鉅大LARGE | 點擊量：908次 | 2022年07月21日
動力鋰電池爭鋒：鋰電池PK鎳氫、鉛酸電池
插電式混合動力汽車真的省油嗎?純電動汽車在國內(nèi)重要面對什么障礙?汽車動力鋰電池的發(fā)展到底難在哪?鋰電池和鎳氫電池各有什么優(yōu)劣勢?科力遠新能源股份有限公司總裁羅韜對此作出了解答。
我國動力鋰電池窘境：產(chǎn)量過剩質(zhì)量不佳
目前，我國動力鋰電池行業(yè)雖然產(chǎn)量過剩，然而其中好電池遠遠不夠。羅韜認為，這和我國汽車動力鋰電池的整體發(fā)展水平依然較低有關(guān)。他指出，盡管汽車動力鋰電池的發(fā)展也快二十年了，但極少廠商能完全滿足車企的量產(chǎn)化需求，更多的還是停留在裝車實驗階段。這也和國內(nèi)新能源汽車市場尚未真正啟動，以及電池廠商本身的對汽車公司以及對動力鋰電池認識不足有關(guān)。
汽車動力鋰電池和汽車緊緊地聯(lián)系在一起，必須按照汽車工業(yè)的未來重新含義電池的標準。對電池行業(yè)不甚了解的人經(jīng)常會把電池在3C方面的應用遷移到汽車動力鋰電池上，這是非常離譜的。目前國內(nèi)聲稱做汽車動力鋰電池的廠商不勝枚舉，產(chǎn)量之和在未來十年內(nèi)都夠用了。但是這些產(chǎn)量只能稱之為機器產(chǎn)量，即買了很多制造設備，但其設備的品質(zhì)管理、團隊水準以及供應鏈是否能跟上都是未知。
在對汽車電池的理解上，羅韜認為做汽車動力鋰電池比做衛(wèi)星、電池還難，因為首先衛(wèi)星、電池在成本約束上極其不敏感，其次衛(wèi)星和只要小批量生產(chǎn)，且是由專業(yè)人員操作和維護。而汽車電池是電動汽車的重要部分，成本占據(jù)高。所以無論什么定位的新能源汽車都會對電池提出較高的安全、壽命、經(jīng)濟性要求。
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鎳氫電池和鋰電池各有優(yōu)勢
目前科力遠的合作伙伴豐田汽車已開始使用鋰電池做動力源，業(yè)界認為鋰電池或許會取代鎳氫電池成為新寵。在被問及這兩種電池的競爭情況時，羅韜回答表示這兩種電池各有優(yōu)勢，并沒有鎳氫電池會取代鋰電池的這一說法。即使是豐田，也只是在一款叫α的車型上裝了鋰電池。而且憑著科力遠對豐田的了解，羅韜認為豐田在混合動力上將一直堅持鎳氫電池的主流，去年豐田建了一個年產(chǎn)十萬臺的生產(chǎn)線都是鎳氫電池。
在混合動力上鎳氫電池相比鋰電的優(yōu)勢就是安全性、壽命、成本，尤其是它的大功率沖放。它的缺點是能量密度相對低些，也就是同等功率重量上略重些，不過這在普通混合動力汽車上是能接受的。但是假如是插電式混合動力和純電動汽車，要更多功率，那么使用鎳氫電池體積就偏大了，而鋰電池更合適，至于鋰電池它是否能達到消費者的需求?目前來看還沒有，重要是因為受限于其壽命和續(xù)航里程短。
電動汽車目前的技術(shù)障礙
現(xiàn)在全球主流的看法是二、三十年后純電動可能成為主流方向。但是到時的純電動是否就是現(xiàn)在的純電動，技術(shù)路線上有很大的分歧。
至于現(xiàn)在制約純電動的障礙有三方面：第一就是電池，電池在安全性、續(xù)航里程、成本都達不到消費者的期望。第二就是充電站，我國今天的加油站是經(jīng)歷了三十年才建設成發(fā)達的網(wǎng)絡，有關(guān)充電站而言也要很長的時間，大家才會感到真正的便利。所以電動汽車的發(fā)展既有內(nèi)在的制約因素也有外在的制約因素。另外我們的住宅和城市電網(wǎng)都沒有做好相應準備，譬如說一棟樓里有一兩家是純電動沒關(guān)系，要是整棟樓里有一半是純電動，那電網(wǎng)一定會崩潰的。我們認為當前的這種純電動水準，只適合家庭的第二輛或者第三輛車，所以基于上述的種種因素，羅韜認為當前過熱純電動的推廣一定是費力而成果不顯著的一件事。
鉛酸電池市場供求和變動分析鋰電何時全面取代?
市場供求狀況及其變動原因
隨著國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)的拉動和國外電池生產(chǎn)廠商在華投資增多,2005-2009年我國鉛酸電池行業(yè)平均上升速度達到30%;我國目前是全球最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)國和最大的鉛酸蓄電池消耗國,2009年行業(yè)總產(chǎn)量1.2億KVAh,占全世界鉛酸蓄電池總產(chǎn)值約1/3;2009年我國鉛酸蓄電池直接出口額12億美元,我國成為世界上最大的鉛酸蓄電池出口國,但由于受到金融危機的影響,鉛酸蓄電池出口量同比減少40%左右。根據(jù)工信部統(tǒng)計,2010年鉛酸蓄電池產(chǎn)量達到14,416.60萬KVAh,同比上升17.3%,出口額也開始大幅回升。根據(jù)Wind資訊統(tǒng)計數(shù)據(jù),2011年全國鉛酸蓄電池產(chǎn)量為14,229.73萬KVAh,同比下降1.3%;2012年,我國鉛酸蓄電池累計產(chǎn)量17,486.22萬KVAh,同比上升22.9%;2013年,我國鉛酸蓄電池累計產(chǎn)量為20,502.74萬KVAh,同比上升17.3%。
由于鉛酸蓄電池和其它二次電源相比具有技術(shù)成熟、安全性高、循環(huán)再生利用率高、適用溫帶寬、電壓穩(wěn)定、組合一致性好及價格低廉等優(yōu)勢,因此,在"十二五"期間鉛酸蓄電池在二次電源市場上仍然是處于主導地位。根據(jù)我國電器工業(yè)協(xié)會鉛酸蓄電池分會的預測,2015年國內(nèi)蓄電池市場的容量為1,500~1,600億元人民幣,國際蓄電池市場占有量為220~250億元人民幣,行業(yè)總產(chǎn)值為1,700~1,800億元人民幣。根據(jù)我國化學和物理電源協(xié)會編制的《我國化學和物理電源(電池)行業(yè)"十二五"發(fā)展規(guī)劃》,2009年鉛酸蓄電池銷售收入760億元,預計"十二五"期間鉛酸蓄電池將保持15%的增速,2015年銷售收入將達到1,760億元。
"十二五"期間鉛酸蓄電池市場需求的上升重要得益于下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,而目前鋰離子動力鋰電池受制于正極材料的發(fā)展尚未能得到快速發(fā)展。汽車、電動自行車、手機、數(shù)碼產(chǎn)品、筆記本計算機、玩具和電動工具等電池產(chǎn)品傳統(tǒng)市場將繼續(xù)快速上升,3G/4G網(wǎng)絡建設加快,泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)逐步進入商用,智能電網(wǎng)建設、三網(wǎng)融合的實行,太陽能、風能以及電動汽車等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將給鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)帶來巨大的市場需求。
(1)UPS電源需求
UPS電源是UninterruptablePowerSupply的英文縮寫,即不間斷電源,作為一種具有儲能裝置的電子交流變換系統(tǒng),其基本功能是在市電中斷供電時,能不間斷供電,始終向負載供應高質(zhì)量的交流電源,達到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抑制浪涌、尖峰、電噪音、補償電壓下陷、長期低壓等因素干擾。
UPS電源系統(tǒng)按其應用領域可分為:信息設備用UPS電源系統(tǒng)和工業(yè)動力用UPS電源系統(tǒng)二個大類別。信息設備用UPS電源系統(tǒng)重要應用于:信息產(chǎn)業(yè)、IT行業(yè)、交通、金融行業(yè)、航天工業(yè)等計算機信息系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中心等的安全保護問題,其作為計算機信息系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中心等的重要外設,在保護計算機數(shù)據(jù)、保證電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定,改進電網(wǎng)質(zhì)量,防止瞬時停電和事故停電對用戶造成的危害等方面是非常重要的。
工業(yè)動力用UPS電源系統(tǒng)重要應用于:工業(yè)動力設備行業(yè)電力、鋼鐵、有色金屬、煤炭、石油化工、建筑、醫(yī)藥、汽車、食品、等領域。作為所有電力自動化工業(yè)系統(tǒng)設備、遠方執(zhí)行系統(tǒng)設備、高壓斷路器的分合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等的交、直流不間斷電源設備,它的質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運行,是發(fā)電設備和輸變電設備的"心臟"。
發(fā)行人所生產(chǎn)的閥控式密封鉛酸蓄電池產(chǎn)品作為UPS電源系統(tǒng)儲能裝置中的二次電池,是UPS電源系統(tǒng)的重要部件。目前發(fā)行人是施耐德電氣(SCHNEIDERELECTRIC)、INFORM、SUNLIGHT、艾默生(EMERSON)
等專家級UPS電源廠商和國內(nèi)處于領先地位的科華科盛、科士達、易事特等UPS電源廠商的重要鉛酸蓄電池供應商。
根據(jù)我國電子商會電源專業(yè)委員會《2009我國UPS電源行業(yè)研究和市場調(diào)查報告》,未來我國的基礎建設以及通信行業(yè)的持續(xù)良好發(fā)展,會極大地刺激交通(軌道交通、公路交通、航運交通)行業(yè)、電力(輸變電、發(fā)電)行業(yè)、能源(石油、石化、太陽能、風能)行業(yè)、通信(運營商、制造商)等幾大重點行業(yè)對UPS電源的需求發(fā)展,預計未來三年UPS電源行業(yè)總體保持15%以上的增速。
根據(jù)我國電源學會、ICTresearch咨詢公司《2011年我國電源行業(yè)發(fā)展報告》,2011年UPS電源的產(chǎn)值達到71億元,預計未來UPS電源產(chǎn)值將持續(xù)上升,2016年將達到121億元。
UPS電源行業(yè)的發(fā)展,將導致鉛酸蓄電池市場需求的上升。UPS電源行業(yè)發(fā)展是鉛酸蓄電池產(chǎn)品部分重要市場需求的推動力,鉛酸蓄電池產(chǎn)品市場需求的重要直接推動力是汽車工業(yè)的發(fā)展、通信行業(yè)的發(fā)展、電力行業(yè)的發(fā)展、電動自行車行業(yè)的發(fā)展、電動汽車的發(fā)展以及太陽能風能行業(yè)的發(fā)展。
(2)通信電力用鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池在通信行業(yè)重要用在移動基站的備用電源,在電力行業(yè)重要用在發(fā)電廠、變電所的控制保護和動力直流供電系統(tǒng)的備用電源和儲能電源,其產(chǎn)品類別是閥控式密封免維護固定型鉛酸蓄電池。因此,通信電力用鉛酸蓄電池的市場需求和通信電力行業(yè)的投資規(guī)模密不可分。
從全球范圍來看,金融危機導致電信設備投資在2009年大幅下降近9%,這一下降趨勢在2010年伴隨著市場形勢的好轉(zhuǎn)已經(jīng)得到初步遏制。2010年全球電信設備投資實現(xiàn)8,020億美元,和2009年基本持平。LTE和寬帶網(wǎng)絡建設是未來電信設備投資新增的重要原因。
"十二五"期間我國信息技術(shù)相關(guān)投資總計將達2.1萬億,平均每年4,000億。投資范圍涵蓋3G網(wǎng)絡和LTE,寬帶升級和FTTx建設、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)應用和移動互聯(lián)網(wǎng)。其中,通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資預計在3,000億左右,其中無線網(wǎng)絡投資(3G/4G)將基本持平,或小幅上升。寬帶建設投資上升最為確定,預計每年增速在20%以上。因此,國內(nèi)通信業(yè)對閥控式密封鉛酸蓄電池需求將穩(wěn)定上升。
我國電力公司聯(lián)合會公布的《我國電力工業(yè)"十二五"規(guī)劃研究報告》,2015年對電力規(guī)劃的建議目標是:全國發(fā)電裝機容量達到14.37億千瓦左右,年均上升8.5%。全國110千伏及以上線路達到133萬公里,變電容量56億千伏安;對2020年提出的建議目標是:全國發(fā)電裝機容量達到18.85億千瓦左右,年均上升5.6%;全國110千伏及以上線路達到176萬公里,變電容量79億千伏安。根據(jù)國家電網(wǎng)公司的規(guī)劃,"十二五"期間,國家電網(wǎng)將投資5,000億元,建成連接大型能源基地和重要負荷中心的"三橫三縱"的特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離支流輸電工程,初步建成核心的世界一流的堅強智能電網(wǎng)。電力行業(yè)的發(fā)展,必然會導致對鉛酸蓄電池產(chǎn)品需求的上升。
根據(jù)我國電器工業(yè)協(xié)會鉛酸蓄電池分會制定的《鉛酸蓄電池行業(yè)"十二五"發(fā)展規(guī)劃》,2009年我國電信電力市場的需求量為180億人民幣,隨著電信3G、4G系統(tǒng)的發(fā)展以及發(fā)電、電網(wǎng)建設的發(fā)展,今后5年將在現(xiàn)有市場基礎上新增150萬~300萬KVAh的市場規(guī)模,約30億元以上。預計到2015年我國將要形成210億的固定型閥控密封蓄電池的市場需求。
(3)電動自行車動力鋰電池需求
全球電動自行車市場發(fā)展迅速,在發(fā)達國家,電動自行車被認為是在休閑時間使用的交通工具或作為健身工具。根據(jù)我國電池工業(yè)協(xié)會公布的信息,我國1998年至2010年13年間電動自行車行業(yè)快速發(fā)展,平均增速達到68%,特別是2005年以來,產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大。2010年全國電動自行車產(chǎn)量達到2954萬輛,再創(chuàng)歷史新高;從出口方面來看,2010年電動自行車出口從金融危機中迅速恢復,達到58萬輛,同比上升44.6%,日本、西歐、北美是重要出口市場。據(jù)我國自行車協(xié)會統(tǒng)計,2011年全國電動自行車產(chǎn)量為3,096萬輛,同比上升4.8%;2012年電動自行車產(chǎn)量為3,505萬輛,同比上升13%。經(jīng)歷了四部委聯(lián)合整頓并受到鉛酸蓄電池行業(yè)環(huán)保整治波及的電動自行車行業(yè)已進入了增速放緩、發(fā)展穩(wěn)定的時期。
2009年我國電動自行車的市場保有量為1.2億輛,而且以每年30%的速度上升。作為綠色能源產(chǎn)業(yè)中的一支,我國電動自行車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)持續(xù)保持了10多年的高速上升,特別是2011年以來,年產(chǎn)銷量都超過3000萬輛,2012年更是達到了3505萬輛,目前我國電動自行車社會保有量已經(jīng)達到1.62億輛以上。從能耗角度看,電動自行車只有摩托車的八分之一、小轎車的十二分之一。從占有空間看,一輛電動自行車占有的空間只有一般私家車的二十分之一,成為非常有效的節(jié)能交通工具。
根據(jù)統(tǒng)計,鉛酸電池配套的電動自行車占全行業(yè)總量的97.5%,這反映了鉛酸電池作為動力鋰電池應用在電動自行車上成功經(jīng)受住了市場的考驗,推動了電動自行車市場的不斷擴大。雖然鉛酸蓄電池本身存在產(chǎn)品使用壽命、電池回收處理和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題,但從電動自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看,短時期內(nèi)還沒有一種動力鋰電池可以完全替代鉛酸電池。
由于技術(shù)的限制,電動自行車蓄電池每一年半就會被替換一次,這意味著電動自行車蓄電池的消費不僅出現(xiàn)于電動自行車生產(chǎn)階段,電動自行車使用壽命中的不斷更換也出現(xiàn)巨大需求。根據(jù)我國電器工業(yè)協(xié)會鉛酸蓄電池分會的預測,隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村電動自行車的普及,未來的5年內(nèi)我國的電動自行車仍然有很大的發(fā)展空間,預計到2015年我國將要形成600億人民幣的電動自行車蓄電池市場需求,其中配套蓄電池120億,替換蓄電池市場480億。
(4)風能、太陽能儲能電池風力發(fā)電和太陽能光伏
國內(nèi)市場有可能快速啟動,《可再生能源"十二五"規(guī)劃》將風電作為可再生能源的重要新生力量,將太陽能作為后續(xù)潛力最大的可再生能源產(chǎn)業(yè)。國家能源局《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出,到2015年太陽能發(fā)電裝機將達到500萬千瓦,到2020年太陽能發(fā)電裝機達到2000萬千瓦;到2020年我國風電裝機容量達到1.5億千瓦,未來10年內(nèi)年均風電新增裝機容量為1,100萬千瓦。
風力和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)都要儲能電池,這是由于這兩種發(fā)電方式受大自然條件變化的影響而具有間歇性和隨機性的特點,出力波動范圍通常較大,速度也較快,在沒有儲能設備的支持下,無法像其他常規(guī)電源那樣對其出力進行安排和控制。因此,一旦再生能源大規(guī)模走向應用,經(jīng)濟有效、簡便操作的儲能電池就變得迫在眉睫。
小型風能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)普遍采用鉛酸蓄電池作為儲能電池。目前風力發(fā)電機組已由千瓦級發(fā)展到兆瓦級,這就要求儲能系統(tǒng)必須大型化。同時,由于發(fā)電系統(tǒng)地理位置的限制,儲能系統(tǒng)必須安全可靠、使用方便、價格便宜、充電效率高、使用壽命長并且有充分的抗惡劣天氣和使用條件的能力。而閥控式密封鉛酸蓄電池由于其穩(wěn)定的性能特點和較低的成本(尤其是作為大型儲能電源,其價格和運行費用往往是能夠普及推廣應用的關(guān)鍵因素),被世界各國的風能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)儲能裝置所廣泛使用。近年來,隨著膠體電池技術(shù)的不斷完善和成熟,膠體電池以其更為優(yōu)異的性能特點被風能和太陽能儲能電池所青睞。
"十二五"期間我國將投入數(shù)以萬億元的資金規(guī)模建設再生能源,在發(fā)達國家的太陽能和風能儲能電池中鉛酸蓄電池占了98%的市場。2015年我國將成世界風能、太陽能發(fā)電的前沿國家,從2010年開始,太陽能路燈、用戶太陽能風能系統(tǒng)將應用,預計到2015年我國將形成100億的儲能用蓄電池的市場需求。
(5)汽車動力鋰電池需求
我國《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出了電動汽車產(chǎn)銷形成規(guī)模的重大戰(zhàn)略目標,即通過改造現(xiàn)有生產(chǎn)量力,于2011年形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)量,新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右。工業(yè)和信息化部"新能源汽車及節(jié)能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃"確定發(fā)展以電動汽車(EV)和插電式混合動力車(PHEV)為核心的新能源汽車產(chǎn)業(yè),明確在2020年之前實行千億元投資進行扶持,到2015年純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到50萬輛以上,2020年實現(xiàn)普及500萬輛新能源汽車。
而鉛酸蓄電池在微型、輕度混合電動汽車的運用技術(shù)已經(jīng)非常成熟,根據(jù)ALABC最近的研究報告,鉛酸蓄電池作為車載動力鋰電池仍然具有較強的競爭力,和Ni-MH和Li-ion電池相比具有價格便宜、安全性高、制造基礎好等優(yōu)點。1881年GustaveTrouve制造出世界上第一輛電動三輪車時,使用的就是鉛酸蓄電池,目前國內(nèi)外已有商業(yè)化的電動汽車(EV)和低混合的HEV很多仍采用先進密封鉛酸蓄電池。
根據(jù)我國電器工業(yè)協(xié)會鉛酸蓄電池分會制定的《鉛酸蓄電池行業(yè)"十二五"發(fā)展規(guī)劃》,到2011年新能源汽車要形成50萬輛的產(chǎn)量,其中純鉛酸蓄電池動力源電動汽車占據(jù)到60%以上的份額,中低速電動汽車將基本采用鉛酸蓄電池。預計到2015年我國將形成60億的動力蓄電池市場需求。
(6)汽車起動用鉛酸蓄電池
汽車起動用蓄電池是鉛酸蓄電池最重要用途,約占鉛酸蓄電池需求量的40%。
雖然鎳氫電池和鋰電池等新型電池發(fā)展很快,但由于價格等原因在可預見的將來還不可能替代鉛酸蓄電池在汽車啟動電池中的地位。起動用鉛酸蓄電池使用壽命一般為2年左右,其需求量和汽車的銷售量和保有量密切相關(guān)。汽車用鉛酸電池年產(chǎn)量的三分之二用于更新替換,三分之一用于配套汽車生產(chǎn)。
"十二五"期間,汽車產(chǎn)業(yè)仍將保持較高的發(fā)展速度,預計汽車產(chǎn)量年平均上升速度為15%,由于我國汽車巨大的潛在需求,用于配套的鉛酸蓄電池市場空間很大。"十二五"期間是我國汽車工業(yè)發(fā)展的高峰時期,預計到2015年我國將要形成450億的汽車蓄電池市場需求。
發(fā)行人目前不從事汽車啟動用鉛酸蓄電池的生產(chǎn)和銷售,重要從事工業(yè)用固定型閥控式密封鉛酸蓄電池的生產(chǎn)和銷售。
