快速充電成為新能源車重要性能指標(biāo)
2015—2016年是我國(guó)新能源汽車的高速發(fā)展期，產(chǎn)量從2014年的7.83萬輛越升至2016年的51.7萬輛，年均增速達(dá)到155%，如今我國(guó)已成為全球最大新能源汽車消費(fèi)市場(chǎng)，作為政府采購(gòu)的主要車型，新能源客車的產(chǎn)銷獨(dú)占半壁江山，這一點(diǎn)從近兩年動(dòng)力電池的消費(fèi)結(jié)構(gòu)同樣可以看出。
2015—2016年中國(guó)鋰動(dòng)力電池消費(fèi)結(jié)構(gòu)
在市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)下，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)公交車高續(xù)航里程以及快速充電性能日益迫切。這就要求動(dòng)力電池需滿足高能量密度及快速充電的性能要求。2017年1月1日正式實(shí)施新的財(cái)政補(bǔ)貼方案，也可看出政府對(duì)于動(dòng)力電池能量密度及充電倍率做出要求，而對(duì)于新增的快充類新能源客車的補(bǔ)貼政策引發(fā)市場(chǎng)廣泛關(guān)注，每千瓦時(shí)補(bǔ)貼額度為3000元，較非快充類高出67%，從新增技術(shù)指標(biāo)及較高補(bǔ)貼額度不難看出，快充技術(shù)或?qū)⒊蔀閯?dòng)力電池發(fā)展的下一個(gè)突破口。
新能源客車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求
為什么這么說？首先從市場(chǎng)需求的角度來看，不管是乘用車還是客車，續(xù)航里程一直是市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，但是從相關(guān)數(shù)據(jù)及業(yè)內(nèi)專家的觀點(diǎn)來看，在現(xiàn)有的主流兩大動(dòng)力電池體系內(nèi)，就磷酸鐵鋰電池而言，系統(tǒng)能量密度做到160Wh/kg已達(dá)到極限，三元鋰電池單體能量密度上限空間較大，但專家表示電池單體做到350Wh/kg以后也將很難再有突破，另一方面為了提升三元鋰電池能量密度，不得不犧牲成本及安全這兩大要素，因此對(duì)于主機(jī)廠商而言，如何才能彌補(bǔ)續(xù)航里程上的缺陷？提高充電倍率，大幅降低充電時(shí)間滿足用戶的日常需求，成為提升用戶體驗(yàn)的當(dāng)務(wù)之急。
動(dòng)力鋰電池快充技術(shù)解析
快充動(dòng)力電池給我們能帶來的便利其實(shí)不難想象，那么當(dāng)下的快充動(dòng)力電池能否滿足市場(chǎng)對(duì)于成本、安全、能量密度等六大要素的綜合考量呢？具體來看當(dāng)下主流的三類快充動(dòng)力電池技術(shù)：三元材料/鈦酸鋰、多元復(fù)合材料（三元材料混合錳酸鋰）/多空硬碳、磷酸鐵鋰/快充石墨。
鈦酸鋰動(dòng)力電池
鈦酸鋰動(dòng)力電池是以負(fù)極材料命名，正極采用三元材料，主流電芯實(shí)測(cè)電壓2.3V，從性能來看，鈦酸鋰電池的低溫性能優(yōu)越、安全性和循環(huán)使用性能較好，作為快充電池的倍率性能也得到業(yè)界的肯定。但是鈦酸鋰目前突出的問題有兩點(diǎn)：其一，電壓太低，因此能量密度相對(duì)低很多，其二，鈦酸鋰電池成本明顯要高于其他體系，采用三元正極材料后整體成本再度上升，主要受以下因素影響：高成本小金屬材料（鈦、鎳、鈷）、低能量密度導(dǎo)致同容量的電池所需成本更高。
多元復(fù)合材料快充電池
多元復(fù)合材料快充電池，正極采用三元材料和錳酸鋰混合體系，負(fù)極則采用多孔復(fù)合碳，由于多孔復(fù)合碳的比表面積比傳統(tǒng)石墨的要高出20倍，大大增加了鋰離子的遷移和嵌入通道數(shù)量，鋰離子可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、快速的嵌入和脫出，從而進(jìn)一步提升快充的性能。但采用此種負(fù)極材料所導(dǎo)致的缺點(diǎn)也是很明顯的，首先就是循環(huán)壽命不夠長(zhǎng)，首次充放電效率低，另外對(duì)于正極所采用的多元復(fù)合材料最大的問題無疑就是安全問題，安全性仍然需要重點(diǎn)關(guān)注并不斷實(shí)踐檢驗(yàn)。
磷酸鐵鋰快充電池
磷酸鐵鋰快充電池是在技術(shù)最為成熟的磷酸鐵鋰體系內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化和潛力挖掘，以沃特瑪快充電池為例，沃特瑪磷酸鐵鋰快充電池通過材料體系創(chuàng)新及電芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)高倍率快速充放電性能，正負(fù)極采用小粒徑、大比表面積材料，以滿足鋰離子的快速嵌入和脫出，降低電解液黏度以提高鋰離子的遷移速率。伴隨充放電倍率提升，磷酸鐵鋰快充電池同樣面臨大量放熱產(chǎn)生的高溫安全問題，對(duì)此沃特瑪通過對(duì)電芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少電芯內(nèi)部阻抗來降低溫升。循環(huán)壽命也是市場(chǎng)一直關(guān)注的性能指標(biāo)，沃特瑪快充電池在6C充電倍率下循環(huán)1600周后仍然保持80%以上的剩余容量，足以滿足用戶需求。材料成本相對(duì)較低，再結(jié)合成熟的技術(shù)背景及穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，磷酸鐵鋰快充電池發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
快充動(dòng)力電池市場(chǎng)需求分析
2017年前三批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中，累計(jì)有近40款客車快充倍率均在5C以上，這在2016年是不曾出現(xiàn)的，提升充電倍率成為動(dòng)力電池發(fā)展新趨勢(shì)。目前快充動(dòng)力電池主要應(yīng)用于新能源客車，但從市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿砜矗磥沓擞密嚭蛯Ｓ梦锪鬈嚨脑鏊偌笆袌?chǎng)規(guī)模將高于客車，因此未來動(dòng)力電池的消費(fèi)結(jié)構(gòu)將會(huì)向這兩類車型偏移，這一點(diǎn)我們從2016年新能源汽車滲透率可以看出，新能源乘用車及專用車的仍不足2%。
2016年新能源汽車滲透率情況
盡管動(dòng)力電池高倍率快充技術(shù)的應(yīng)用占比現(xiàn)在還很小，但是未來市場(chǎng)空間巨大，據(jù)了解，主流動(dòng)力電池企業(yè)中沃特瑪、CATL等已先行一步，如沃特瑪在快充技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)深耕多年，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)6C的快充倍率，在快充技術(shù)上處于行業(yè)前列。
盡管動(dòng)力電池高倍率快充技術(shù)的應(yīng)用占比現(xiàn)在還很小，但是未來市場(chǎng)空間巨大，據(jù)了解，主流動(dòng)力電池企業(yè)中沃特瑪、CATL等已先行一步，如沃特瑪在快充技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)深耕多年，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)6C的快充倍率，在快充技術(shù)上處于行業(yè)前列。
技術(shù)+規(guī)模效應(yīng)實(shí)現(xiàn)雙引擎
微笑曲線理論
在產(chǎn)業(yè)鏈中，附加值更多體現(xiàn)在兩端—設(shè)計(jì)和銷售，處于中間環(huán)節(jié)的制造附加值最低，這被稱為“微笑曲線”理論。這一理論同樣可以類比到現(xiàn)在的新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈，上游原料企業(yè)供給受資本市場(chǎng)影響附加值增大，導(dǎo)致電池企業(yè)成本陡增；終端主機(jī)廠商受補(bǔ)貼退坡影響，不得不把成本轉(zhuǎn)嫁至上游電池企業(yè)，因此動(dòng)力電池廠商同時(shí)受到上下游擠壓，企業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。如何才能在激烈的的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中突出重圍呢？
微笑曲線
新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈微笑曲線
技術(shù)優(yōu)勢(shì)+規(guī)模效應(yīng)
技術(shù)優(yōu)勢(shì)+規(guī)模效應(yīng)成為動(dòng)力電池企業(yè)突出重圍的雙引擎，眾所周知，新能源汽車領(lǐng)域楷模特斯拉的超級(jí)電池工廠于今年順利投產(chǎn)，預(yù)計(jì)2018年所產(chǎn)生的規(guī)模效應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)30%的成本降幅，這必然提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力并帶來可觀的收益。縱觀國(guó)內(nèi)，不難發(fā)現(xiàn)沃特瑪、比亞迪、CATL這樣的一線梯隊(duì)企業(yè)不僅在技術(shù)上占據(jù)制高點(diǎn)，同樣具備絕對(duì)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。規(guī)模優(yōu)勢(shì)并不是一味的擴(kuò)大再生產(chǎn)，沃特瑪2017年產(chǎn)能可以達(dá)到12GWh，其規(guī)模化生產(chǎn)不僅體現(xiàn)在廠房占地面積和產(chǎn)能上，更加體現(xiàn)在高速、高精度、高穩(wěn)定性上，沃特瑪通過引入智能化生產(chǎn)設(shè)備，通過數(shù)字化的手段、引進(jìn)大數(shù)據(jù)分析和人工智能的方法，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，快充電池作為未來動(dòng)力電池發(fā)展方向之一，產(chǎn)品的充放電同步性要求更高，因此沃特瑪快充電池不僅占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，憑借規(guī)模效應(yīng)所產(chǎn)生的低成本、高同步性能得到市場(chǎng)的深度認(rèn)可。
可以預(yù)見的是，動(dòng)力電池行業(yè)的混沌期已經(jīng)來臨，任何單引擎甚至沒有引擎的企業(yè)都將被市場(chǎng)淘汰，快充倍率將成為測(cè)評(píng)動(dòng)力電池性能的重要指標(biāo)，諸如沃特瑪這樣的快充動(dòng)力電池產(chǎn)品的市場(chǎng)份額將逐步提升，也將為動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)打開新的藍(lán)海。
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