新能源汽車是近年來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年全年新能源汽車銷量已突破7萬輛。車載動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的主要部件,其成本約占總成本的30%-50%,甚至更高。因此,動(dòng)力電池?zé)o疑是現(xiàn)階段影響新能源汽車發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一。
目前市場(chǎng)上主流技術(shù)仍以鉛酸電池技術(shù)、鎳氫電池技術(shù)、鋰電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)為主,偶爾會(huì)有液流電池、金屬空氣電池的相關(guān)報(bào)道,但是這些技術(shù)多停留在實(shí)驗(yàn)室階段,各自的技術(shù)瓶頸短期內(nèi)很難突破。
在動(dòng)力電池市場(chǎng)當(dāng)中,鋰電池技術(shù)是最火熱的。從正極材料上,可以分成磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料等等。各自的優(yōu)缺點(diǎn),相關(guān)報(bào)道很多,在此不再贅述。
從性能提升上看,現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化的鈷酸鋰、改性錳酸鋰和磷酸鐵鋰在基礎(chǔ)研究方面有技術(shù)突破可能性微乎其微,其能量密度和各種主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近其應(yīng)用極限。而三元材料在性能上仍有空間,有機(jī)構(gòu)也預(yù)測(cè),未來三元材料的市場(chǎng)份額也會(huì)逐年提高。隨著市場(chǎng)份額的不斷提升,未來的三元材料性能有望超過鈷酸鋰,但是短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大的突破,仍有困難。就如同美國(guó)能源部肯塔基州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電池制造配套研究與發(fā)展中心主任Tony Hancock在2012年所說的:“鋰電池的解決方案至少需要十年,甚至可能二十年?!?/p>
新技術(shù)給鋰電池帶來新的希望。在此不得不提的是石墨烯技術(shù)和鋰硫電池技術(shù)。
提到石墨烯技術(shù),2014年最受關(guān)注的無疑是西班牙 Graphenano 公司同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)新型石墨烯電池。石墨烯電池的出現(xiàn),無疑意味著石墨烯在電池應(yīng)用領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。但是這種電池真正的性能,還要在拿到樣品之后才能得到驗(yàn)證。尤其是在長(zhǎng)循環(huán)后,電池性能的穩(wěn)定性,是否還能維持原來的水平,電池的安全性能如何,更需要較長(zhǎng)的時(shí)間去驗(yàn)證。除此外,筆者認(rèn)為,石墨烯自身的產(chǎn)業(yè)問題,生產(chǎn)和應(yīng)用上的工藝問題,安全性問題尚待解決。
鋰硫電池技術(shù)由上世紀(jì)90年代提出,目前在美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等能源技術(shù)較發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)對(duì)該技術(shù)廣泛看好。長(zhǎng)遠(yuǎn)看,該技術(shù)有非常好的商業(yè)化前景。但是實(shí)現(xiàn)起來,仍有很多困難。德國(guó)和日本企業(yè)把能量密度達(dá)到500Wh/kg的鋰硫電池的商業(yè)化目標(biāo)定在2020年,該技術(shù)的難度可見一斑。
2014年還有一些其他的新技術(shù)被披露。比如具有3D網(wǎng)格電極結(jié)構(gòu)的鋰電池,可以實(shí)現(xiàn)100C以上的快速充放電,能量密度也是傳統(tǒng)電池的5倍以上。這些通過理論估算或在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)試驗(yàn)成功的“超級(jí)鋰電池”,無疑是2014、2015年最好的作品。但是動(dòng)力市場(chǎng)需要的是一致性好、性能穩(wěn)定、安全性高、易于復(fù)制的產(chǎn)品。從作品到產(chǎn)品仍需有一定的路要走。
鋰電池的價(jià)格方面,從2011年至2014年,持續(xù)下行。尤其是2014年,降幅超過10%,筆者認(rèn)為主要是以下原因。
首先,從2011年到2014年的數(shù)據(jù)上看(如下圖所示),鋰電池的產(chǎn)能和產(chǎn)量都在增加。這意味著鋰電池的生產(chǎn)規(guī)模在逐漸增加。擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,是降低成本的先決條件。