近8年來(lái),我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化,市場(chǎng)推廣取得了長(zhǎng)足的成效,技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了重大進(jìn)步,但是仍面臨著后補(bǔ)貼時(shí)代的政策變化、補(bǔ)貼階梯退坡、里程繼續(xù)焦慮狀態(tài)等問(wèn)題,新能源汽車(chē)的“熱度”將直接決定于汽車(chē)動(dòng)力電池的技術(shù)革新程度。國(guó)家四部委頒布的《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》的產(chǎn)品性能、成本目標(biāo)能否按期實(shí)現(xiàn),將直接影響新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的景氣度。這個(gè)問(wèn)題成了決定新能源汽車(chē)能否規(guī)模化進(jìn)入尋常百姓家,動(dòng)力電池能不能取得實(shí)質(zhì)性產(chǎn)業(yè)化突破的關(guān)鍵。筆者將從產(chǎn)品、成本維度提出些動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的看法,以拋磚引玉。
一、《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》概況
2017年2月底,國(guó)家工信部會(huì)同發(fā)展改革委、科技部、財(cái)政部等有關(guān)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》),提出了新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的發(fā)展方向,以加快提升我國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力和水平,推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》,明確指明了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和路徑,給出了重要里程碑節(jié)點(diǎn)。圍繞“大幅提升產(chǎn)品性能、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理發(fā)展、培育龍頭企業(yè)”為核心,進(jìn)一步細(xì)化了動(dòng)力電池的產(chǎn)品性能和產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模要求。到2020年,新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超過(guò)300Wh/kg;系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg、成本降至1元/瓦時(shí)以下,使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃,可具備3C充電能力。到2025年,新體系動(dòng)力電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展,單體比能量達(dá)到500Wh/kg。2020年行業(yè)總產(chǎn)能1000億瓦時(shí)、形成產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模400億瓦時(shí)以上的龍頭企業(yè)。
二、《行動(dòng)方案》產(chǎn)品戰(zhàn)略目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)?
筆者將通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池產(chǎn)品的發(fā)展計(jì)劃、產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品成本等進(jìn)行橫向與縱向?qū)Ρ确治?,試圖回答這一問(wèn)題。首先,結(jié)合我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國(guó)情和環(huán)境來(lái)看下具體情況。
動(dòng)力電池相關(guān)規(guī)劃及政策法規(guī)
《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》,提出動(dòng)力電池產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo)。2015年動(dòng)力電池模塊比能量達(dá)到150Wh/kg以上,成本降至2元/瓦時(shí)以下,循環(huán)使用壽命穩(wěn)定達(dá)到2000次或10年以上;到2020年,動(dòng)力電池模塊比能量達(dá)到300Wh/kg以上,成本降至1.5元/瓦時(shí)以下。
《汽車(chē)動(dòng)力電池行業(yè)規(guī)范條件》,特別提出動(dòng)力電池的產(chǎn)能要求,引導(dǎo)企業(yè)往大而強(qiáng)的方向發(fā)展。同時(shí),要求鋰離子動(dòng)力蓄電池單體企業(yè)年產(chǎn)能力不得低于2億瓦時(shí),金屬氫化物鎳動(dòng)力蓄電池單體企業(yè)年產(chǎn)能力不得低于1000萬(wàn)瓦時(shí),超級(jí)電容器單體企業(yè)年產(chǎn)能力不得低于500萬(wàn)瓦時(shí)。系統(tǒng)企業(yè)年產(chǎn)能力不得低于10000套或2億瓦時(shí)。
《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》,則進(jìn)一步對(duì)鋰電子電池生產(chǎn)準(zhǔn)入的產(chǎn)能規(guī)模、工藝要求及產(chǎn)品質(zhì)量提出明確要求,能量型單體電池能量密度≥130Wh/kg,電池組能量密度≥100Wh/kg,循環(huán)壽命≥1000次且容量保持率≥80%,功率型單體電池功率密度≥3000W/kg,電池組功率密度≥2100W/kg,循環(huán)壽命≥2000次(其中電動(dòng)自行車(chē)用電池組≥1000次,電動(dòng)工具用電池組≥500次)且容量保持率≥80%。
《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施方案(征求意見(jiàn)稿)》,要求轎車(chē)動(dòng)力電池的單體比能量在2015年底達(dá)到200Wh/kg,2020年達(dá)到300Wh/kg。而磷酸鐵鋰電池的理論極限能量密度在150Wh/kg左右,無(wú)法滿足這一要求,未來(lái)轎車(chē)動(dòng)力電池將轉(zhuǎn)向并加速三元鋰電池的研發(fā)應(yīng)用。
《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》,提出了三大階段的發(fā)展目標(biāo):2020年之前,新型鋰離子電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,能量型鋰離子電池單體比能量達(dá)到350Wh/kg,能量功率兼顧型動(dòng)力電池單體比能量達(dá)到200Wh/kg。2020年到2025年,能量型電池單體比能量達(dá)到400Wh/kg以上,接軌國(guó)際先進(jìn)水平。2025年到2030年,新體系電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,電池單體比能量達(dá)到500Wh/kg以上,成本進(jìn)一步下降。
《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》,提出到2020年,新能源汽車(chē)年產(chǎn)銷(xiāo)達(dá)到200萬(wàn)輛,動(dòng)力電池單體比能量達(dá)到300Wh/kg以上,力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350Wh/kg,系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg、成本降至1元/瓦時(shí)以下。到2025年,新能源汽車(chē)占汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)20%以上,動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到350Wh/kg。
動(dòng)力電池未來(lái)技術(shù)水平判斷及論證分析
綜合國(guó)家《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》、《汽車(chē)動(dòng)力電池行業(yè)規(guī)范條件》、《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》、《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施方案(征求意見(jiàn)稿)》、《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》、《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》、《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池技術(shù)水平情況,筆者判斷動(dòng)力電池的技術(shù)水平,動(dòng)力電池單體比能量應(yīng)該是在150~300Wh/kg之間;系統(tǒng)電池組能量密度150瓦時(shí)~260Wh/kg,成本在于1元/瓦時(shí)左右。
這下可能讀者可能會(huì)問(wèn),你又不是神仙,估計(jì)是瞎拍磚。但是,我想有以下幾個(gè)理由支撐。
1、動(dòng)力電池發(fā)展環(huán)境持續(xù)提升
正如《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提的“優(yōu)環(huán)境”,中國(guó)正已步入法制社會(huì),政府公信力不斷提升,這么多規(guī)劃、政策和法規(guī)不同場(chǎng)合不同時(shí)間都提出了明確目標(biāo),且目標(biāo)基本一致性強(qiáng),應(yīng)該是有根有據(jù)的。結(jié)合國(guó)際上對(duì)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)的發(fā)展評(píng)估,一定程度上國(guó)家已經(jīng)從“戰(zhàn)略引導(dǎo)”向“戰(zhàn)術(shù)引導(dǎo)”轉(zhuǎn)變,既有政策上的鼓勵(lì)和相關(guān)支持,又有法規(guī)的要求,更多是“無(wú)形之手”推動(dòng)市場(chǎng)需求端、供給端的調(diào)整與優(yōu)化,最終想表明“高性能的動(dòng)力電池是要拿來(lái)產(chǎn)業(yè)化的,關(guān)鍵在于實(shí)用”。
2、動(dòng)力電池性能目標(biāo)設(shè)定與國(guó)際水平接近
結(jié)合汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家動(dòng)力電池的發(fā)展目標(biāo)來(lái)看,中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)品性能目標(biāo)與國(guó)際主流水平接近,均是250Wh/kg左右;成本目標(biāo)均是1000元/kWh左右,2020年中國(guó)動(dòng)力電池至少是接軌國(guó)際先進(jìn)水平。
從美、日、德三國(guó)2015年的技術(shù)水平來(lái)看,動(dòng)力電池能量密度平均水平為150Wh/kg左右,以美國(guó)波士頓180Wh/kg為最高。
與此同時(shí),國(guó)際先進(jìn)動(dòng)力電池的應(yīng)用和研發(fā)不斷取得新進(jìn)展。據(jù)美國(guó)SanfordC.Bernstein分析師MarkNewman在研報(bào)中的介紹,特斯拉Model3的電池技術(shù)采用了硅碳負(fù)極,能量密度將達(dá)到300Wh/kg。此外,ModelS改用NCA作為正級(jí)材料,電芯容量也從最初的2.9Ah提升到3.1Ah,動(dòng)力電池能量密度均達(dá)到252~265Wh/kg水平。應(yīng)該說(shuō)我國(guó)提出的2020年的動(dòng)力電池性能目標(biāo)是靠譜的。
此外,國(guó)際上已研制出的車(chē)用鋰離子動(dòng)力電池,最高比能量已超過(guò)300Wh/kg,預(yù)期系統(tǒng)成本≤1.0元/Wh;但是,為了實(shí)現(xiàn)2020年規(guī)劃目標(biāo),仍需要進(jìn)一步提高電池循環(huán)特性、環(huán)境適應(yīng)性和安全性。這樣看來(lái),2020年動(dòng)力電池能量密度達(dá)到300Wh/kg,甚至更高,不是不可能的。
技術(shù)是實(shí)現(xiàn)了較大突破,那成本方面呢?據(jù)特斯拉在公司成立時(shí)候,特斯拉ElonMusk曾經(jīng)預(yù)言動(dòng)力電池成本能夠大幅下降,在充分控制動(dòng)力電池的原材料、制造成本、規(guī)模化量產(chǎn)銷(xiāo)售的情況下動(dòng)力電池成本可以降至80美元/kWh,應(yīng)該說(shuō)動(dòng)力電池的成本降價(jià)空間很大。
3、我國(guó)企業(yè)動(dòng)力電池水平持續(xù)提升
從我國(guó)2015年的技術(shù)水平來(lái)看,動(dòng)力電池能量密度平均水平為115~120Wh/kg左右,以比克電池的171Wh/kg為最高。
目前中國(guó)是世界電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量最大的國(guó)家,也是世界電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的重要參與與制訂國(guó)家,產(chǎn)品技術(shù)沉淀不斷提升,汽車(chē)行業(yè)新興領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。從技術(shù)水平來(lái)看,中國(guó)在原材料方面具有一定的比較優(yōu)勢(shì),技術(shù)和生產(chǎn)能力水平也還行。他山之石,可以攻玉,應(yīng)該說(shuō)產(chǎn)品性能目標(biāo)較大程度能夠?qū)崿F(xiàn)。
盡管說(shuō)中國(guó)較大可能完成動(dòng)力電池的技術(shù)革新,但是在成本控制方面仍然存在較大的不確定性。近十年來(lái),國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池的技術(shù)能力不斷突破,成本也不斷降低,從2007年左右的7000元/kWh降至2015年的2200元/kWh,約3~4年成本降1倍。但結(jié)合國(guó)情考慮到電池行業(yè)企業(yè)正面臨著新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模、整車(chē)補(bǔ)貼退坡的壓力傳導(dǎo)、研發(fā)和設(shè)備的高投入、電池行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩、上游銅箔等原材料供不應(yīng)求等影響,電池行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本因此將持續(xù)高企。
因此,筆者判斷,動(dòng)力電池成本下降的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn),但是近三年可能難以大幅度下滑,仍將超過(guò)1000元/kWh以上的價(jià)格。
4、論證小結(jié)
總體而言,從上述動(dòng)力電池相關(guān)發(fā)展情況分析可以看出:
1)動(dòng)力電池的產(chǎn)品技術(shù)、產(chǎn)品性能仍有較大提升空間,電池單體能量密度和系統(tǒng)能量密度將進(jìn)一步提升,到2020年動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度是有可能達(dá)到260Wh/kg水平的。其中,三元鋰動(dòng)力電池將是重點(diǎn)過(guò)渡產(chǎn)品,新型鋰離子動(dòng)力(固態(tài))將是未來(lái)的發(fā)展方向。
2)動(dòng)力電池成本下降趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn),只有當(dāng)國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)規(guī)?;M(jìn)入尋常百姓家,且整車(chē)采購(gòu)配套、動(dòng)力電池設(shè)備攤銷(xiāo)、技術(shù)研發(fā)投入及產(chǎn)能擴(kuò)張等影響不大的前提下,動(dòng)力電池成本才可能較大概率于2020年降至1元/瓦時(shí)??蛇@個(gè)目標(biāo)挑戰(zhàn)難度太大。
淺談《行動(dòng)方案》產(chǎn)生的影響
按照《行動(dòng)方案》的規(guī)劃,確定性的政策扶持與優(yōu)惠將為動(dòng)力電池行業(yè)帶來(lái)利好,鋰電池行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)在于技術(shù)和成本。未來(lái)鋰電池產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生整合、分化,行業(yè)將越來(lái)越規(guī)范,技術(shù)領(lǐng)先、規(guī)模大、成本低的企業(yè)將繼續(xù)引領(lǐng),強(qiáng)者恒強(qiáng);反之,技術(shù)落后、成本高的小企業(yè)或?qū)⒈恢鸩教蕴鼍帧?/p>
三、相關(guān)發(fā)展建議
《行動(dòng)方案》是對(duì)動(dòng)力電池行業(yè)未來(lái)數(shù)年影響最深遠(yuǎn)的政策修訂,明確了9大重點(diǎn)任務(wù)和5項(xiàng)保障措施,將有利于加快提高動(dòng)力電池產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平,推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。如果說(shuō)去年為新能源汽車(chē)發(fā)展的技術(shù)元年,那么未來(lái)三年將是新能汽車(chē)核心技術(shù)突破的關(guān)鍵年,動(dòng)力電池的生產(chǎn)和應(yīng)用仍將是行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。在這種情況下,未來(lái)動(dòng)力電池企業(yè)可以重點(diǎn)考慮如下方面:首先,繼續(xù)提升動(dòng)力電池安全性與使用壽命;其次,緊抓技術(shù)研發(fā)不放松,加大研發(fā)投入提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力;最后應(yīng)通過(guò)發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),提高產(chǎn)成品合格品率,提高生產(chǎn)線自動(dòng)化程度等方式來(lái)降低成本。