鉅大LARGE | 點擊量:1177次 | 2019年06月20日
鋰電池、鉛酸電池和燃料電池相比哪種電池更堪大用?
鋰電池
鋰電池嚴格意義上說不是新能源,甚至連能源也算不上,因為鋰電池不像化學電池?;瘜W電池本身就是能源,靠電池里的化學反應來產(chǎn)生電流,反應完了,電池的壽命也就結(jié)束了。
鋰電池并非能源,但可以使得新能源變成可能。比如太陽能,只是白天有,就可以用電池儲存下來,夜晚用。風能則因風量不定,電負荷也隨之起伏。當風力大的時候發(fā)的電比較多,但不一定能用完,就可以儲存下來,待風小的時候用。
在中國制造2025里面,政府層面首次將鋰電池作為新能源寫進報告中,也就是傳說中的動力鋰電池。
在中國制造2025里面,動力電池的能量密度目標是350瓦時/公斤,對應配套的新能源汽車的數(shù)量到2020年時預計要100萬輛,到2030年時預計200萬輛。其背后的重要原因就是把動力電池與新能源革命聯(lián)系在一起,這給動力電池產(chǎn)業(yè)提供了極大的發(fā)展前景。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
那么什么是動力鋰電池呢,度娘的解釋是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,當前可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。其中鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的,可極大的可滿足消費類需求,至此,鋰電池逐漸被人們所重視。
隨著新能源汽車銷量逐年增長,對于鋰電池的需求量也在不斷擴張。以2014年數(shù)據(jù)為例,按照鋰離子電池展動力電池20%的滲透率來計算,鋰離子電池市場規(guī)模約為1.50萬組,按照每組動力鋰離子電池均價為5萬元,市場總額約為7.48億元。作為核心部件的鋰電池迎來發(fā)展的大好良機,同時迎來了產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。
而且鋰電池企業(yè)面臨上游原材料不足、成本迅速上升的困境。鋰電池原材料中最重要的碳酸鋰,遭到市場炒作,使得價格迅速上游,半年內(nèi)漲幅達到兩倍。碳酸鋰在鋰電池的原材料成本占比中超過了50%的比例,因此碳酸鋰價格半年內(nèi)飆升兩倍,鋰電池總成本就相應上漲20%。
上游原材料供應不足,以及新能源汽車發(fā)展加大了市場需求量,導致了鋰電池價格出現(xiàn)上揚,除此之外,人為因素同樣不可忽視,市場專業(yè)投機力量介入,機構(gòu)抱團乘機炒作,使得鋰電池現(xiàn)貨大漲。
盡管上漲幅度過快過大,但鋰電池的發(fā)展前景依然被看好,尤其是今年國內(nèi)新能源汽車保持快速發(fā)展,鋰電池需求仍可能處于供不應求的狀態(tài),國內(nèi)的鋰電池企業(yè)將繼續(xù)致力于擴產(chǎn)工作。
預計到2017年鋰電池行業(yè)市場達到2300億元左右,到2020年行業(yè)市場規(guī)模將達到6000億元左右,鋰電池行業(yè)市場仍有較大的上漲空間,未來前景樂觀。
燃料電池
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等,像一個蓄電池,但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。但是,它需要電極和電解質(zhì)以及氧化還原反應才能發(fā)電。
而氫是燃料電池中的主要使用元素。狹義上講我們現(xiàn)在所說的燃料電池一般等同于氫燃料電池。氫燃料作為能源的突出特點是無污染、效率高、可循環(huán)利用。而氫是一種無色的氣體,燃燒一克氫能釋放出142千焦爾的熱量,是汽油發(fā)熱量的3倍。它燃燒的產(chǎn)物是水,沒有灰渣和廢氣,不會污染環(huán)境,因此氫作為燃料被認為將會成為21世紀最理想的能源。
近幾年,歐美日等地在政府大力扶持下,在氫燃料汽車研發(fā)方面均取得了一定成就,包括奔馳、通用、豐田等巨頭企業(yè)更是紛紛布局。日本政府正在本國內(nèi)大力推進氫燃料電池車的發(fā)展。
根據(jù)《新成長戰(zhàn)略》規(guī)劃,日本政府提出以下目標:包括氫燃料電池車在內(nèi)的下一代環(huán)保車市場份額,將從2013年的約23%提升至2030年的50%~70%。同時,為氫燃料電池車提供補貼,2025年使其售價與混動車持平,統(tǒng)一標準與國際接軌以促進其海外銷售等舉措被列為重點實施項目。
本田的氫燃料電池車Clarity就將在今年晚些時候開始發(fā)售。這款車在去年11月份的美國洛杉磯車展亮相。
Clarity的內(nèi)飾長得挺好,但它的創(chuàng)新之處,還是在引擎蓋下。不同于傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機或者全電動系統(tǒng),Clarity采用的氫燃料電池提供動力。這種先進的動力系統(tǒng)并不是第一次使用——本田在2005年就開始銷售氫燃料電池車,在美國、德國和日本已經(jīng)賣了好幾年。簡單來說,燃料電池汽車將氫燃料轉(zhuǎn)化為電能,唯一的排放物是水,超級環(huán)保。但說起來簡單,實際做卻挺難的。
本田汽車部門執(zhí)行副總裁約翰˙孟德爾(JohnMendel)說:“Clarity氫燃料電池汽車是一款顛覆性的產(chǎn)品,它提供不折不扣的零排放用戶體驗,無論是性能、實用性、里程還是充電速度都可以與今天的汽油汽車媲美?!?/p>
但是說老實話對于像這類新能源車,我的第一想法就是“貴”,專門為富豪們服務的車,像我們這種平常老百姓也只能是遠觀不能褻玩。
而且氫燃料車目前就推廣而言與現(xiàn)實還存在較大差距。燃料電池生產(chǎn)成本很高,而加氫站的建設(shè)甚至比鋰電池電動汽車的充電站更難。除此之外,氫氣有爆炸的隱患且氫氣來源渠道有限。
目前而言,氫燃料電池汽車(FCV)在與傳統(tǒng)的燃料汽車與電動汽車的競爭中優(yōu)勢不大,預計到2027年,F(xiàn)CV在車市中的占有率甚至不到0.1%。對于氫燃料電池汽車,目前的客戶只有三種選擇:豐田Mirai、現(xiàn)代途勝FCV、本田Clarity,而且這些車僅限于日本、美國加利福尼亞州、韓國和幾個其他小型市場。
思邁汽車信息咨詢公司預期2027年會有17款FCV上市,包括幾家歐洲汽車制造商的產(chǎn)品。但是對FCV的整體預測是年銷量僅達7萬輛,不足市場份額的0.1%。
“在業(yè)界有這么個說法,沒有能源站,就沒法賣車,”豐田常務董事佐藤康彥說,“豐田完全不想做一個能源公司,所以想聯(lián)合各家能源公司一起做這場生意?!彼f的的確是實話。
鉛酸電池
鉛酸電池聽起來更像一個從遠古來的產(chǎn)物,但是有一點你絕對想不到,目前市場上80%以上的新能源汽車使用的是鉛酸蓄電池,鋰電池使用率普遍較低,一定意義上來講,新能源汽車的發(fā)展更大程度上將拉動鉛酸蓄電池的消費。
鋰電池使用率普遍較低,原因在于鋰電池目前在動力電池方面技術(shù)還不夠成熟,安全性有待提高;另外目前鋰電池高新技術(shù)依賴進口,價格相對鉛酸蓄電池較為昂貴,難以得到普及。所以目前一定意義上來講,新能源汽車的發(fā)展更大程度上將拉動鉛酸蓄電池的消費。
我們目前上市的電動車使用鉛酸電池,不是電動車企業(yè)蠢,不知道采用新技術(shù),而是在目前能量產(chǎn)能供貨的電池中,只有這種是可用靠譜的,其他或者是技術(shù)不成熟,或者是產(chǎn)業(yè)鏈無法配套的、或者是成本太高無法商用。
所以說,鉛酸電池還沒有推出歷史舞臺,相反卻逆勢占據(jù)主角位置一定程度上來說來說是一種市場向技術(shù)妥協(xié)的結(jié)果。
還有一點值得注意的是,一直以來,電池成本居高不下都成為制約新能源汽車發(fā)展的主要問題之一,即使享受著高額的國家補貼,電動汽車動輒20萬元以上的售價也仍讓很多消費者覺得難以承受。然而,諷刺的是,在三、四線城市的大街上,卻充斥著大量的廉價電動汽車。
鉛酸電池一般應用在低速和城市短途電動車上,雖然鉛酸電池能量密度低,但由于成本不高,售價低廉,在中小城市極為暢銷。不過,這些電動汽車的續(xù)航里程很難達到100公里以上。此外,而國家對此并未明文禁止,所以對于這類電動汽車的態(tài)度,也視各地方政府而定。一、鉛蓄電池
(一)鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)地位與發(fā)展趨勢
中國是全球最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)國和鉛酸蓄電池消耗國。根據(jù)全球鉛酸電池產(chǎn)能來看,中國鉛酸電池的產(chǎn)量在全球鉛酸電池的產(chǎn)量中占比45%,占比最高;美國鉛酸電池的產(chǎn)量緊隨其后,占比為32%,日本鉛酸電池的產(chǎn)量在全球中的占比不到我國鉛酸電池占比的三分之一,為13%。
全鉛酸電池產(chǎn)能區(qū)域分布
我國鉛酸電池的產(chǎn)量在全球占比較多的原因是,近年來,我國通過引進歐美日韓等國家在我國投資建廠,并吸納、消化國外技術(shù),使我國鉛酸電池的的制造技術(shù)已經(jīng)接近了國際先進水平。
數(shù)據(jù)顯示,2010-2017年,全球鉛酸蓄電池市場規(guī)模穩(wěn)步增長。2013年,全球鉛酸蓄電池市場規(guī)模首次突破400億美元,此后均保持在400億美元以上。2017年,全球鉛酸蓄電池市場規(guī)模約為429億美元,同比增長0.70%。
據(jù)統(tǒng)計,2015年鉛酸蓄電池占電池市場一半以上份額約為54.67%。從全球范圍來看,2015年鉛酸蓄電池市場規(guī)模為422億美元,這一市場規(guī)模仍將保持2%-5%的年增長率,預計2018-2023年,鉛酸蓄電池市場規(guī)模難有大幅度上漲,但仍將維持在400億美元水平上。
“十一五”期間,鉛蓄電池市場規(guī)模迅速擴大,每年產(chǎn)量平均以約20%的增速上升。據(jù)SMM統(tǒng)計,截止2018年底,鉛蓄電池行業(yè)產(chǎn)能已超出4億KVAh。在未來的幾年里,鉛酸蓄電池行業(yè)仍將在國民經(jīng)濟中占據(jù)重要地位。
鉛蓄電池銷售收入在整個電池行業(yè)中所占比例較大,盡管在儲能領(lǐng)域被鋰離子電池部分替代,但難以動搖鉛蓄電池的市場地位。
據(jù)統(tǒng)計,鉛約占鉛蓄電池總成本的70%。市場上60V20AH的鉛蓄電池重量一般是在35kg左右,鉛酸電池的含鉛量一般在65%左右,也就是有22.75kg的鉛,即鉛蓄電池平均每度電需要消耗18.96kg的鉛。結(jié)合鉛蓄電池的市場占比過半并仍有緩慢增長之勢,短暫來看鉛蓄電池對于金屬鉛的需求仍是值得期待的。
(二)鉛酸蓄電池發(fā)展的重要政策支持
2012年7月1日,《鉛蓄電池行業(yè)準入條件》正式實施以來,鉛酸蓄電池行業(yè)在加快淘汰落后產(chǎn)能、提高產(chǎn)業(yè)集中度、促進轉(zhuǎn)型升級和綠色發(fā)展方面,取得了顯著成績??v觀整個鉛酸蓄電池市場,從競爭數(shù)量、退出壁壘、同質(zhì)化程度,以及競爭層次來看,鉛酸蓄電池行業(yè)處于成熟階段。
今年上半年,國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會正式批準發(fā)布國家標準《廢鉛酸蓄電池回收技術(shù)規(guī)范》,同時也結(jié)束了我國廢鉛酸蓄電池回收行業(yè)多年來無“法”可循的窘境。該標準規(guī)定了社會流通領(lǐng)域廢鉛酸蓄電池的收集、貯存、運輸、轉(zhuǎn)移過程的處理方法及管理措施,并將于2019年10月1日起正式實施。
(三)鉛蓄電池面臨重重挑戰(zhàn)
1、電動自行車新國標的沖擊:
2018年5月15日,根據(jù)國家標準管理程序,工業(yè)和信息化部組織修訂的《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》強制性國家標準(GB17761-2018),由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會《中華人民共和國國家標準公告(2018年第7號)》批準發(fā)布,自2019年4月15日正式實施。
新國標嚴格限定了電動自行車的整車重量,對于鉛酸電池來說,電池自重偏大(或者說能量密度過低)無法在現(xiàn)有的技術(shù)框架下獲得突破,那么如果新國標車型想要沿用鉛酸電池,只能以犧牲續(xù)航為代價。以48V12Ah鉛酸電池為例,通常該規(guī)格電池的重量在16Kg以上,這意味著整車不含電池重量要控制在38Kg以下,并且整車的尺寸還不能超過標準,這對于車輛設(shè)計提出了極大挑戰(zhàn)。
據(jù)SMM調(diào)研了解,自去年初,電動自行車新國標草案出臺,鉛蓄電池企業(yè)陸續(xù)就新國標,開始對鉛酸蓄電池開展“輕量化”技改。其中,少數(shù)企業(yè)已于5-6月完成技改試驗,并于7月份隨《電動助力車用閥控式鉛酸蓄電池》(GB/T22199-2017)實施,正式向市場批量銷售“減重”后的電池。另據(jù)鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)反映,完成電池“減重”技改后,當月原材料中用鉛量較技改前下降約5%。
2、新能源汽車崛起令鉛蓄電池前路渺茫?
鉛酸蓄電池也是目前世界上產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池,但自2015年新能源汽車產(chǎn)業(yè)爆發(fā)之后,鉛酸蓄電池的地位就受到了挑戰(zhàn)。有報道指出,自2015年以來,國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)出已開始呈現(xiàn)小幅下滑態(tài)勢。主要因為以傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池為動力的電動自行車行業(yè)發(fā)展已達到飽和階段,對國內(nèi)鉛酸蓄電池的應用推動有所放緩。隨著新能源汽車電池部分對傳統(tǒng)汽車鉛酸蓄電池的逐漸替代,尤其是2020年及以后,其替代影響和沖擊將進一步攀升。因此國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)銷有不斷收縮可能,后期整體國內(nèi)鉛酸蓄電池行業(yè)的發(fā)展或?qū)⑻幱谙鄬Ρ粍拥母窬种小?/p>
與此同時,2016年1月1日起對鉛蓄電池征收消費稅、鋰離子電池免征消費稅、《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》、《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》、新能源汽車免征車輛購置稅等政策法規(guī)也在不斷促進新能源汽車發(fā)展。
二、鋰電池
(一)鋰電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
由于我國對環(huán)保事業(yè)的重視,從近幾年我國的新能源汽車銷量情況來看,市場對新能源汽車的需求上升較快。其中,2018年新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127萬輛和126萬輛,同比增長59.9%和61.7%。其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛,同比增長48%和50.9%;插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成28.4萬輛和27.2萬輛,同比增長121.9%和117.6%。
目前,國內(nèi)新能源汽車仍然在采用磷酸鐵鋰和三元鋰電池,車型續(xù)航里程基本上都能夠達到300公里,我國動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,推動各環(huán)節(jié)技術(shù)水平快速提升。電芯有望實現(xiàn)三元NCM811電池的量產(chǎn)應用,產(chǎn)品單體能量密度達到260Wh/kg,系統(tǒng)能量密度達到180Wh/kg。從全球各個國家來看,主要車企廠商配備的還是日韓動力電池,以三元鋰電池為主續(xù)航里程基本可以達到350公里。
目前我國鋰電池行業(yè)存在部分中小企業(yè),規(guī)模小,技術(shù)水平低,生產(chǎn)的鋰電池產(chǎn)品較為低端。企業(yè)生產(chǎn)鋰電池購買原料成本過高,給企業(yè)帶來的生產(chǎn)經(jīng)營成本相對較高。
鋰電池在某些特定情況下會發(fā)生燃燒、爆炸等情況,比如使用不當,極端環(huán)境中都有可能發(fā)生危險,考慮到技術(shù)方面的不足,有些時候也成了限制鋰電池發(fā)展的缺點。
鋰電池成為汽車的動力存儲來源,在中國不斷加碼環(huán)保事業(yè)之后,中國的新能源車的發(fā)展進程將不斷加快,對于鋰電池的發(fā)展也是會有巨大的推動左右。
(二)鋰礦供應現(xiàn)狀
鋰電池的生產(chǎn)原料主要來自于鋰礦,鋰礦的供應制約著鋰電池的發(fā)展,同時決定了鋰電池的未來。中國已探明鋰資源量為450萬噸。中國鋰礦資源的分布集中在四川、江西、青海和西藏。2018年海外鋰礦產(chǎn)量中,67%是來自于鋰輝石礦山,而這些鋰輝石礦幾乎全部來源于澳大利亞。而剩下的鹽湖產(chǎn)量均來自于南美。
(三)鋰電池政策扶持逐漸退坡
2019年3月26日,財政部、工業(yè)和信息化部、科技部和發(fā)展改革委四部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。重點內(nèi)容包括:1、國補力度大幅退坡,補貼基數(shù)綜合下降程度超50%;2、2019年3月26日至2019年6月25日為過渡期,期間按2018年補貼的0.1倍和0.6倍進行補貼;3、過渡期后地補取消,轉(zhuǎn)為支持充電等配套設(shè)施;4、電池技術(shù)要求更高,但補貼系數(shù)下修。
隨著補貼退坡幅度加大,動力電池環(huán)節(jié)面或臨進一步降價壓力。
(四)鋰電池的機遇與挑戰(zhàn)
機遇一:低碳環(huán)保,全球汽車電氣化浪潮不可遏制和逆轉(zhuǎn)
在低碳環(huán)保、能源安全及產(chǎn)業(yè)扶植等因素的驅(qū)動下,全球電動汽車市場發(fā)展迅速,截止2017年底保有量超過340萬,市場份額突破1%,年均復合增長率達58%。汽車電動化趨勢不可逆轉(zhuǎn),產(chǎn)業(yè)格局加速形成;預計2025年新能源汽車全球銷量將突破1800萬輛;中國新能源汽車銷量將突破700萬。
機遇二:政策持續(xù)明確,發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路
新能源汽車已上升為國家戰(zhàn)略;產(chǎn)業(yè)政策雙積分將代替補貼成為行業(yè)長期發(fā)展的管理基礎(chǔ);2025年新能源整體市場占比將達到20%。
機遇三:產(chǎn)業(yè)和價值重構(gòu),將催生新的汽車業(yè)態(tài)和偉大企業(yè)
技術(shù)重構(gòu):關(guān)鍵核心技術(shù)將逐漸從整車延展到關(guān)鍵子系統(tǒng)和零部件。
服務重構(gòu):從產(chǎn)品提供者演變?yōu)楫a(chǎn)品+服務+出行方案提供者,用戶接口成為關(guān)鍵。
價值重構(gòu):核心價值點將由整車向關(guān)鍵系統(tǒng)、部件以及上下游轉(zhuǎn)移。
競爭重構(gòu):產(chǎn)業(yè)競爭將由產(chǎn)品競爭演變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)平臺競爭。一大批造型新勢力涌入新能源汽車產(chǎn)業(yè),截止2017年底,中國新能源汽車企業(yè)數(shù)量已達到314家,超過200家造車新勢力入局。
挑戰(zhàn)一:使用新能源汽車的信心,影響著新能源汽車的市場
對于電池技術(shù)、充電不便、價格及續(xù)駛里程的焦慮,仍然是制約大部分消費者選擇新能源汽車的主要因素。
挑戰(zhàn)二:充電體系建設(shè)還不能滿足消費者需求,分布還不均衡
快充體系建設(shè)不夠,分布不均衡;中國城市居民多為公寓式住宅,小區(qū)停車位配置比例低于1:1,老舊小區(qū)缺乏停車位配置;充電樁安裝需城建、電力、物業(yè)等多部門交叉管理,自行安裝困難。
挑戰(zhàn)三:商業(yè)模式創(chuàng)新不斷涌現(xiàn),但仍不成熟
新的商業(yè)模式仍處于探索期,需要較長時間的實踐,最終找到可持續(xù)發(fā)展的盈利模式。短期內(nèi)會對企業(yè)經(jīng)營造成一定的干擾;如網(wǎng)約車領(lǐng)域虧損期超過三年,分時租賃領(lǐng)域虧損期超過四年。