飛躍進(jìn)步的車(chē)載鋰離子電池，獨立廠(chǎng)商的存在感大增（上）

進(jìn)入2012年以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)源源不斷地被投放到市場(chǎng)，車(chē)載鋰離子充電電池市場(chǎng)迅速擴大。不僅是與汽車(chē)廠(chǎng)商合資成立的公司，獨立的電池廠(chǎng)商的訂單也在增加。即便如此，車(chē)載鋰離子充電電池的開(kāi)發(fā)競爭才剛剛開(kāi)始。車(chē)載電池廠(chǎng)商正在積極致力于新一代電池的開(kāi)發(fā)。本文將介紹從2012年2月舉行的“AABC 2012”上采訪(fǎng)到的新一代材料等的最新開(kāi)發(fā)情況。

　　“2015年將把電動(dòng)汽車(chē)在新車(chē)銷(xiāo)量中所占的比率提高至2～5％，2020年提高至10～25％”（美國福特汽車(chē)）。

　　不只是日本的豐田、日產(chǎn)和本田，全球各大汽車(chē)廠(chǎng)商都開(kāi)始全面向市場(chǎng)投放電動(dòng)汽車(chē)（EV）、插電式混合動(dòng)力車(chē)（PHEV）和混合動(dòng)力車(chē)（HEV）等電動(dòng)汽車(chē)。

　　與此同時(shí)，車(chē)載鋰離子充電電池市場(chǎng)也開(kāi)始形成。2011年引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展的正是EV用鋰離子充電電池。這是因為以日產(chǎn)的“LEAF”（中國名：聆風(fēng)）為首，三菱汽車(chē)的“i-MiEV”和“MINICAB MiEV”、法國雷諾的“Fluence Z.E.”和“Kangoo Z.E.”等配備電池的EV相繼上市的結果。

　　為日產(chǎn)和雷諾供貨鋰離子充電電池的Automotive Energy Supply（AESC） 代表董事社長(cháng)松本昌一表示：“已經(jīng)面向EV生產(chǎn)了4萬(wàn)5000輛車(chē)使用的電池，面向HEV生產(chǎn)了6000輛車(chē)使用的電池”注1）。

注1） AESC目前構筑了每年生產(chǎn)9萬(wàn)輛EV、1萬(wàn)輛HEV所需電池的生產(chǎn)體制。按容量換算，每年為2.2GWh；按數量換算，每年為182萬(wàn)個(gè)單元。目前，EV方面主要為日產(chǎn)的“LEAF”以及法國雷諾的“Kangoo Z.E.”和“Fluence Z.E.”供貨，HEV方面主要為日產(chǎn)的“風(fēng)雅混合動(dòng)力車(chē)”供貨。

　　美國Advanced Automotive Batteries公司的Menahem Anderman預測稱(chēng)，EV用鋰離子充電電池組的市場(chǎng)規模在2011年約為8億美元，到2012年將超過(guò)10億美元，2015年將達到25億美元（圖1）注2）。

圖1：不斷擴大的車(chē)載鋰離子充電電池組市場(chǎng)
預計鋰離子充電電池組將取代此前的鎳氫充電電池組，并不斷擴大市場(chǎng)規模。圖由本刊根據“AABC”主辦者M(jìn)enahem Anderman的預測制作。

注2）在“AABC 2012”上，Anderman在以“Advanced Vehicle and Advanced Automotive Battery Market Trends”為題發(fā)表的演講中，公布了市場(chǎng)預測。

　　另外，2012～2013年間，各家汽車(chē)廠(chǎng)商也都計劃上市PHEV和HEV。PHEV方面，繼豐田2012年1月開(kāi)始銷(xiāo)售的“普銳斯PHV”之后，2012年秋季至2013年初，本田預定推出新款“雅閣（Accord）”的PHEV款、福特預定推出“C-MAX Energi”和“Fusion Energi”、瑞典沃爾沃汽車(chē)預定上市“V60插電式混合動(dòng)力車(chē)”等。

　　HEV方面，德國廠(chǎng)商逐漸開(kāi)始全面推出產(chǎn)品。2012年內，寶馬預定上市“ActiveHybrid 5”和“ActiveHybrid 3”，戴姆勒預定上市“E400 HYBRID”和“E300 BlueTEC HYBRID”，大眾計劃上市“捷達混合動(dòng)力車(chē)（Jetta Hybrid）”。此外，福特也計劃2012年內上市“C-MAX Hybrid”和“Fusion Hybrid”。

電池廠(chǎng)商的供貨客戶(hù)明確

隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)全面投放市場(chǎng)，各家汽車(chē)廠(chǎng)商所使用的電池廠(chǎng)商陣容也變得明朗起來(lái)（圖2）。此前在車(chē)載鋰離子充電電池領(lǐng)域，除了獨立廠(chǎng)商韓國LG化學(xué)外，要數AESC、Lithium Energy Japan、Primearth EV Energy（PEVE）和Blue Energy等與汽車(chē)廠(chǎng)商合資成立的車(chē)載電池公司。

圖2：車(chē)載鋰離子充電電池的主要供求關(guān)系
配備或者預定配備鋰離子充電電池組的主要車(chē)型與電池廠(chǎng)商的關(guān)系。

而最近，獨立開(kāi)發(fā)車(chē)載鋰離子充電電池的三洋電機（現為松下）、東芝和日立車(chē)輛能源等已經(jīng)被敲定向多家汽車(chē)廠(chǎng)商供貨產(chǎn)品。

　　例如，松下2012年3月宣布將為福特的Fusion Hybrid和Fusion Energi供貨鋰離子充電電池。該產(chǎn)品是三洋電機開(kāi)發(fā)的，松下似乎將為Fusion Hybrid提供5Ah的單元，為Fusion Energi提供20.5Ah的單元。20.5Ah的單元與豐田普銳斯PHV配備的單元相同。

　　5Ah單元除了已經(jīng)開(kāi)始面向德國奧迪的“Q5 Hybrid”供貨外，大眾的捷達混合動(dòng)力車(chē)也決定采用。另外，豐田宣布將在多款HEV上采用。除此之外，松下還預定為特斯拉汽車(chē)的EV“Model S”和“Model X”，以及特斯拉和豐田共同開(kāi)發(fā)的EV“RAV4 EV”供貨圓筒型單元“18650”。

東芝和日立也在不斷擴大客戶(hù)數量

　　此外，在日本的電池廠(chǎng)商中，東芝也面向EV實(shí)現了突飛猛進(jìn)。東芝的車(chē)載鋰離子充電電池負極材料采用鈦酸鋰（LTO），因此具有安全性高、壽命長(cháng)、低溫特性出色的特點(diǎn)。不過(guò)，缺點(diǎn)是單元的平均電壓只有2.5V左右，比以往的鋰離子充電電池低1V以上。

　　因此，配備200～400V高電壓電池組的EV需要大量串聯(lián)電池單元，電池行業(yè)認為“難以采用”。但實(shí)際上，該單元除了已經(jīng)用于三菱汽車(chē)的i-MiEV和MINICAB MiEV的部分車(chē)型上，本田的“飛度EV”也決定采用。

　　據某汽車(chē)廠(chǎng)商的技術(shù)人員透露，采用的理由是因為電池的充電狀態(tài)（SOC）即使在變動(dòng)較大的范圍內使用也很少發(fā)生劣化，低溫特性較高，“電池的極限值高這一點(diǎn)也適合EV使用”。

　　此外，在獨立的日本廠(chǎng)商中，還有傳言說(shuō)，日立車(chē)輛能源除了美國通用汽車(chē)（GM）的HEV“LaCrosse”和“Regal”外，還在為日產(chǎn)的新一代HEV供貨產(chǎn)品。日產(chǎn)為推進(jìn)層壓型電池單元，與NEC集團設立了合資公司，而沒(méi)有與日立集團合作。不過(guò)，估計是考慮到要從兩家以上的公司采購電池的基本戰略，日產(chǎn)還是決定采用日立車(chē)輛能源的方型單元。

　　另外，美國廠(chǎng)商方面，美國A123 Systems的鋰離子充電電池預定用于寶馬的ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3、美國菲斯克汽車(chē)的PHEV“Karma”以及通用預定2013年上市的新款EV“Spark EV”上。A123 Systems的鋰離子充電電池的特點(diǎn)是，正極材料采用磷酸鐵鋰（LiFePO4，LFP）。計劃向寶馬供貨圓筒型單元，向菲斯克和通用供貨層壓型單元。

電池單元在電池組的成本中所占比率降至一半以下

2012年2月6～10日在美國佛羅里達州奧蘭多（Orlando）舉行了車(chē)載電池國際會(huì )議“AABC（Advanced Automotive Battery Conference）2012”。會(huì )上，汽車(chē)廠(chǎng)商和電池廠(chǎng)商相繼介紹了新款車(chē)配備的或者預定配備的車(chē)載鋰離子充電電池的詳細情況。

　　其中，采用A123 Systems公司電池的寶馬和菲斯克也分別登臺介紹了各自的電池組。寶馬就定于2012年春上市的HEV——ActiveHybrid 5使用的電池組，以“THE LIION-BATTERY OF THE ACTIVE HYBRID 5”為題發(fā)表了演講。

　　ActiveHybrid 5采用了96個(gè)容量為4Ah的圓筒型單元。以12個(gè)單元為一個(gè)模塊，共配備了8個(gè)模塊。容量為1.35kWh，電壓范圍為200～385V。容積為40L，重46kg。寶馬為抑制單元劣化，除了控制電池的SOC范圍外，還采用了水冷方式。因此，實(shí)際上只使用0.6kWh的容量。

　　寶馬在此次演講中還提到了ActiveHybrid 5的電池組成本。電池單元在不包括組裝等制造工序在內的電池組成本中所占的比例目前降到了50％以下。該公司認為，今后為降低成本，“不僅是單元，還需要削減周邊部件的成本”（寶馬單元技術(shù)經(jīng)理Peter Lamp）（圖3）。

圖3：?jiǎn)卧杀窘抵岭姵亟M總成本的一半以下
寶馬就“ActiveHybrid 5”的電池組成本詳情發(fā)表了演講。單元在電池組整體所占的成本比率低于50％。電池組的成本中不包括組裝工序等制造成本在內。圖由本刊根據寶馬的資料制作。

采用A123 Systems的層壓型電池單元的是菲斯克。該公司是開(kāi)發(fā)PHEV的風(fēng)險企業(yè)，其首款上市車(chē)Karma從2011年底開(kāi)始交車(chē)。菲斯克以“Energy Storage System Design for Performance Extended Range Electric Vehicles”為題介紹了Karma的電池組（圖4）。

圖4：采用A123 Systems的層壓型單元
菲斯克在“Karma”上采用了A123 Systems的層壓型單元。（攝影：菲斯克汽車(chē)）

Karma是配備2個(gè)驅動(dòng)馬達和1個(gè)發(fā)電機的串聯(lián)方式PHEV。采用315個(gè)容量20Ah的層壓型單元。21個(gè)單元組成一個(gè)模塊，以3并聯(lián)×5串聯(lián)的方式配備。容量為20.1kWh，電壓為336V。充電一次可行駛80km，電池余量減少后，利用排量2.0L的渦輪串聯(lián)4缸發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)發(fā)電機可行駛483km左右。

積極推進(jìn)單元標準化的德國廠(chǎng)商

　　在本屆AABC 2012上可以發(fā)現，各公司在電池組設計方面的思想開(kāi)始出現較大差異。豐田、日產(chǎn)和本田等日本廠(chǎng)商的電池組趨于采用空冷式，并盡量簡(jiǎn)化構造從而降低成本，而歐美廠(chǎng)商大多傾向于采用水冷式，并以特定的小范圍管理單元的充電狀態(tài)和溫度。

　　而且，德國廠(chǎng)商表現出了使單元容量和外形尺寸等標準化，從而實(shí)現通用的想法。在A(yíng)ABC 2012上，寶馬表示，打算通過(guò)德國汽車(chē)工業(yè)會(huì )（VDA）使單元實(shí)現標準化，推動(dòng)HEV、PHEV和EV使用的模塊實(shí)現通用，從而用于多種車(chē)型。通過(guò)實(shí)現通用化，有助于進(jìn)一步降低成本。

　　而豐田等仍然堅持認為，不同車(chē)輛的配備空間各不相同，應該從多種單元中選擇最合適的產(chǎn)品配備，實(shí)現單元的標準化比較難。