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精准定位!《动力电池蓝皮书》(2018版)把脉动力电池产业发展

多元技术体系并路推进,三元电池占据乘用车统治地位

在2017年的动力电池配套量中,磷酸铁锂电池的主导地位受到三元电池的强势冲击,磷酸铁锂电池全年配套量187.5亿瓦时,占比50%,相较2016年下降了22个百分点;三元电池全年配套量162.2亿瓦时,占比43%,相较2016年提高了20个百分点;锰酸锂电池配套量15.6亿瓦时,占比4%;钛酸锂电池配套量5.7亿瓦时,占比2%;多元复合电池配套量2.3亿瓦时,占比1%;镍氢电池和超级电容器的配套量则相对少很多。

在纯电动客车领域,磷酸铁锂电池仍然是绝对的主要配套电池,整体占比在90%以上,其他份额则主要被钛酸锂电池和锰酸锂电池占据;而插电式混动客车方面则是锰酸锂和磷酸铁锂共同的市场。在车型产量最高的乘用车领域,无论是插电式混动乘用车还是纯电动乘用车,三元材料电池占据了绝对的统治地位,源于市场对车辆续驶里程的需求,具备高能量密度优势和发展潜力的三元材料电池将逐渐完成对磷酸铁锂电池的替代。此外在纯电动专用车领域,三元电池同样是主要配套电池,尤其是纯电动物流车对高续驶里程的需求拉动了三元电池在专用车上的配套应用。

回收路线渐趋清晰,商业体系仍待健全

动力电池的回收再利用是新能源汽车产业健康可持续发展的关键一环,对全生命周期内降低动力电池成本、促进环境保护和社会安全以及节约矿藏资源利用等方面具有重要的现实意义。随着我国发展新能源汽车产业上升为国家战略,2013年以后新能源汽车大规模推广应用,产销量年年不断攀升,截至2017年年底累计推广新能源汽车180多万辆,装配动力电池约86.9GWh。根据对企业质保期限、电池循环寿命、车辆使用工况等方面研究测算,2018年后新能源汽车动力电池将进入规模化退役阶段,预计2019年动力电池回收量将达到11.14万吨,2020年将达到25.7万吨。解决废旧动力电池回收再利用问题迫在眉睫。

面对越发严峻的动力电池回收挑战,政府主管部门在丰富和完善动力电池回收利用体系架构方面不断推出技术标准、管理规范以及示范工程等多维度举措:在2017年连续发布了《车用动力电池回收利用拆解规范》《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》《汽车动力蓄电池编码规则》《车用动力电池回收利用余能检测》等推荐性标准;提交WTO公示了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(以下简称“暂行办法”),并最终于2018年2月正式发布。《暂行办法》指出要落实生产者责任延伸原则,即新能源汽车生产企业承担动力电池回收的主体责任,鼓励动力电池生产企业、综合利用企业以及其他相关企业在标准化设计、开放通信协议以及编码溯源等方面配合整车企业充分落实动力电池回收责任,通过多种形式,合作共建、共用废旧动力电池回收渠道,并遵从先梯次利用后再生利用原则开展多层次、多用途的合理利用。针对《暂行办法》的相关要求,进一步开展动力电池回收利用试点实施方案,在构建回收体系、探索商业模式、推进技术创新以及完善激励机制等方面开展工程示范。在政策、利益、责任等多重动力驱动下,宁德时代、比亚迪、国轩高科、骆驼股份、中航锂电、华友钴业等电池生产企业和材料生产企业,均已在动力电池回收领域布局上开始发力。

前瞻性电池技术路线清晰,全固态电池成为关注焦点

2017年3月,国家发改委、财政部、工信部和科技部四部委联合发布了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》,提出到2020年,新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤,系统比能量力争达到260瓦时/公斤;到2025年,新体系动力电池技术取得突破性进展,单体比能量达500瓦时/公斤。2017年5月,工信部、国家发改委和科技部三部委联合发布的《汽车产业中长期发展规划》再一次提出到2020年,动力电池单体比能量达到300瓦时/公斤以上,力争实现350瓦时/公斤,系统比能量力争达到260瓦时/公斤,到2025年,动力电池系统比能量达到350瓦时/公斤。

面对顶层设计的要求,科技部新能源汽车重点专项实施的面向2020年高能量密度动力电池产业化研发项目正在有序推进当中,由宁德时代、合肥国轩高科以及天津力神牵头的项目采用高镍三元正极以及硅碳负极的软包电池能量密度已经达到技术要求,下一步将在提升循环寿命和安全性方面向产业化的目标进行攻关。2020年后的发展目标方向为新型高比容量正极材料研发,以期在2025年突破单体400Wh/kg。新能源汽车重点专项中,北京大学和中国科学院物理所分别牵头承担的高比能量动力电池新材料研发项目也已有阶段性进展,围绕富锂锰基正极材料开展的科研工作正逐渐看到产业化的希望,其中北京大学开发的富锂锰基正极材料的比容量达到了400mAh/g。

2017年,作为下一代面向500Wh/kg的电池技术路线,具有高能量密度以及高安全特性的固态电池正在全球范围内受到关注,日韩欧美等国家和地区的相关研究机构和企业开始发力布局,加速固态电池的研究与开发。在我国,以中国科学院物理所为代表的研究团队正在积极布局、推进固态电池的产业化工作,目前开发出的阶段性电芯样品能量密度指标接近350Wh/kg;企业方面,赣锋锂业与中国科学院宁波材料所进行合作,推进固态电池的产业化进程。此外,宁德时代、天津力神、中航锂电以及卫蓝新能源等企业也在进行固态电池的开发。在业界共同努力下,固态电池产业化的实现或许会提前到来。

道阻且长,行则将至。尽管我国动力电池产业的发展仍不尽完善,但依托国家对于新能源汽车战略产业的重视与扶持,依托无数业内同仁的拼搏和努力,我国动力电池产业终将迎来新的辉煌。

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