電動化推動電池與汽車產(chǎn)業(yè)變革

作者 / 呂理舜 集邦咨詢新能源研究中心(EnergyTrend)資深研究經(jīng)理(臺灣)

摘要：新能源汽車的電動化，目前從上游材料到電池芯來看，隨著大環(huán)境的投入將產(chǎn)生更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)排擠效應(yīng)，這將會使汽車電池及終端產(chǎn)生新的發(fā)展方向。

市場概況

　　自2016年各國車企相繼公布其燃油汽車停售時間表，到2017年美國特斯拉電動車以及中國臺灣Gogoro使電動車步入平民化的時代，電動車不再像過去那樣，以標榜形象與營銷為宣傳目的，而是更加實際地貼近生活。雖然短期市場的關(guān)注點是特斯拉能否在規(guī)劃時間內(nèi)順利量產(chǎn)，但是電動車的發(fā)展，對于汽車主機廠而言，已是無法避免的趨勢。近年來，中國通過各種獎懲制度與產(chǎn)業(yè)整合，讓電動車成為人們生活中的一部分。同時，電動車與充電樁建設(shè)也促使鋰電池種類，乃至于電池材料領(lǐng)域發(fā)生巨變，本文將在此基礎(chǔ)上逐一點出。

新能源乘用車滲透率將快速提高

　　新能源車產(chǎn)業(yè)很大的動力來源于政策的補貼。政策首先推動公有汽車的使用情景，即：B2B應(yīng)用。在初期，客車、物流車的滲透率會遠高于私家車與乘用車。雖然目前私家車/乘用車的滲透率依舊小于5%，但是隨著政策扶持的影響，下半年到明年初，私家車、乘用車的滲透率會有很快的提升。另外，物流車、客車將趨于飽和，同比成長性也將逐年不如私家車、乘用車。具體新能源車在不同車型的滲透率對比如圖1所示。

三元電池持續(xù)精進

　　電池方面，2017年以前，動力電池的需求主要是客車這一類的固定運行路線車輛，客車本身的體積大，高能量密度對其而言不是最優(yōu)先的選擇，為了在成本與壽命上取得平衡，目前客車用電池以鋰鐵電池居多。

　　三元材料基本上壟斷了物流車和乘用車市場。其中，乘用車滲透率將會從2018年開始快速提升，可以預(yù)期三元材料在市場上的需求。隨著中國的政策推動、間接引導(dǎo)整體市場對應(yīng)能源車輛的規(guī)劃，乘用車電池的用量將快速提升，三元電池整體的滲透率與成長性將會遠高于鋰鐵電池。

　　此前，為提高能量密度需要，電池中添加了大量的鈷金屬，這增加了電池成本。另外，動力產(chǎn)品提高電壓唯一的做法就是提高鎳金屬的比重，同時也使鎳金屬易吸水，影響良率，從而增加電池芯生產(chǎn)制程的難度?？偠灾瑸榱颂嵘芰棵芏炔⒕S持材料的價格優(yōu)勢，唯有通過提升電池芯廠的制程能力，才能滿足新能源車對能量密度需求的長期進程。目前國內(nèi)電池市場有內(nèi)需的支撐，年底很多家會從532往622配比的三元材料路線邁進(如圖2)，而日韓電池廠則是從622配比往811邁進，預(yù)計整個動力電池市場的單位價格表現(xiàn)，將隨著配方的能量密度拉升價格繼續(xù)往下，性價比因此持續(xù)提高，提升更多的動力鋰電池市場滲透率。

基礎(chǔ)建設(shè)刺激高功率密度電池市場

　　除了往高能量密度發(fā)展以外，還有另外一種方向，即高功率密度鋰電池。隨著基礎(chǔ)充電設(shè)備建設(shè)的補貼政策陸續(xù)出臺，充電環(huán)境將逐漸成熟，公共區(qū)域或私人停車場、新建成的建筑內(nèi)部，都有一定的充電樁設(shè)置配比，基于此，2018-2020年，隨著充電環(huán)境的普及，固定路線行駛的汽車本身無需配備太多的電池，對于車重、續(xù)航力和成本都會減少一定的負擔，將是市場的另一種選擇。電池在不同階段發(fā)展需求變化如圖3所示。

　　鋰電池除了鋰離子電池(LIB/ Lithium ion battery)外，還包括鋰離子電容(LIC)以及鋰態(tài)氧LTO，類似于傳統(tǒng)超級電容(EDLC)的電池特性。與鋰離子電池的差異在于，它的能量密度和功率密度是對等的，要實現(xiàn)快充，就意味著可能犧牲能量密度。把電池做成功率型電池(>100kW/kg)而非能量密度型(>100Wh/kg)是另一個市場方向，該類電池的壽命會遠高于鋰電池的壽命，充放電壽命以萬次計，其市場需求主要來自于軌道交通、固定運行的車輛。快充電池的特性比較如圖4所示。

鈷金屬供應(yīng)將從IT為主轉(zhuǎn)為以動力應(yīng)用為主

　　鈷金屬是新能源車快速發(fā)展以來，隨著電池需求成長而間接受惠的主要貴重金屬原料。鈷金屬礦產(chǎn)40%~45%來自剛果，但鈷的加工產(chǎn)業(yè)有一半以上在中國。為了確保車企在整個上游關(guān)鍵供應(yīng)原料的掌控性，近年來，中國的車企、電池芯等行業(yè)紛紛往上游布局。綜上所述，IT電池的用量與動力電池應(yīng)用曲線呈現(xiàn)黃金交岔，2015年開始動力的應(yīng)用需求已正式超越IT應(yīng)用，并且在2017年開始快速拉開兩者的差距，鋰電池產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)已經(jīng)轉(zhuǎn)移至動力電池應(yīng)用上來。預(yù)計全球動力電池需求量將從2017年的20億顆成長至2018年的25億顆，年成長率為24%。

電動車新結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)了產(chǎn)業(yè)特性

　　汽車的發(fā)展具有智能化與節(jié)能化的特點。除了電動化所帶來的節(jié)能效益之外，車體產(chǎn)業(yè)也可能發(fā)生變革。從目前乘用車輛的結(jié)構(gòu)來看，傳統(tǒng)車輛是三個廂體，前廂、后廂和中間的駕駛廂，配置動力系統(tǒng)與置物空間，同時兼顧駕駛者的安全性。而新能源車的車體配置有很大的不同，為了顧及電池的安全性，電動車車輛會刻意強化底盤，底盤以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計將會產(chǎn)生變化，甚至空間配置也將與傳統(tǒng)汽油車不同。這意味著，電動車的安全性將重點擺在底盤下方，而上方車體將會有很多的彈性變化。目前，美國硅谷也出現(xiàn)許多車輛設(shè)計公司，包括3D打印公司，它們積極地尋求介入車體、車殼上半部的設(shè)計與生產(chǎn)。傳統(tǒng)汽車的導(dǎo)入或許僅是一個概念性質(zhì)，但是隨著車輛的電動化產(chǎn)生的設(shè)計變化，車體導(dǎo)入將更朝向輕質(zhì)化、個性化以及快速化方向發(fā)展，此趨勢將指日可待。傳統(tǒng)汽車與新能源汽車架構(gòu)對比如圖5所示。

結(jié)論

　　總而言之，新能源汽車的電動化，目前從上游材料到電池芯來看，隨著大環(huán)境的投入將產(chǎn)生更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)排擠效應(yīng)，因此鈷金屬在2017年全年都走在一個高漲的行情;而電池材料往高鎳系的三元發(fā)展，也同時對鋰鐵電池產(chǎn)生行業(yè)板塊的排擠效應(yīng);而隨著充電環(huán)境與能量密度逐漸發(fā)整成熟，高功率密度電池也將是未來另一個電池的亮點，其中包括鋰離子電容等;最后，新能源車對于終端應(yīng)用的改變，不僅將促使車輛電動化，而且也將改變車體的設(shè)計觀念——空間將變得更有彈性，也將有機會導(dǎo)入新的材料與車體打造供應(yīng)鏈，從而創(chuàng)造出新的產(chǎn)業(yè)鏈。傳統(tǒng)車輛發(fā)展的慣性，將從現(xiàn)在進入一個新的開始。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第12期第8頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。