電動(dòng)化推動(dòng)電池與汽車產(chǎn)業(yè)變革

作者 / 呂理舜 集邦咨詢新能源研究中心(EnergyTrend)資深研究經(jīng)理(臺(tái)灣)

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

市場(chǎng)概況

　　自2016年各國(guó)車企相繼公布其燃油汽車停售時(shí)間表，到2017年美國(guó)特斯拉電動(dòng)車以及中國(guó)臺(tái)灣Gogoro使電動(dòng)車步入平民化的時(shí)代，電動(dòng)車不再像過(guò)去那樣，以標(biāo)榜形象與營(yíng)銷為宣傳目的，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(guī)劃時(shí)間內(nèi)順利量產(chǎn)，但是電動(dòng)車的發(fā)展，對(duì)于汽車主機(jī)廠而言，已是無(wú)法避免的趨勢(shì)。近年來(lái)，中國(guó)通過(guò)各種獎(jiǎng)懲制度與產(chǎn)業(yè)整合，讓電動(dòng)車成為人們生活中的一部分。同時(shí)，電動(dòng)車與充電樁建設(shè)也促使鋰電池種類，乃至于電池材料領(lǐng)域發(fā)生巨變，本文將在此基礎(chǔ)上逐一點(diǎn)出。

新能源乘用車滲透率將快速提高

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

三元電池持續(xù)精進(jìn)

　　電池方面，2017年以前，動(dòng)力電池的需求主要是客車這一類的固定運(yùn)行路線車輛，客車本身的體積大，高能量密度對(duì)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，目前客車用電池以鋰鐵電池居多。

　　三元材料基本上壟斷了物流車和乘用車市場(chǎng)。其中，乘用車滲透率將會(huì)從2018年開始快速提升，可以預(yù)期三元材料在市場(chǎng)上的需求。隨著中國(guó)的政策推動(dòng)、間接引導(dǎo)整體市場(chǎng)對(duì)應(yīng)能源車輛的規(guī)劃，乘用車電池的用量將快速提升，三元電池整體的滲透率與成長(zhǎng)性將會(huì)遠(yuǎn)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。總而言之，為了提升能量密度并維持材料的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，唯有通過(guò)提升電池芯廠的制程能力，才能滿足新能源車對(duì)能量密度需求的長(zhǎng)期進(jìn)程。目前國(guó)內(nèi)電池市場(chǎng)有內(nèi)需的支撐，年底很多家會(huì)從532往622配比的三元材料路線邁進(jìn)(如圖2)，而日韓電池廠則是從622配比往811邁進(jìn)，預(yù)計(jì)整個(gè)動(dòng)力電池市場(chǎng)的單位價(jià)格表現(xiàn)，將隨著配方的能量密度拉升價(jià)格繼續(xù)往下，性價(jià)比因此持續(xù)提高，提升更多的動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)滲透率。

基礎(chǔ)建設(shè)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。隨著基礎(chǔ)充電設(shè)備建設(shè)的補(bǔ)貼政策陸續(xù)出臺(tái)，充電環(huán)境將逐漸成熟，公共區(qū)域或私人停車場(chǎng)、新建成的建筑內(nèi)部，都有一定的充電樁設(shè)置配比，基于此，2018-2020年，隨著充電環(huán)境的普及，固定路線行駛的汽車本身無(wú)需配備太多的電池，對(duì)于車重、續(xù)航力和成本都會(huì)減少一定的負(fù)擔(dān)，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，類似于傳統(tǒng)超級(jí)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(duì)等的，要實(shí)現(xiàn)快充，就意味著可能犧牲能量密度。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，該類電池的壽命會(huì)遠(yuǎn)高于鋰電池的壽命，充放電壽命以萬(wàn)次計(jì)，其市場(chǎng)需求主要來(lái)自于軌道交通、固定運(yùn)行的車輛。快充電池的特性比較如圖4所示。

鈷金屬供應(yīng)將從IT為主轉(zhuǎn)為以動(dòng)力應(yīng)用為主

　　鈷金屬是新能源車快速發(fā)展以來(lái)，隨著電池需求成長(zhǎng)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(guó)。為了確保車企在整個(gè)上游關(guān)鍵供應(yīng)原料的掌控性，近年來(lái)，中國(guó)的車企、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(yīng)用曲線呈現(xiàn)黃金交岔，2015年開始動(dòng)力的應(yīng)用需求已正式超越IT應(yīng)用，并且在2017年開始快速拉開兩者的差距，鋰電池產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)已經(jīng)轉(zhuǎn)移至動(dòng)力電池應(yīng)用上來(lái)。預(yù)計(jì)全球動(dòng)力電池需求量將從2017年的20億顆成長(zhǎng)至2018年的25億顆，年成長(zhǎng)率為24%。

電動(dòng)車新結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)了產(chǎn)業(yè)特性

　　汽車的發(fā)展具有智能化與節(jié)能化的特點(diǎn)。除了電動(dòng)化所帶來(lái)的節(jié)能效益之外，車體產(chǎn)業(yè)也可能發(fā)生變革。從目前乘用車輛的結(jié)構(gòu)來(lái)看，傳統(tǒng)車輛是三個(gè)廂體，前廂、后廂和中間的駕駛廂，配置動(dòng)力系統(tǒng)與置物空間，同時(shí)兼顧駕駛者的安全性。而新能源車的車體配置有很大的不同，為了顧及電池的安全性，電動(dòng)車車輛會(huì)刻意強(qiáng)化底盤，底盤以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)產(chǎn)生變化，甚至空間配置也將與傳統(tǒng)汽油車不同。這意味著，電動(dòng)車的安全性將重點(diǎn)擺在底盤下方，而上方車體將會(huì)有很多的彈性變化。目前，美國(guó)硅谷也出現(xiàn)許多車輛設(shè)計(jì)公司，包括3D打印公司，它們積極地尋求介入車體、車殼上半部的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。傳統(tǒng)汽車的導(dǎo)入或許僅是一個(gè)概念性質(zhì)，但是隨著車輛的電動(dòng)化產(chǎn)生的設(shè)計(jì)變化，車體導(dǎo)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(shì)將指日可待。傳統(tǒng)汽車與新能源汽車架構(gòu)對(duì)比如圖5所示。

結(jié)論

　　總而言之，新能源汽車的電動(dòng)化，目前從上游材料到電池芯來(lái)看，隨著大環(huán)境的投入將產(chǎn)生更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)排擠效應(yīng)，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(duì)鋰鐵電池產(chǎn)生行業(yè)板塊的排擠效應(yīng);而隨著充電環(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，新能源車對(duì)于終端應(yīng)用的改變，不僅將促使車輛電動(dòng)化，而且也將改變車體的設(shè)計(jì)觀念——空間將變得更有彈性，也將有機(jī)會(huì)導(dǎo)入新的材料與車體打造供應(yīng)鏈，從而創(chuàng)造出新的產(chǎn)業(yè)鏈。傳統(tǒng)車輛發(fā)展的慣性，將從現(xiàn)在進(jìn)入一個(gè)新的開始。

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