(注:此為連載第三部分,第一、二部分中國電池網(wǎng)已刊載,第一部分見http://www.vnsr890.com/news/top/102151H32015.html;第二部分見http://www.vnsr890.com/news/top/112052I32015.html)
三、電動汽車及車用電池發(fā)展趨勢
既然電動汽車市場是未來一段時間鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的推動力,這里我們就簡單來看一看電動汽車及車用電池未來幾年是一個怎樣的發(fā)展趨勢。鑒于電池是電動汽車最核心的零部件,在純電動汽車的制造成本方面,電池的占比也最高,普遍在30%以上,有的甚至40%或50%以上。自2011年電動汽車商業(yè)化元年以來,電動汽車的銷量與電池價格的變化密切相關(guān),具體見圖5。
從圖5可以看到,車載電池組價格每下降10%,電動汽車銷量增長大約在20%~30%之間。不過,隨著這幾年車載電池組價格的大幅度下降(由2011年的1100美元/kWh下降到2014年的390美元/kWh),現(xiàn)有技術(shù)水平下再繼續(xù)下降的空間不大,價格的驅(qū)動力正在用盡,預(yù)計本年度車載電池組價格的降幅會到10%以下,而海外電動汽車的市場銷量增幅則會降到20%以下。中國電動汽車市場2014年和本年度非?;鸨?,預(yù)計本年度銷量將突破20萬輛,從而超越美國成為全球最大市場,但這主要是政府強力刺激和市場封閉發(fā)展雙重措施下的結(jié)果,與電池價格的變化的對應(yīng)關(guān)系還不太明顯。
真鋰研究和中國電池網(wǎng)認(rèn)為,電動汽車目前最大的問題是價格和純電續(xù)航里程,解決這兩大問題的主要辦法除了提高電池組能量密度之外,還有就是標(biāo)準(zhǔn)化和輕量化,其中標(biāo)準(zhǔn)化主要是指核心部件如電池模塊、電機等的標(biāo)準(zhǔn)化,而輕量化則是指在不降低車輛安全系數(shù)的前提下,將體重較大的部件減重。這就是未來幾年電動汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向。這些方向目前都有車企和零部件廠商在積極嘗試。這里我們主要介紹車輛和電池方面的進展。
1、進一步降低電池的單位成本
如圖6所示,電動汽車產(chǎn)品開發(fā)目前主要存在兩類情況,一是在解決純電續(xù)航里程的情況下降低車輛的售價,二是在車輛價格已經(jīng)比較低的情況下提升純電續(xù)航里程。特斯拉就是第一類情況的代表,他正在積極開發(fā)3.5萬美元左右的大眾型純電動汽車產(chǎn)品Model Ⅲ,而其中最重要的工作就是要降低電池的單位成本。
特斯拉一直在致力于降低其車載電池組成本的努力。根據(jù)真鋰研究掌握的有限的資料來分析,2009年其第一款產(chǎn)品Roadster EV上市銷售時,電池組成本大概是1,100~1,200美元/kWh;到2012年中期第二款產(chǎn)品Model S EV上市銷售時,大概是700美元/kWh左右,主要得益于電池組系統(tǒng)(BMS、冷卻系統(tǒng)和安全系統(tǒng))價格的下降;2014年特斯拉電池組的成本大概降到了420美元/kWh左右(其中電芯成本大約占比75%),主要得益于電芯價格的下降。特斯拉公開披露的信息顯示,其2014年支付松下3.1Ah電芯的采購價大約是3.5美元/只(約合313.62美元/kWh)。
但是,420美元/kWh的成本對于Model Ⅲ而言還是太高。有分析表明,要保證Model Ⅲ有220英里(350km)的純電續(xù)航里程,需要搭載至少可存儲44kWh電量的電池組,這樣計算,電池組成本就將1.85萬美元,占到了3.5萬美元售價的近53%,這顯然是不行的。在電機等其他核心部件成本下降空間不大的情況下,必須要大幅度降低電池成本才行,在420美元/kWh的基礎(chǔ)上再減掉一半以上是最好。
為此,特斯拉主要采取了兩個辦法,一是興建超級電池工廠Gigafactory,依靠規(guī)模降低成本;二是革新電池技術(shù),依靠技術(shù)降低成本。Gigafactory已于2014年在美國內(nèi)華達州的沙漠里開始建設(shè),計劃一期生產(chǎn)線2017年建成投產(chǎn),這也正好是Model Ⅲ計劃上市的時間。應(yīng)特斯拉的要求,松下這幾年一直在研發(fā)新的由正、負(fù)極材料構(gòu)成的新一代電池,能夠降低成本、提高能量密度,延長電池壽命。