車用電池研發(fā)方向及前景

在新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略中，世界各個國家和地區(qū)都依據(jù)自己的評估作了不同的選擇，對相關(guān)電池技術(shù)的研發(fā)及推廣采取了不同的扶持策略。從當前整體情況看，日本和歐美國家主要側(cè)重于鋰電池和燃料電池，而我國由于考慮到資源優(yōu)勢和技術(shù)的成熟程度，在新近發(fā)布的政策中偏重推廣鎳氫電池。

　　鎳氫電池成為我國現(xiàn)階段政策扶持重點

　　在我國工信部6月25日發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》中，根據(jù)新能源汽車整車、系統(tǒng)及關(guān)鍵總成技術(shù)成熟程度、國家和行業(yè)標準完善程度以及產(chǎn)業(yè)化程度的不同，將其分為起步期、發(fā)展期、成熟期三個不同的技術(shù)階段，并給予分類管理。

　　按照國家規(guī)定，起步期的產(chǎn)品只能進行小批量生產(chǎn)，且只在批準的區(qū)域、范圍、期限和條件下進行示范運行，并對全部產(chǎn)品的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控；發(fā)展期產(chǎn)品允許進行批量生產(chǎn)，只能在批準的區(qū)域、范圍、期限和條件下銷售、使用，并至少對20%的銷售產(chǎn)品的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控；成熟期產(chǎn)品與常規(guī)汽車產(chǎn)品的《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》管理方式相同，在銷售和使用上與常規(guī)汽車產(chǎn)品相同。

　　這意味著，在我國，2010年12月31日前，裝備鋰電池的混合動力和電動汽車將被限定銷售和使用區(qū)域，而使用鎳氫電池的混合動力和電動汽車可在全國銷售和使用。

　　專家認為，之所以國家現(xiàn)在把發(fā)展重點從鋰電池轉(zhuǎn)變?yōu)殒嚉潆姵兀饕蚴牵嚉潆姵氐募夹g(shù)比鋰電池更成熟，礦產(chǎn)資源更充足，未來能使新能源汽車更易進入到商業(yè)化階段。  “鎳氫——鋰電——燃料電池”產(chǎn)業(yè)化路徑

　　在常用的三種車載電池中，鉛酸電池由于嚴重的環(huán)境污染，早已退出主流應(yīng)用；鎳氫電池雖然是目前商用化主流，但是主要指標的實驗室數(shù)據(jù)均低于鋰電池，且理論上基本不存在提升空間；鋰電池盡管性能優(yōu)越，然而安全性尚不能得到保證，且相對較高的成本也阻礙了其商用。

　　專家預(yù)測，新能源汽車將朝著“鎳氫——鋰電——燃料電池”產(chǎn)業(yè)化路徑發(fā)展。從發(fā)展趨勢和速度來看，短期能夠兌現(xiàn)業(yè)績的只有鎳氫動力電池，因為鎳氫電池技術(shù)最成熟，未來3年內(nèi)仍將是新能源車的主流，之后鎳氫電池技術(shù)將和磷酸鐵鋰、氫燃料電池三分天下，5年后將逐漸被鋰電池及燃料電池所取代。電池巨頭松下和三洋也均認為，鋰離子動力電池不可能在2～3年內(nèi)取代鎳氫動力電池，主要原因是鎳氫動力電池便宜安全，已經(jīng)達到規(guī)模化生產(chǎn)。鋰電池還有課題需要繼續(xù)攻關(guān)，如安全性，因此商業(yè)化尚需時日。

　　據(jù)日本富士經(jīng)濟分析，鎳氫電池的主流地位將可延續(xù)至2011年，但是2011年之后鋰電池將逐漸侵蝕鎳氫電池的市場份額，該機構(gòu)預(yù)估2009年車載用鎳氫充電電池的全球市場規(guī)模將比上年增長23.7%，達到920億日元，但是2015年車載用鎳氫充電電池市場規(guī)模將降至550億日元。

　　市場需求可為鎳氫電池帶來2-3年高速增長

　　鎳氫動力電池在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈上的成熟性決定其將在一定時期內(nèi)與鋰電池共存，磷酸鐵鋰正極材料的出現(xiàn)使得鋰電池在性能和成本上都已取得優(yōu)勢，但穩(wěn)定量產(chǎn)能力的不足和實際運行檢驗的缺乏仍令部分新能源汽車廠商望而卻步；相比之下，鎳氫動力電池已歷經(jīng)實戰(zhàn)多年，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈都相當完善，在短時間內(nèi)即可形成對整車的穩(wěn)定配套能力，因而仍可以一定時期內(nèi)在新能源汽車上廣為應(yīng)用。

　　據(jù)業(yè)內(nèi)估計，鎳氫動力電池市場仍然有望獲得2-3年高速增長，在未來2-3年中，“十城千輛” 計劃、混合動力汽車的逐漸普及、出口海外市場等因素將為鎳氫動力電池市場需求帶來強勁的增長，而當鎳氫電池和鋰電池尚難分伯仲之時，鎳氫動力電池也將迎來短暫的高速增長期。

　　其中，我國已經(jīng)開展的“十城千輛”計劃將為鎳氫動力電池帶來首批市場需求。據(jù)估計，在“十城千輛”計劃中，將約有3200-4000輛新能源汽車（包括客車和乘用車）采用國產(chǎn)鎳氫動力電池，在三年內(nèi)帶來共計約為3.5-4.4萬千瓦時的鎳氫動力電池需求。

　　綜合來看，國內(nèi)和出口兩方面的需求在減弱后，2012年后鎳氫動力電池將逐漸被鋰電池所取代。

　　企業(yè)研發(fā)緊跟政策步伐

　　在我國的車用電池生產(chǎn)企業(yè)中，具有鎳氫動力電池生產(chǎn)能力的企業(yè)占多數(shù)，包括春蘭集團、科力遠、中炬高新、湖南神舟、凱恩股份等，其中春蘭集團是國內(nèi)HEV鎳氫動力電池技術(shù)的翹楚，市場占有率處于領(lǐng)先地位，中炬高新和湖南神舟也已具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和市場地位。

　　至于鋰電池，國內(nèi)大多數(shù)廠家都不具備大規(guī)模量產(chǎn)的能力，但相關(guān)生產(chǎn)規(guī)劃已在實施中，預(yù)計2010年以后才能夠量產(chǎn)。

　　專家認為，科技進步日新月異，我國的車企及相關(guān)電池企業(yè)除了要推進鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化之外，更應(yīng)該把目光放的長遠些，投入人力、物力進行動力鋰電池的研發(fā)，并保持對燃料電池的技術(shù)跟進，為占領(lǐng)更廣闊的新能源汽車市場做好準備。

　鋰離子動力電池盡管在2-3年內(nèi)難于取代鎳氫動力電池，然而，不容忽視的是鋰電池未來將取代鎳氫電池成為新能源汽車主流。從全球范圍來看，日本是目前國際上新能源汽車及動力電池研究和應(yīng)用最先進的國家，目前日本主要的汽車和電池企業(yè)紛紛投資建設(shè)車載鋰離子動力電池生產(chǎn)線，集中在 2010-2011年投產(chǎn)。日本富士經(jīng)濟認為，鋰離子電池將在2011開始逐步取代鎳氫電池，鋰離子電池作為未來的主流技術(shù)路線不容置疑。

　　如今，日本除了將重心轉(zhuǎn)移至鋰電池外，日本在新能源汽車的開發(fā)與使用上，尤其是在燃料電池汽車的開發(fā)與推廣方面，速度大大超出中國國內(nèi)的預(yù)料。前幾年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省就對燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時間表，其戰(zhàn)略目標是：到2010年，日本使用的燃料電池汽車要達到5萬輛；2020年達到500萬輛；到2030年，要全面普及燃料電池汽車。

　　對于新能源汽車三大關(guān)鍵零部件電池、電機、電控，國內(nèi)企業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就是電池，對于電池性能、可靠性和產(chǎn)品功能等還在探索之中，遠未達到量產(chǎn)水平。事實上，目前整個中國汽車行業(yè)都存在著電池瓶頸。

　　業(yè)內(nèi)人士認為，無論是鎳氫動力電池還是鋰離子動力電池，要想贏得市場，必須具有較高的性價比。應(yīng)該從設(shè)計時就考慮整車和關(guān)鍵零部件的低成本開發(fā)。目前國內(nèi)從事車用動力電池研發(fā)的企業(yè)基本上沒有汽車零部件生產(chǎn)的背景和經(jīng)驗，這些企業(yè)對車用電池的產(chǎn)品理念、開發(fā)流程、生產(chǎn)工藝設(shè)計乃至成本計算的方法均與汽車行業(yè)不一致，甚至差距很大。此外，車用動力電池行業(yè)的從業(yè)人員大多來自傳統(tǒng)電池行業(yè)，對汽車缺乏了解。要開發(fā)出適用于車用動力電池使用環(huán)境、性能優(yōu)良的車用動力電池，需要了解更多與汽車有關(guān)的專業(yè)技能。因此，車用動力電池企業(yè)與汽車企業(yè)應(yīng)當建立更為密切的合作。

　　那么，如何加強合作，提高車用動力電池的性價比？專家認為，首先，車用動力電池企業(yè)應(yīng)尋求技術(shù)上的突破，從原理上解決電池的可靠性問題，并提高電池的使用壽命、降低電池的損耗和發(fā)熱。其次，在應(yīng)用層面上車用動力電池企業(yè)要提供系統(tǒng)解決方案，加強與整車企業(yè)的溝通和協(xié)調(diào)，從提供電池單體向提供電池包轉(zhuǎn)變，包括電池成組、冷卻、防護等，以集成包的形式向下游企業(yè)提供產(chǎn)品。第三，車用動力電池企業(yè)不但要向下游企業(yè)提供產(chǎn)品，還要向下游企業(yè)提供服務(wù)，為下游企業(yè)及最終用戶提供電池維護和保養(yǎng)手段及方法，提高電池的使用壽命。第四，車用動力電池企業(yè)應(yīng)充分利用“十城千輛”試點的契機，提升電池的生產(chǎn)工藝水平，以提高電池的一致性，并實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。第五，在現(xiàn)階段，車用動力電池企業(yè)應(yīng)研發(fā)電池回收技術(shù)，提供電池回收服務(wù)。因為電池的回收殘值較高，通過電池回收可以進一步降低用戶的使用成本。

　　上汽集團董事長胡茂元近來在多種場合表示，車企之間可以進行聯(lián)合研發(fā)。其中，胡茂元最希望達成的聯(lián)合研發(fā)就是“電動汽車的動力電池”。實際上，上汽的電池合作已經(jīng)在進行當中。上汽新能源汽車事業(yè)部某位人士透露，與國外企業(yè)、國內(nèi)電池廠的合作都已經(jīng)開始，“不排除和整車廠的合作”。