新能源汽車及其電池的發(fā)展簡介

一、混合動力車

2006年，混合動力車的市場份額占日本全部新能源汽車銷量的94.2%。

美國2001—2007年混合動力汽車銷售數(shù)據(jù)來看，其復(fù)合增長率達到58.4%，處于高速增長期。奧巴馬就任后宣布，到2015年，美國混合動力汽車的保有量將超過100萬輛。

萬鋼：“到2012年，國內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車將是節(jié)能與新能源汽車。”照此推算，2008年中國汽車產(chǎn)量約為930萬輛，即使2012年產(chǎn)量增至1000萬輛，新能源汽車也將達到年產(chǎn)100萬輛的規(guī)模。按每輛混合動力轎車電池成本5萬元，正極磷酸鐵鋰材料50公斤，負(fù)極材料40公斤，電解液40公斤計算。100萬輛混合動力汽車將帶動5萬噸正極材料，4萬噸負(fù)極材料，4萬噸電解液的需求。而如果按客車計算，這一數(shù)值還將提高3倍——每輛混合動力客車的電池需求是轎車的4倍。目前，中國汽車保有量已達到6289.3萬輛，如果未來每年有10%的車輛更換動力電池，又將創(chuàng)造出一個更具想象空間的市場。

科技部“十城千輛”計劃最直接的受益者之一莫過于福田汽車的歐V客車，其與北京公交集團簽訂了800輛混合動力客車整車及底盤的采購協(xié)議，這也是迄今國內(nèi)數(shù)量最大的一筆新能源汽車采購訂單。

福田集團北京客車分公司副總經(jīng)理劉國強透露，目前福田混合動力客車已形成了2000臺/年的整車加底盤的產(chǎn)能，占?xì)WV客車總產(chǎn)能的四成，2009年產(chǎn)量預(yù)計為1200臺。“2009年客車計劃總銷量3950臺，混合動力客車將占到近30%。”劉國強表示，現(xiàn)階段新能源客車的推廣一定要有政府支持。“車輛運營企業(yè)購買混合動力客車仍有顧慮，如能否通過節(jié)能收回額外投資？能否維持運營等？”歐V普通客車約為40萬元/輛，而混合動力客車為90萬元/輛，純電動客車則為150萬元/輛，政府此次對混合動力客車的補貼為25-30萬元/輛。按此標(biāo)準(zhǔn)，車輛運營企業(yè)購買混合動力客車至少要比普通客車多付出20萬元。

在電機制造環(huán)節(jié)上，中國南車下屬的南車株洲電力機車研究所有限公司的技術(shù)最成熟，“發(fā)源于動車組的技術(shù)，比較可靠，大部分汽車廠商在關(guān)鍵部件選購上都用其產(chǎn)品。”在電池采購上，福田的歐V客車目前采用的是日本日立車輛能源公司的錳鋰電池。

二、電池

雖然鎳氫電池由于技術(shù)成熟度和成本上的優(yōu)勢，在短期內(nèi)仍將是混合動力汽車的首選動力，但由于其比能量低和記憶效應(yīng)的缺點，在成本問題解決后，鋰電池將成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的主要動力選擇。

鋰電池成本之所以高于鎳氫電池，主要原因就在于其正極材料使用的是以貴金屬鈷為原料的鈷酸鋰，錳酸鋰和磷酸鐵鋰由于成本優(yōu)勢更為明顯，正逐步成為鋰電池的主要發(fā)展方向。也即，鋰電池之戰(zhàn)主要在錳酸鋰與磷酸鐵鋰之間展開。

磷酸鐵鋰的成本也要低于錳酸鋰。但其致命弱點則是“導(dǎo)電性”不好，目前解決這一問題的主流技術(shù)有用導(dǎo)電碳包覆顆粒、用金屬氧化物包覆顆粒、用納米制程讓顆粒微粒化等。若該問題得到有效解決，磷酸鐵鋰的巨大優(yōu)勢將促其成為車用電池的首選材料。

目前，國內(nèi)在錳鋰電池生產(chǎn)領(lǐng)域，中信國安下屬子公司盟固利研發(fā)的動力錳鋰電池，已通過國家安全檢測，并經(jīng)過兩三年示范運行，成為配套2008年北京奧運會電動汽車的唯一電池。

磷酸鐵鋰電池方面，除比亞迪外，比克電池也有生產(chǎn)。此外，咸陽偏轉(zhuǎn)控股子公司咸陽威力克技術(shù)也相對成熟，但缺乏資金批量生產(chǎn)。

在錳鋰電池中，二氧化錳比較活躍，高溫狀態(tài)下氧化為四氧化三錳，過程中有可能存在安全隱患。

但是，錳鋰電池對溫度環(huán)境要求較高，55攝氏度以上就不能工作了，需要用空調(diào)系統(tǒng)冷卻。值得欣慰的是，在廣東行駛的30輛混合動力客車，并沒有出問題。

目前國內(nèi)車用鋰電池組裝技術(shù)并不成熟，關(guān)鍵問題是沒有成熟的電源管理系統(tǒng)，如果一節(jié)單體電池?zé)龤В麄€電池組都有燒毀的危險。目前看來，解決這一問題是解決中國汽車鋰動力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重中之重。據(jù)介紹，福田歐V混合動力客車的鋰電池電源管理的關(guān)鍵技術(shù)是由美國易登公司提供。

車載動力電池的成本占混合動力汽車總成本的30%-50%，是產(chǎn)業(yè)鏈中利潤最豐厚的環(huán)節(jié)，但目前國內(nèi)能夠真正工業(yè)化生產(chǎn)汽車動力電池的廠家?guī)缀鯖]有。

國內(nèi)呼聲最高的比亞迪公司聲稱，該公司2015年實現(xiàn)汽車產(chǎn)銷量中國第一、2025年全球第一。王傳福表示，2020年將是電動車的天下，比亞迪掌握了電動車的核心技術(shù)。

如果世界原油價格繼續(xù)下跌，原油進口成本降到20美元附近，汽油價格估計也要2元/升左右，加上0.8元的稅，實際成本要2.8-3元/升，即便未來汽車百公里耗油量達到5升，成本也要15元以上。而目前電動汽車百公里耗電量是16度，按照每度電0.7元計算，成本不過10元。

這并沒有考慮電池成本。但由于鋰電池技術(shù)的進步，電池組循環(huán)壽命已超過1000次，每千瓦時電池的成本低于3000元。鋰電汽車在10年內(nèi)用電成本約為1萬元。傳統(tǒng)燃油車在10年內(nèi)的加油費用至少8萬元。即使10年內(nèi)更換一次電池，使用成本多花7.2萬元，總共8.2萬元。兩種車的使用成本基本相同。

三、電池材料

1、磷酸鐵鋰

2000年左右，有機構(gòu)發(fā)現(xiàn)在磷酸鐵鋰表面包裹一層碳后可以改善導(dǎo)電性。2002年，麻省理工學(xué)院的幾個教授發(fā)現(xiàn)在鋰的位置上摻雜高價位元素，可以大幅度提高電導(dǎo)率，基本與鈷酸鋰和錳酸鋰相當(dāng)。美國的A123公司便是建立在此合成技術(shù)專利基礎(chǔ)之上。

此外，美國Valence公司提出了三價鐵碳熱還原合成磷酸鐵鋰的方式。

中國磷酸鐵鋰的合成方式也不同，如比亞迪磷酸鐵鋰電池正極材料的供應(yīng)商天津斯特蘭公司，磷酸鐵鋰正極材料是由碳酸鋰、磷酸二氫氨、草酸亞鐵合成。其路徑是不摻雜高價位元素，而是將鋰減少，留出鋰的空位，進一步提高了導(dǎo)電性。

斯特蘭曾就專利的使用問題與國外機構(gòu)多次磋商，其總經(jīng)理段鎮(zhèn)忠介紹，“從目前談判的情況看，我們磷酸鐵鋰的合成技術(shù)不侵權(quán)，從化學(xué)上來說，只要磷酸鐵鋰的分子式一公開，有化學(xué)常識的人都可以去合成。所謂侵權(quán)是指使用磷酸鐵鋰作為電池材料。”據(jù)介紹，現(xiàn)在國際上專利權(quán)的訴訟點是，“將磷酸鐵鋰材料用在電池生產(chǎn)上”。從2000年開始，圍繞這一專利問題，有好幾個官司在訴訟。

全球磷酸鐵鋰電池正極材料的主要生產(chǎn)廠商來自于美國的Valence、A123和天津斯特蘭。兩家美國公司合計產(chǎn)能在1000噸左右，生產(chǎn)基地都在中國，但都不對國內(nèi)客戶提供電池材料。

2008年，斯特蘭將具備2000噸/年的產(chǎn)能，成為全球第一的磷酸鐵鋰電池正極材料供應(yīng)商。同時計劃在2010年將產(chǎn)能擴張到4000噸/年。

此外，煙臺卓能、北京鋰先鋒、蘇州恒正、北大先行、合肥國軒、深圳貝特瑞、新鄉(xiāng)華鑫、新鄉(xiāng)創(chuàng)佳等公司都在從事磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)，但產(chǎn)能難與斯特蘭相比。

段鎮(zhèn)忠介紹，2007年全球磷酸鐵鋰正極材料的需求只有700噸，2008年增長到1800噸。從新能源汽車發(fā)展帶動的增量上來看，每輛混合動力轎車需用磷酸鐵鋰正極材料50-100公斤，純電動轎車和混合動力客車需用磷酸鐵鋰材料200公斤左右。一輛電動自行車的磷酸鐵鋰用量是1公斤，按2008年2000萬輛的銷量計算，如果鉛酸電池全部被磷酸鐵鋰電池替代，則磷酸鐵鋰材料需求每年將增加兩萬噸。段鎮(zhèn)忠認(rèn)為，未來磷酸鐵鋰最大的需求會來自于太陽能、風(fēng)力、水力的大型儲能設(shè)施，“要比電動自行車、電動汽車的用量大多了，而目前還在用鉛酸電池。”

2010年國內(nèi)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化的初期，磷酸鐵鋰的年需求量將超過1.5萬噸。而根據(jù)A123的預(yù)測，到2010年，全球磷酸鐵鋰的供給缺口將達到10萬噸，嚴(yán)重供應(yīng)短缺。

2、負(fù)極材料

與正極材料相比，負(fù)極材料占鋰電池成本比重較低，而且國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，行業(yè)前三甲企業(yè)是深圳貝特瑞、上海杉杉、長沙海容，基本能夠滿足國內(nèi)市場的需求。

深圳貝特瑞是國內(nèi)鋰電池碳負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)制定者。其碳負(fù)極材料產(chǎn)能是6000噸/年，價格為6萬元/噸左右，市場占有率高達80%，居全球第二。客戶包括松下、日立、三星、TCL、比亞迪等130多家廠商。2008年，貝特瑞收購了天津鐵誠公司，使其碳負(fù)極材料成本下降30%。

杉杉股份是貝特瑞的一大競爭對手。杉杉股份在1999年開始涉足電池負(fù)極材料時采用CMS（中間相炭微球）技術(shù)，之后為降低成本轉(zhuǎn)用人工石墨和天然石墨，此后，因為電池循環(huán)放電次數(shù)不高，又回到了CMS的技術(shù)上。目前，杉杉股份的CMS價格每噸在10萬元以上，年產(chǎn)能為1200噸。

3、電解液

除杉杉股份外，國內(nèi)主要生產(chǎn)電解液的企業(yè)還有華榮化工、珠海賽緯電子、天津金牛、汕頭金光、廣州天賜。

華榮化工、珠海賽緯電子定位高端市場，其他企業(yè)只能做中低端市場。

電解液主要原材料為六氟磷酸鋰，占電解液成本的50%左右，其生產(chǎn)成本為10萬元/噸，售價為40萬元/噸，毛利率高達75%，國內(nèi)卻沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)。目前市場被關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、SUTERAKEMIFA、森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷。

江蘇國泰控股子公司華榮化工是全國最大的鋰電池電解液生產(chǎn)商。據(jù)華榮化工董事長蔣德生介紹，2008年實際產(chǎn)量3000噸，是第二名的兩倍。到2010年產(chǎn)能達到5000噸/年，有可能成為全球最大的生產(chǎn)企業(yè)。

鋰電池對電解液要求比較高，但目前用量卻很少。比如一塊手機電池只用3克，比重很小，2000噸電解液可供生產(chǎn)6億塊手機電池。汽車動力電池可就不一樣了，一輛車就要40公斤。

4、碳酸鋰

磷酸鐵鋰中的鋰含量約為4.4%，碳酸鋰中的鋰含量為18.9%，以此推算生產(chǎn)1噸磷酸鐵鋰所需的碳酸鋰為0.23噸。相對于政府規(guī)劃，假設(shè)車載電池全部為磷酸鐵鋰電池，2012年磷酸鐵鋰需求達到5萬噸，則需要碳酸鋰1.15萬噸，加上其他行業(yè)，總需求不超過3萬噸，相對于國內(nèi)產(chǎn)能，該行業(yè)在2012年之前都是過剩的。

國內(nèi)碳酸鋰資源目前主要被中信國安、西藏礦業(yè)掌控，但這兩家企業(yè)只限于工業(yè)級碳酸鋰，電池級碳酸鋰則由天齊鋰業(yè)、尼科國潤供應(yīng)，其中天齊鋰業(yè)技術(shù)最成熟，是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者，約占國內(nèi)60%的市場份額。斯特蘭的碳酸鋰原料便來自電池級碳酸鋰廠商。

5．隔膜材料

隔膜是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，毛利率維持在70%以上，占鋰電池成本的20%-30%。隔膜價格居高不下，也是影響鋰電池應(yīng)用的重要原因之一。國內(nèi)能生產(chǎn)隔膜的企業(yè)僅有星源科技、金輝高科兩家技術(shù)相對成熟，市場供應(yīng)量嚴(yán)重不足，大部分依賴進口，市場主要被日本旭化成工業(yè)、東燃化學(xué)，及美國Celgard把持。隔膜具有典型的“高技術(shù)、高資本”特點，而且項目周期很長，投資風(fēng)險較大，國內(nèi)企業(yè)的投資熱情并不高。