之争不无关系。汽车厂商在运营模式上可能另有一把算盘:希望消费者买我的车,并由我提供各种规格的电池。记者采访天津市捷威动力工业有限公司时,营销部部长袁定凯介绍道,目前公司主要生产奇瑞和二汽等汽车厂商所需的电动汽车电池。

  其合作模式是根据每个车厂不同的订单来生产不同规格的电池产品,这些电池产品的型号、容量、形状等都不一致,很难进入换电池模式的环节。

  建立何种运营模式,对电动汽车的推广至关重要。中国工程院院士、锂电池材料专家陈立泉建议,应该建立一种新的商业运作模式,成立多个专门的电动汽车运营公司。国家的补助应该给这些公司,以此来推动基础设施建设。如此,汽车厂商就能专心生产汽车,而维护基础设施、管理换电充电等服务则由运营公司来进行。

  “建立理想的运营模式,就得有大公司挑头,对电池标准化进行引导。”刘彦龙说。“在电池寿命还不能保证的情况下,谁来做这个都是有很大风险的,终究还是要高提电池性能。”

性能提升:需要更多支持

  “高品质的电池性能对运营模式有重要影响。”邱新平说,市场期待电池拥有更长的巡航距离、更久的使用寿命、更低的生产成本。但国内电池材料供给缺乏稳定性,国产电池生产设备自动化程度不高,加之传统电池厂商高端市场利润的降低,动力电池性能快速提高,需要更多支持。

  电池性能不给力

  “提高电池性能最难的一点是延长寿命。我们差得还太远。”邱新平很感慨。

  刘彦龙总结,国内外在锂离子动力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。

  据中国经济信息促进委员会透露,电动汽车成本有三分之二在电池上,以现有的电池品质来说,两三年就要换电池,使用成本太高,根本无法推广。但如果电池寿命是15年,每年摊下来的成本就少了很多。

  邱新平介绍说,根据目前锂离子动力电池研发情况,可将锂离子动力电池分为三代:

  国内目前生产的磷酸铁锂、锰酸锂电池是第一代动力电池,但由于寿命短,只能供给样车,不能真正进入市场批量化生产。真正能够进入市场的,是最少有十年寿命的第二代锂电池。

  邱新平认为,从第一代过渡到第二代,技术路线是明确的,最重要的是解决寿命问题。因此,“开展有关电池寿命指标确认、技术设计和试验验证是关键点之一,否则动力电池很难以产业面貌进入新能源汽车市场。”

  动力电池寿命短的主要原因在于电池生产的可靠性、一致性不高。“我们能生产出来单体性能较高的产品,循环寿命能达到2000次以上。但是单体电池做成系统后寿命可能就降到了1000次。这与我国电池材料供应、生产设备有很大关系。”刘彦龙说。

  据了解,在我国,北大先行、天津巴莫、湖南杉杉、湖南瑞祥等公司供应正极材料,天津的斯特兰公司供应磷酸铁锂,但由于产业规模比较小,国内的磷酸铁锂电池还不能达到很好的稳定性,而进口磷酸铁锂稳定性高一些,但是成本始终降不下来。

  此外,国内装备制造业的不给力也是电池在可靠性、一致性上无法满足要求的原因。

  “电池生产商最后交付的是一个电池组,这还要求企业具有组合装配线技术。国内高精度的生产设备还比较缺乏,很多企业还在走制造业发展老路,更多依靠成本相对低廉的劳动力,而缺少智能化、自动化程度较高的生产设备,这将导致单体电池质量一致性无法得到保证。”施云海说。

  期待更多配套政策

  材料稳定性好、设备精准度高,是保证单体电池性能的重要因素,再加上先进的系统集成、组合技术、电子控制技术,这样形成电池的系统性能才会达到更高水平。捷威动力营销部部长袁定凯说:“到目前为止,我们已投入5亿元人民币购买国际一流的电池生产线,但现在还没有达到规模化生产,没有盈利。”

  “如果电池的成品不能满足严格的要求,成本降不下来,自动化设备投入相对太大,不是所有厂商都能有足够实力抵御这个风险。”刘彦龙告诉记者。

  据了解,2010年,在国际电池市场上,中国企业过得并不舒坦。刘彦龙说,去年一年,韩国企业不断扩大规模,创新技术。加上韩元贬值,韩国产品在品质提高的同时,成本有所降低,日本亦如此。而受劳动力成本上升、人民币汇率提高等因素影响,国内电池产品在国际市场上的优势越来越不明显。“这直接导致国内市场价格竞争更为残酷,大家都在拼价格而不是拼技术,这种无序竞争情况下的行业发展是畸形的。”刘彦龙对此很担心。

  传统电池厂商认为,要提升电池性能,电池产业需要更多支持。

  此前,工信部牵头草拟的《新能源汽车产业发展规划》提出,未来10年我国政府将投入1000亿元用于打造新能源汽车产业链。其中300亿元用于支持新能源汽车示范推广,100亿元用于扶持核心零部件产业发展。

  “美国政府仅2010年就提供24亿美元支持电动车动力系统开发研究,涉及电池材料、系统集成、电池回收等各个方面。”刘彦龙说,“我国目前自动化生产设备、材料研究等电动汽车基础研究资金短缺,国家在市场推广方面给予的支持比较多,而对电动汽车核心部件的支持相对较少。”

  目前,电动汽车厂商、电池厂商以及运营商都在期待破解电池困局,以取得长远发展。

  刘彦龙说:“我国汽车动力电池产业处于产业阶段的初期,如果动力电池发展起来了,将会创造更多的市场机会。但是,没有一定的研发、规模及资金支持,动力电池很难获得长足发展。国内电池行业的发展,还有很长的路要走。”

产业跑得快标准须先行

  “跑得最快的人也许栽的跟头更大,我们只能保持观望。”捷威动力道出了动力电池行业的困惑与无奈。虽然如此,自新能源汽车产业起跑以来,动力电池行业已吸引了众多“钱潮”涌入,这给了近两年在国际高端市场占有率降低的传统电池厂商一个新机遇。同时,不少实力雄厚的汽车厂商整合电池厂商,以取得技术核心竞争力。

  链条上的每一个参与者都想跑得更快,然而国家标准的缺失,使不少生产厂商都在感叹:“标准晚出来一天,就在浪费一天的钱”,众多生产厂商想要批量生产,却又举步维艰。由于国家标准的缺失,动力电池厂商的产品理念、开发流程、生产工艺设计乃至成本计算的方法均需与汽车厂商磨合,汽车厂商与运营公司之间也存在无法对接的困难。同时,标准缺失使得行业内的洗牌无法进行,没有了优胜劣汰的市场规则,也就没有行业快速发展。

  本应在去年下半年就出台的国家标准至今仍旧“犹抱琵琶半遮面”,尽快出台电池国家标准,已成为产业链上众多厂商的新年期待。据有关人士透露,因标准难以确定而一推再推的《节能与新能源汽车产业发展规划(2011年~2020年)》,最快将于今年3月出台。作为我国未来十年新能源汽车产业发展的纲领性文件,这一规划涵盖了新能源汽车技术研发、新能源汽车产业化等内容及具体的发展目标、产业布局、保障措施等,这对于电池市场来说无疑是一个利好消息,同时,国家已经开始评审关于充电和换电池的通行协议,其中包括换电的标准、充电的标准等。这些标准的确立,对电动车的发展具有重要意义。

  新能源汽车产业要跑得快,标准必须先行,我们期待动力电池能真正成为新能源汽车产业的发动机。

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