動力鋰電池作為新能源汽車的核心部件,隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)而迎來了高速發(fā)展期,在現(xiàn)階段我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)取得了良好的成績,,但問題也十分突出,。本文首先從行業(yè)產(chǎn)量、出貨量,、技術(shù)水平、政策法規(guī)等方面梳理了國內(nèi)車用鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與背景;其次,,全面剖析了車用鋰電池產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)能、公告管理,、技術(shù)路線與技術(shù)水平,、電池安全以及回收等方面存在的各種問題;最后,,給出了提升我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)競爭力的相關(guān)建議,。
在全球經(jīng)濟相對低迷的形勢下,2015年我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)卻取得了不錯的成績,,如出貨量快速增加,,產(chǎn)業(yè)投資激增,技術(shù)水平明顯提升,,政策法規(guī)不斷完善等,。但是在市場火熱的背后,還要清晰地認識到我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還存在著一些突出問題,,與國外相比還存在著一定差距,,必須從政策法規(guī)、標準體系,、關(guān)鍵技術(shù)研究等方面不斷培育和提升我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)的競爭力,。
我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.鋰電池產(chǎn)量小幅增長,動力型占比快速提升
2015年我國鋰離子電池累計完成產(chǎn)量56.0億自然只,,同比增長3% ,。雖然我國鋰離子電池產(chǎn)量僅實現(xiàn)小幅增長,但鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域卻發(fā)生了根本性變革,,動力型鋰電池市場份額首次超過消費型鋰電池,,達到52%,較2014年提升了約39個百分點,。預(yù)計今后動力型鋰電池將繼續(xù)主導(dǎo)鋰電池市場,,消費型鋰電池市場還會進一步下滑,另外隨著動力電池梯次利用技術(shù)在儲能市場的逐步成熟,儲能型鋰電池市場規(guī)模將會擴大,。
2012-2015年我國鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域變化情況
2.動力電池出貨量激增,,磷酸鐵鋰依然占主導(dǎo)
2014年以來,隨著新能源汽車產(chǎn)量的快速提升,,車用鋰動力電池的需求持續(xù)爆發(fā),,據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)顯示,2015年我國動力電池出貨量達到15.7GWh,,同比增長3.24倍,。從近5年的出貨量趨勢來看,2014年以前動力電池出貨量一直低于1GWh,,2014年首次突破了3GWh,,市場開始進入爆發(fā)期,這與我國新能源汽車市場的發(fā)展趨勢密切相關(guān),。
2010-2015年我國動力電池出貨量情況
從電池材料類型來看,,新能源汽車電池主要以磷酸鐵鋰材料為主,占比69%,,其次為三元材料電池占比27%,,錳酸鋰、鈦酸鋰,、超級電容,、鎳氫電池等其他材料電池出貨量僅占比4%。分車型來看,,乘用車以三元材料為主,,商用車以磷酸鐵鋰為主,。
3.技術(shù)水平明顯提升,,部分指標達到國際水平
應(yīng)用材料方面,目前國內(nèi)正極材料磷酸鐵鋰容量達到了160mAh/g,,負極材料石墨容量可達到360mAh/g,,電解液主要技術(shù)指標可達到國際先進水平,室溫電導(dǎo)率≤10ms/cm,,水分含量≤110ppm,,HF含量≤130ppm。成組技術(shù)方面,,我國車用鋰電池成組應(yīng)用技術(shù)和儲能電源系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研究,,也已經(jīng)取得了重大進展,干燥注液,,化成分容,,PACK等技術(shù)已經(jīng)達到國際先進水平。產(chǎn)品性能方面,目前產(chǎn)業(yè)化的車用鋰離子電池功率密度已經(jīng)能夠達到3500W/kg,,三元鋰電池能量密度達到180-200Wh/kg,,多元復(fù)合鋰電池成組壽命達到8000次,能夠滿足車輛整個生命周期使用,。規(guī)?;a(chǎn)方面,我國已經(jīng)成為全球車用鋰離子動力電池主要生產(chǎn)基地,,電池系統(tǒng)價格從2012年的5元/Wh降到目前的2.5元/Wh左右,,磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)成熟度和規(guī)模國際領(lǐng)先,三元,、錳酸鋰和鈦酸鋰電池實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,。設(shè)備和工藝方面,我國鋰電池生產(chǎn)設(shè)備自動化程度已有大幅提高,,已經(jīng)開發(fā)出圓柱動力電池自動化生產(chǎn)線,,能夠一次性完成匯流盤焊接、包膠,、入殼,、極耳焊接、合蓋,、殼蓋預(yù)頂焊,、殼蓋密封焊等7大工藝、27道自動化分解步驟,,全產(chǎn)線裝卸料和巡視只需配備3人/班次,。
4.上游鋰供應(yīng)高度集中,碳酸鋰價格持續(xù)瘋漲
我國鋰資源豐富,,但分布相對集中,,重點分布于青海,、西藏,、四川、江西等省市,,國內(nèi)鋰精礦主要由天齊鋰業(yè),、眾和股份、贛鋒鋰業(yè)等少數(shù)企業(yè)提供,。受鋰資源供應(yīng)高度集中,、少數(shù)企業(yè)主導(dǎo)價格、碳酸鋰需求增加等諸多因素影響,,2015年電池級碳酸鋰價格由年初的4.3萬元/噸瘋漲至年底的12.3萬元/噸,,上漲近3倍。2016年以來,電池級碳酸鋰價格依舊延續(xù)了去年的上漲態(tài)勢,,6月第二周市場電池級碳酸鋰成交主流在15.5-16.5萬元/噸,,部分高端成交價格在16.5-17萬元/噸附近,18萬元/噸少量成交,。上游鋰資源及碳酸鋰等材料價格的非理性上漲,,在一定程度上對鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生一定的不利影響。
5.政策法規(guī)體系不斷完善,,行業(yè)管理得到加強
我國政府高度重視車用鋰電池產(chǎn)業(yè),,不斷推動行業(yè)規(guī)范升級。國務(wù)院總理李克強在2016年初國務(wù)院常務(wù)會議上強調(diào):“加快實現(xiàn)動力電池革命性突破,。推動大中小企業(yè),、高校、科研院所等組建協(xié)同攻關(guān),、開放共享的動力電池創(chuàng)新平臺,,在關(guān)鍵材料、電池系統(tǒng)等共性,、基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)上集中發(fā)力,。中央財政采取以獎代補方式,根據(jù)動力電池性能,、銷量等指標對企業(yè)給予獎勵,。加大對動力電池數(shù)字化制造成套裝備的支持”。自2015年以來,,我國先后頒發(fā)了數(shù)項電池方面的政策文件,,旨在加強產(chǎn)業(yè)規(guī)范和引導(dǎo),促進產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展,,這些政策主要體現(xiàn)在以下方面:
一是加強電池公告管理,。2015年3月,工信部發(fā)布《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》,,通過對動力電池行業(yè)實施公告管理,,對企業(yè)產(chǎn)能等指標做出了規(guī)范化要求,。2016年4月29日,,工信部發(fā)布關(guān)于符合《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)申報工作的補充通知,明確要求:已列入公告的單體企業(yè),,應(yīng)按照GB/T 31484-2015,、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015三項標準要求,對典型產(chǎn)品進行重新檢測,。這意味著我國以前電池檢測推薦性標準已轉(zhuǎn)換為強制標準,,電池管理更加趨于嚴格化、規(guī)范化。
二是重視廢舊電池回收,。2016年以來,,工信部相繼出臺了《新能源汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》、《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》3項文件,,明確廢舊電池回收責(zé)任主體,,加強行業(yè)管理與回收監(jiān)管。
三是明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標,。在《中國制造2025》重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖中,,提出了新能源汽車動力電池發(fā)展目標,即到2025年動力電池系統(tǒng)電池單體比能量達到400Wh/kg以上,,成本降至0.8元/Wh,,系統(tǒng)成本降至1元/Wh。
我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在著突出問題
1.產(chǎn)能急劇擴張,,高端不足低端過剩
動力電池是新能源汽車的核心部件和動力源泉,,在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)著重要的位置,更容易激發(fā)全社會的投資熱情,。據(jù)不完全統(tǒng)計,,2015年動力電池環(huán)節(jié)計劃投資資金近千億元,但更為駭人的是2016年上半年54家企業(yè)發(fā)布了總額1160億元的投資擴產(chǎn)計劃,。鋰動力電池投資熱情如此高漲,,可能會導(dǎo)致兩方面的后果:其一,產(chǎn)能急劇擴張,。根據(jù)鋰電大數(shù)據(jù)統(tǒng)計,,2015年底主要動力電池產(chǎn)能超過30GWh,規(guī)劃在建超過70GWh,,預(yù)計到2018年產(chǎn)能將超過100GWh,;其二,高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能不足,、低端產(chǎn)能過剩,,行業(yè)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險上升。從市場集中度來看,,2015年我國動力電池出貨量前10家企業(yè)的市場占有率達到75.3%,,市場份額集中在少數(shù)企業(yè)手中。我國動力電池企業(yè)數(shù)量121家 ,,而真正進入整車供應(yīng)體系的企業(yè)數(shù)量不超過20家,,市場兩極分化尤為突出。這說明著我國動力電池企業(yè)數(shù)量雖多,,但規(guī)模普遍較小,,低水平重復(fù)建設(shè)問題嚴重,。
2.電池公告管理趨緊,企業(yè)應(yīng)對不足
2016年4月29日,,工信部公布的《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)申報工作的補充通知,,要求已進入1-3批電池目錄的25家企業(yè)的典型產(chǎn)品,按照新國標重新檢測,,并于2016年6月底前提交報告,,逾期未提交的撤銷公告資格。此舉雖旨在加強電池的嚴格化和規(guī)范化管理,,但電池公告管理的突然轉(zhuǎn)向和趨緊,,卻無疑導(dǎo)致整車和動力電池企業(yè)應(yīng)對不足,在業(yè)界引起了爭議和不安,。電池公告管理政策的突然轉(zhuǎn)變,,會帶來一系列的影響:首先是新能源汽車公告目錄與電池公告目錄直接掛鉤,并要求企業(yè)6月底完成重新檢測,,給企業(yè)預(yù)留的準備時間不足,;其次是對外資電池企業(yè)來說,電池產(chǎn)品無法短時間進入公告目錄,,導(dǎo)致國內(nèi)許多新能源汽車企業(yè)陷入電池困境,,短時間更換電池供應(yīng)商存在困難。
3.電池單體性能不差,,成組技術(shù)差距明顯
目前,,國內(nèi)開發(fā)的鋰離子電池單體的技術(shù)水平與國外基本處于同一水平,但在電池成組技術(shù)方面顯著落后于國際先進水平,。首先是在電池組系統(tǒng)總體性能,,包括能量密度、溫度特性,、功率特性,、一致性、循環(huán)壽命等方面差距較大,;其次,,國內(nèi)的電池組連接、散熱,、保護,、使用、維護,、充電等方面技術(shù)水平較低,;最后,,在動力電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性,、SOE估算精度,、熱管理、均衡,、安全管理等方面與國外存在明顯差距,。
4.技術(shù)路線存爭議,部分企業(yè)受挫
我國新能源汽車的推廣,,從電池技術(shù)路線來看主要以磷酸鐵鋰和三元鋰電池為主,,2010至2015年磷酸鐵鋰電池出貨量占比69%,三元鋰電池占比27%,。2016年年初,,工信部出于對動力電池安全問題的考慮,暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄,。雖然只是“暫?!保菍θ姵刂圃旌褪褂闷髽I(yè)造成了潛在的影響,,如何平衡續(xù)航和安全兩大問題,,成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點性話題。
目前,,動力電池安全過于注重材料和單體,,對系統(tǒng)的安全研究不夠,缺乏相應(yīng)的安全評價方法,。行業(yè)內(nèi)對電池技術(shù)路線的應(yīng)用基本達成共識,,即在承載人員較多、對安全風(fēng)險較敏感的客車上暫停使用三元材料電池,,專用車,、物流車等商用車和乘用車暫不限制使用三元電池。但是,,由于安全評價方法并未出臺,,三元電池在客車上的應(yīng)用受到一定的影響。
5.動力電池自動化裝備水平低
制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備是決定電池性能的重要因素,。當(dāng)前,,我國電芯的一致性差,這與國內(nèi)的鋰電池制造工藝,、質(zhì)量監(jiān)控及設(shè)備自動化水平不高有著重要關(guān)系,。日韓等在上料、合漿,、極片和電芯生產(chǎn),、電池化成和篩選、電池組和模塊組裝,、物流和在線質(zhì)量檢測等工藝上均采用了較高的自動化裝備,,自動化水平在80%以上,。而國內(nèi)動力電池制造工藝自動化水平相對較低,一線企業(yè)自動化比例約50%,,二線企業(yè)僅在20%左右 ,,自動化水平較低是導(dǎo)致我國電芯一致性差的直接原因。
6.安全事故頻發(fā),,電池安全亟需重視
伴隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,,新能源汽車安全事故時有發(fā)生,安全問題已成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的命脈,,關(guān)系著整個產(chǎn)業(yè)的健康,、可持續(xù)發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計,,自2010年以來,,我國新能源汽車安全事故共49例,其中2015年發(fā)生14例,,2016年1-7月已發(fā)生15例,,事故頻率明顯提高,尤其是電動客車安全問題十分突出,。工信部數(shù)據(jù)顯示,,截止2015年底,事故率達到了0.17‰,,高出世界平均水平一倍多,。而隨著老舊車輛的增多,安全形勢將更加嚴峻,。分析49例事故,,充電、電池故障,、碰撞,、涉水等是引起安全事故的主要誘因,其中因電池故障導(dǎo)致的事故超過總量的50%,。
7.回收利用存技術(shù)障礙,,政策落實執(zhí)行難度大
2016年工信部發(fā)布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策》,明確了汽車廠商將成為電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主體,,但需要平衡整車企業(yè),、電池企業(yè)及消費者之間的利益,回收執(zhí)行難度比較大,,具體表現(xiàn)在以下兩方面,。
一是電池非標準化導(dǎo)致拆解不便和安全隱患。不同車型所用電池模組的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計,、模組連接方式,、工藝技術(shù)存在差異,,在電池拆解時,需要柔性化配置,,在完全實現(xiàn)自動化之前,,需要人工參與,,電池短路,、漏液等可能導(dǎo)致起火或者爆炸,對人身和財產(chǎn)有潛在安全隱患,。
二是回收體系不成熟,,回收經(jīng)濟性欠佳。目前,,動力電池回收產(chǎn)業(yè)還未形成規(guī)模效應(yīng),,國內(nèi)還未建立成熟的回收體系,一些企業(yè)雖然涉及了動力電池回收業(yè)務(wù),,但是由于投入超出電池價值,,且回收點較少,缺乏一定的盈利點,。
提升我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)競爭力的建議
1.防范低水平重復(fù)建設(shè),,培育競爭力強的龍頭企業(yè)
在新能源汽車市場火爆的帶動下,動力電池產(chǎn)業(yè)的投資規(guī)模之大,、產(chǎn)能擴張之快,、投資熱情之高可謂前所未有,但由于國內(nèi)動力電池企業(yè)水平參差不齊,,需防范低水平重復(fù)建設(shè),,首先要嚴格執(zhí)行動力電池企業(yè)的準入條件;其次,,加強新建動力電池項目的審批,,對于不符合條件的堅決不予通過。
做大做強我國動力電池產(chǎn)業(yè),,需要培育有競爭力的龍頭企業(yè),。一方面,加大對創(chuàng)新型動力電池企業(yè)的支持力度,,研發(fā)資金和資源向重點企業(yè)傾斜,;另一面,引導(dǎo)重點企業(yè)通過兼并,、重組,、收購、控股等方式做大,,逐漸形成有國際競爭力的龍頭企業(yè),。
2.政策制定應(yīng)有預(yù)期,,產(chǎn)業(yè)調(diào)整應(yīng)有緩沖期
政府出臺政策的目的是為了更好地規(guī)范和服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,因此政策應(yīng)當(dāng)具有一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性,,以給產(chǎn)業(yè)一個穩(wěn)定的預(yù)期和調(diào)整的余地,。建議有關(guān)產(chǎn)業(yè)調(diào)整的政策出臺之前要對政策的影響進行深度評估,預(yù)先征求包括企業(yè)在內(nèi)的多方意見,,杜絕倉促出臺的發(fā)生,;調(diào)整需要給予企業(yè)足夠的緩沖期,以電池公告為例,,更換符合公告要求的動力電池,,整車廠需要大量的整車開發(fā)和調(diào)試驗證工作,否則倉促地更換電池可能會降低汽車的安全性,,因此必須給整車廠留出有足夠的時間更換動力電池,。
3.加大研發(fā)投入,加快關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)
中央財政盡快采取以獎代補的支持方式,,根據(jù)動力電池性能,、銷量等指標對企業(yè)給予獎勵,并積極引導(dǎo)資金用于研發(fā)投入,。繼續(xù)開展重大科技專項,,從國家層面加大對動力電池方面的資金投入,重點支持共性,、關(guān)鍵技術(shù)研究與攻關(guān),。
加強上游電池材料、中游電芯和電池組制造以及下游新能源汽車企業(yè)的聯(lián)動,,發(fā)揮龍頭企業(yè)市場主體作用,,鼓勵骨干企業(yè)開展電池系統(tǒng)、單體電池,、關(guān)鍵材料等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),,加強電池環(huán)境耐用性、電池內(nèi)部極化分布,、性能衰減機制等共性技術(shù)研究,,力爭掌握動力電池核心技術(shù),提升我國動力電池產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,。
4.注重電池安全研究,,完善安全標準體系
重視電池安全技術(shù)的創(chuàng)新。加大力度研發(fā)高安全,、高性能電池,。系統(tǒng)深入地研究電池單體安全、電池系統(tǒng)安全、整車防護安全,、充電安全和消防安全等問題,。
完善電池系統(tǒng)安全檢測和認證體系。增加電池單體熱失控和接插件,、電纜等高壓電氣部件測試,、電氣系統(tǒng)失效檢測和消防安全措施,重視系統(tǒng)級別測試和認證,。以現(xiàn)行標準體系為基礎(chǔ),,以提升安全性為目標,進行試驗驗證,,提出列入強制檢測的項目,,進一步完善標準,。建立不同類型電池多樣化的檢測評估體系,,對電池?zé)崾Э亍㈦姵匕?、電池系統(tǒng)及碰撞等電池安全相關(guān)檢測方法進行研究和驗證,。
5.著力提升鋰電池裝備技術(shù)創(chuàng)新水平
減少關(guān)鍵裝備進口,加速自主創(chuàng)新,。鋰電裝備企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)資金投入,,推進電池成套自動化生產(chǎn)設(shè)備研制,努力提升自動化解決方案的能力和整線設(shè)備供貨能力,。鋰電裝備自動化水平的提高,,需要鋰電供應(yīng)商、鋰電池企業(yè),、新能源車企之間開展深度合作,,共同參與設(shè)計、開發(fā),。
加大回收再利用設(shè)備及工藝等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度,。對干、濕法冶金及生物冶金技術(shù)等進行攻關(guān),,增加有價值金屬的回收效率并減少成本,。對廢舊電池檢測方法、評估設(shè)備進行創(chuàng)新,,提升電池可靠度及壽命預(yù)測的準確度,。
加快完善鋰電池裝備行業(yè)標準以及制造、回收和再利用技術(shù)體系,。
6.改進行業(yè)管理方式,,加強事中事后監(jiān)管
動力電池的安全關(guān)系使用者的生命和財產(chǎn)安全,因此不能僅僅采用企業(yè)和產(chǎn)品準入來規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展,還應(yīng)當(dāng)加強對企業(yè)和產(chǎn)品的事中和事后監(jiān)管,,及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,,如標準執(zhí)行不到位、關(guān)鍵指標不達標等,,建立企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檔案,,嚴肅處理電池安全事故,對企業(yè)進行包括行政和經(jīng)濟處罰在內(nèi)的必要手段,,直至取消其生產(chǎn)資質(zhì),,調(diào)查過程透明,保證整個行業(yè)的健康發(fā)展,。
7.重視電池回收,,完善政策法規(guī)體系建設(shè)
重視動力電池的回收,加快可追溯性體系建設(shè),。進一步落實《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》中要求的動力電池編碼制度及可追溯體系,,盡快制定動力電池編碼強制標準,將可追溯系統(tǒng)與新能源汽車產(chǎn)品公告管理掛鉤,。盡快開展電池內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計,、模組連接方式、集成安裝等方面的標準化工作,,保證電池回收的便利性,、安全性和一致性。
制定和實施動力電池回收激勵政策,。建立明確的賞罰機制,,可以對電池回收企業(yè)按照電池套數(shù)、容量等方式進行補貼,,對未履行責(zé)任的企業(yè)進行必要的懲罰,;對消費者可以采用押金和獎勵并行的方法,引導(dǎo)消費者主動上交廢舊電池,,退回押金并增加額外獎勵,。