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(gè)國(guó)家和地區(qū)都依據(jù)自己的評(píng)估作了不同的選擇，對(duì)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(dāng)前整體情況看，日本和歐美國(guó)家主要側(cè)重于鋰電池和燃料電池，而我國(guó)由于考慮到資源優(yōu)勢(shì)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(guó)現(xiàn)階段政策扶持重點(diǎn)

在我國(guó)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(zhǔn)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(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)不同的技術(shù)階段，并給予分類管理。

按照國(guó)家規(guī)定，起步期的產(chǎn)品只能進(jìn)行小批量生產(chǎn)，且只在批準(zhǔn)的區(qū)域、范圍、期限和條件下進(jìn)行示范運(yùn)行，并對(duì)全部產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；發(fā)展期產(chǎn)品允許進(jìn)行批量生產(chǎn)，只能在批準(zhǔn)的區(qū)域、范圍、期限和條件下銷售、使用，并至少對(duì)20%的銷售產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(guó)，2010年12月31日前，裝備鋰電池的混合動(dòng)力和電動(dòng)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(dòng)力和電動(dòng)汽車可在全國(guó)銷售和使用。

專家認(rèn)為，之所以國(guó)家現(xiàn)在把發(fā)展重點(diǎn)從鋰電池轉(zhuǎn)變?yōu)殒嚉潆姵?，主要原因是，鎳氫電池的技術(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(jìn)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(yán)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(biāo)的實(shí)驗(yàn)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(duì)較高的成本也阻礙了其商用。

專家預(yù)測(cè)，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(shì)和速度來看，短期能夠兌現(xiàn)業(yè)績(jī)的只有鎳氫動(dòng)力電池，因?yàn)殒嚉潆姵丶夹g(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(rèn)為，鋰離子動(dòng)力電池不可能在2～3年內(nèi)取代鎳氫動(dòng)力電池，主要原因是鎳氫動(dòng)力電池便宜安全，已經(jīng)達(dá)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(shí)日。

據(jù)日本富士經(jīng)濟(jì)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(chǎng)份額，該機(jī)構(gòu)預(yù)估2009年車載用鎳氫充電電池的全球市場(chǎng)規(guī)模將比上年增長(zhǎng)23.7%，達(dá)到920億日元，但是2015年車載用鎳氫充電電池市場(chǎng)規(guī)模將降至550億日元。

市場(chǎng)需求可為鎳氫電池帶來2-3年高速增長(zhǎng)

鎳氫動(dòng)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(shí)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(shì)，但穩(wěn)定量產(chǎn)能力的不足和實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)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(dòng)力電池已歷經(jīng)實(shí)戰(zhàn)多年，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈都相當(dāng)完善，在短時(shí)間內(nèi)即可形成對(duì)整車的穩(wěn)定配套能力，因而仍可以一定時(shí)期內(nèi)在新能源汽車上廣為應(yīng)用。

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

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

綜合來看，國(guó)內(nèi)和出口兩方面的需求在減弱后，2012年后鎳氫動(dòng)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(guó)的車用電池生產(chǎn)企業(yè)中，具有鎳氫動(dòng)力電池生產(chǎn)能力的企業(yè)占多數(shù)，包括春蘭集團(tuán)、科力遠(yuǎn)、中炬高新、湖南神舟、凱恩股份等，其中春蘭集團(tuán)是國(guó)內(nèi)HEV鎳氫動(dòng)力電池技術(shù)的翹楚，市場(chǎng)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(chǎng)地位。

至于鋰電池，國(guó)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(shí)施中，預(yù)計(jì)2010年以后才能夠量產(chǎn)。

專家認(rèn)為，科技進(jìn)步日新月異，我國(guó)的車企及相關(guān)電池企業(yè)除了要推進(jìn)鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化之外，更應(yīng)該把目光放的長(zhǎng)遠(yuǎn)些，投入人力、物力進(jìn)行動(dòng)力鋰電池的研發(fā)，并保持對(duì)燃料電池的技術(shù)跟進(jìn)，為占領(lǐng)更廣闊的新能源汽車市場(chǎng)做好準(zhǔn)備。

鋰離子動(dòng)力電池盡管在2-3年內(nèi)難于取代鎳氫動(dòng)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(guó)際上新能源汽車及動(dòng)力電池研究和應(yīng)用最先進(jìn)的國(guó)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(dòng)力電池生產(chǎn)線，集中在 2010-2011年投產(chǎn)。日本富士經(jīng)濟(jì)認(rèn)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(guó)國(guó)內(nèi)的預(yù)料。前幾年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省就對(duì)燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時(shí)間表，其戰(zhàn)略目標(biāo)是：到2010年，日本使用的燃料電池汽車要達(dá)到5萬輛；2020年達(dá)到500萬輛；到2030年，要全面普及燃料電池汽車。

對(duì)于新能源汽車三大關(guān)鍵零部件電池、電機(jī)、電控，國(guó)內(nèi)企業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就是電池，對(duì)于電池性能、可靠性和產(chǎn)品功能等還在探索之中，遠(yuǎn)未達(dá)到量產(chǎn)水平。事實(shí)上，目前整個(gè)中國(guó)汽車行業(yè)都存在著電池瓶頸。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，無論是鎳氫動(dòng)力電池還是鋰離子動(dòng)力電池，要想贏得市場(chǎng)，必須具有較高的性價(jià)比。應(yīng)該從設(shè)計(jì)時(shí)就考慮整車和關(guān)鍵零部件的低成本開發(fā)。目前國(guó)內(nèi)從事車用動(dòng)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(yàn)，這些企業(yè)對(duì)車用電池的產(chǎn)品理念、開發(fā)流程、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)乃至成本計(jì)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(dòng)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(duì)汽車缺乏了解。要開發(fā)出適用于車用動(dòng)力電池使用環(huán)境、性能優(yōu)良的車用動(dòng)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(dòng)力電池企業(yè)與汽車企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立更為密切的合作。

那么，如何加強(qiáng)合作，提高車用動(dòng)力電池的性價(jià)比？專家認(rèn)為，首先，車用動(dòng)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(dòng)力電池企業(yè)要提供系統(tǒng)解決方案，加強(qiáng)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(hù)等，以集成包的形式向下游企業(yè)提供產(chǎn)品。第三，車用動(dòng)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(hù)和保養(yǎng)手段及方法，提高電池的使用壽命。第四，車用動(dòng)力電池企業(yè)應(yīng)充分利用“十城千輛”試點(diǎn)的契機(jī)，提升電池的生產(chǎn)工藝水平，以提高電池的一致性，并實(shí)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(dòng)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?yàn)殡姵氐幕厥諝堉递^高，通過電池回收可以進(jìn)一步降低用戶的使用成本。

上汽集團(tuán)董事長(zhǎng)胡茂元近來在多種場(chǎng)合表示，車企之間可以進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)。其中，胡茂元最希望達(dá)成的聯(lián)合研發(fā)就是“電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池”。實(shí)際上，上汽的電池合作已經(jīng)在進(jìn)行當(dāng)中。上汽新能源汽車事業(yè)部某位人士透露，與國(guó)外企業(yè)、國(guó)內(nèi)電池廠的合作都已經(jīng)開始，“不排除和整車廠的合作”。