電動(dòng)化推動(dòng)電池與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)變革

作者 / 呂理舜 集邦咨詢(xún)新能源研究中心(EnergyTrend)資深研究經(jīng)理(臺灣)

摘要：新能源汽車(chē)的電動(dòng)化，目前從上游材料到電池芯來(lái)看，隨著(zhù)大環(huán)境的投入將產(chǎn)生更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的供應排擠效應，這將會(huì )使汽車(chē)電池及終端產(chǎn)生新的發(fā)展方向。

市場(chǎng)概況

　　自2016年各國車(chē)企相繼公布其燃油汽車(chē)停售時(shí)間表，到2017年美國特斯拉電動(dòng)車(chē)以及中國臺灣Gogoro使電動(dòng)車(chē)步入平民化的時(shí)代，電動(dòng)車(chē)不再像過(guò)去那樣，以標榜形象與營(yíng)銷(xiāo)為宣傳目的，而是更加實(shí)際地貼近生活。雖然短期市場(chǎng)的關(guān)注點(diǎn)是特斯拉能否在規劃時(shí)間內順利量產(chǎn)，但是電動(dòng)車(chē)的發(fā)展，對于汽車(chē)主機廠(chǎng)而言，已是無(wú)法避免的趨勢。近年來(lái)，中國通過(guò)各種獎懲制度與產(chǎn)業(yè)整合，讓電動(dòng)車(chē)成為人們生活中的一部分。同時(shí)，電動(dòng)車(chē)與充電樁建設也促使鋰電池種類(lèi)，乃至于電池材料領(lǐng)域發(fā)生巨變，本文將在此基礎上逐一點(diǎn)出。

新能源乘用車(chē)滲透率將快速提高

　　新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)很大的動(dòng)力來(lái)源于政策的補貼。政策首先推動(dòng)公有汽車(chē)的使用情景，即：B2B應用。在初期，客車(chē)、物流車(chē)的滲透率會(huì )遠高于私家車(chē)與乘用車(chē)。雖然目前私家車(chē)/乘用車(chē)的滲透率依舊小于5%，但是隨著(zhù)政策扶持的影響，下半年到明年初，私家車(chē)、乘用車(chē)的滲透率會(huì )有很快的提升。另外，物流車(chē)、客車(chē)將趨于飽和，同比成長(cháng)性也將逐年不如私家車(chē)、乘用車(chē)。具體新能源車(chē)在不同車(chē)型的滲透率對比如圖1所示。

三元電池持續精進(jìn)

　　電池方面，2017年以前，動(dòng)力電池的需求主要是客車(chē)這一類(lèi)的固定運行路線(xiàn)車(chē)輛，客車(chē)本身的體積大，高能量密度對其而言不是最優(yōu)先的選擇，為了在成本與壽命上取得平衡，目前客車(chē)用電池以鋰鐵電池居多。

　　三元材料基本上壟斷了物流車(chē)和乘用車(chē)市場(chǎng)。其中，乘用車(chē)滲透率將會(huì )從2018年開(kāi)始快速提升，可以預期三元材料在市場(chǎng)上的需求。隨著(zhù)中國的政策推動(dòng)、間接引導整體市場(chǎng)對應能源車(chē)輛的規劃，乘用車(chē)電池的用量將快速提升，三元電池整體的滲透率與成長(cháng)性將會(huì )遠高于鋰鐵電池。

　　此前，為提高能量密度需要，電池中添加了大量的鈷金屬，這增加了電池成本。另外，動(dòng)力產(chǎn)品提高電壓唯一的做法就是提高鎳金屬的比重，同時(shí)也使鎳金屬易吸水，影響良率，從而增加電池芯生產(chǎn)制程的難度?？偠灾?，為了提升能量密度并維持材料的價(jià)格優(yōu)勢，唯有通過(guò)提升電池芯廠(chǎng)的制程能力，才能滿(mǎn)足新能源車(chē)對能量密度需求的長(cháng)期進(jìn)程。目前國內電池市場(chǎng)有內需的支撐，年底很多家會(huì )從532往622配比的三元材料路線(xiàn)邁進(jìn)(如圖2)，而日韓電池廠(chǎng)則是從622配比往811邁進(jìn)，預計整個(gè)動(dòng)力電池市場(chǎng)的單位價(jià)格表現，將隨著(zhù)配方的能量密度拉升價(jià)格繼續往下，性?xún)r(jià)比因此持續提高，提升更多的動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)滲透率。

基礎建設刺激高功率密度電池市場(chǎng)

　　除了往高能量密度發(fā)展以外，還有另外一種方向，即高功率密度鋰電池。隨著(zhù)基礎充電設備建設的補貼政策陸續出臺，充電環(huán)境將逐漸成熟，公共區域或私人停車(chē)場(chǎng)、新建成的建筑內部，都有一定的充電樁設置配比，基于此，2018-2020年，隨著(zhù)充電環(huán)境的普及，固定路線(xiàn)行駛的汽車(chē)本身無(wú)需配備太多的電池，對于車(chē)重、續航力和成本都會(huì )減少一定的負擔，將是市場(chǎng)的另一種選擇。電池在不同階段發(fā)展需求變化如圖3所示。

　　鋰電池除了鋰離子電池(LIB/ Lithium ion battery)外，還包括鋰離子電容(LIC)以及鋰態(tài)氧LTO，類(lèi)似于傳統超級電容(EDLC)的電池特性。與鋰離子電池的差異在于，它的能量密度和功率密度是對等的，要實(shí)現快充，就意味著(zhù)可能犧牲能量密度。把電池做成功率型電池(>100kW/kg)而非能量密度型(>100Wh/kg)是另一個(gè)市場(chǎng)方向，該類(lèi)電池的壽命會(huì )遠高于鋰電池的壽命，充放電壽命以萬(wàn)次計，其市場(chǎng)需求主要來(lái)自于軌道交通、固定運行的車(chē)輛?？斐潆姵氐奶匦员容^如圖4所示。

鈷金屬供應將從IT為主轉為以動(dòng)力應用為主

　　鈷金屬是新能源車(chē)快速發(fā)展以來(lái)，隨著(zhù)電池需求成長(cháng)而間接受惠的主要貴重金屬原料。鈷金屬礦產(chǎn)40%~45%來(lái)自剛果，但鈷的加工產(chǎn)業(yè)有一半以上在中國。為了確保車(chē)企在整個(gè)上游關(guān)鍵供應原料的掌控性，近年來(lái)，中國的車(chē)企、電池芯等行業(yè)紛紛往上游布局。綜上所述，IT電池的用量與動(dòng)力電池應用曲線(xiàn)呈現黃金交岔，2015年開(kāi)始動(dòng)力的應用需求已正式超越IT應用，并且在2017年開(kāi)始快速拉開(kāi)兩者的差距，鋰電池產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)已經(jīng)轉移至動(dòng)力電池應用上來(lái)。預計全球動(dòng)力電池需求量將從2017年的20億顆成長(cháng)至2018年的25億顆，年成長(cháng)率為24%。

電動(dòng)車(chē)新結構扭轉了產(chǎn)業(yè)特性

　　汽車(chē)的發(fā)展具有智能化與節能化的特點(diǎn)。除了電動(dòng)化所帶來(lái)的節能效益之外，車(chē)體產(chǎn)業(yè)也可能發(fā)生變革。從目前乘用車(chē)輛的結構來(lái)看，傳統車(chē)輛是三個(gè)廂體，前廂、后廂和中間的駕駛廂，配置動(dòng)力系統與置物空間，同時(shí)兼顧駕駛者的安全性。而新能源車(chē)的車(chē)體配置有很大的不同，為了顧及電池的安全性，電動(dòng)車(chē)車(chē)輛會(huì )刻意強化底盤(pán)，底盤(pán)以上的結構設計將會(huì )產(chǎn)生變化，甚至空間配置也將與傳統汽油車(chē)不同。這意味著(zhù)，電動(dòng)車(chē)的安全性將重點(diǎn)擺在底盤(pán)下方，而上方車(chē)體將會(huì )有很多的彈性變化。目前，美國硅谷也出現許多車(chē)輛設計公司，包括3D打印公司，它們積極地尋求介入車(chē)體、車(chē)殼上半部的設計與生產(chǎn)。傳統汽車(chē)的導入或許僅是一個(gè)概念性質(zhì)，但是隨著(zhù)車(chē)輛的電動(dòng)化產(chǎn)生的設計變化，車(chē)體導入將更朝向輕質(zhì)化、個(gè)性化以及快速化方向發(fā)展，此趨勢將指日可待。傳統汽車(chē)與新能源汽車(chē)架構對比如圖5所示。

結論

　　總而言之，新能源汽車(chē)的電動(dòng)化，目前從上游材料到電池芯來(lái)看，隨著(zhù)大環(huán)境的投入將產(chǎn)生更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的供應排擠效應，因此鈷金屬在2017年全年都走在一個(gè)高漲的行情;而電池材料往高鎳系的三元發(fā)展，也同時(shí)對鋰鐵電池產(chǎn)生行業(yè)板塊的排擠效應;而隨著(zhù)充電環(huán)境與能量密度逐漸發(fā)整成熟，高功率密度電池也將是未來(lái)另一個(gè)電池的亮點(diǎn)，其中包括鋰離子電容等;最后，新能源車(chē)對于終端應用的改變，不僅將促使車(chē)輛電動(dòng)化，而且也將改變車(chē)體的設計觀(guān)念——空間將變得更有彈性，也將有機會(huì )導入新的材料與車(chē)體打造供應鏈，從而創(chuàng )造出新的產(chǎn)業(yè)鏈。傳統車(chē)輛發(fā)展的慣性，將從現在進(jìn)入一個(gè)新的開(kāi)始。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第12期第8頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。