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隔膜技术进步 为锂离子电池产业化推广奠定基础

钜大LARGE  |  点击量:1136次  |  2020年07月03日  

预言未来:电动汽车的不同时刻表


预测电动汽车的未来,既有乐观的也有怀疑的。美林(MerrillLynch)认为到2020年锂离子电池市场将会上升到700亿美元,并指出这要巨大的生产规模和3到5成的成本削减。因为锂离子电池是几乎所有电动汽车的核心,因此降价是关键。即使小型电动汽车的售价也有近4万美元,其中的一个原因是目前汽车电池组成本就达到1万至1.5万美元。


其中,波士顿咨询顾问集团(BCG)并不看好这一切。根据规模经济的原理,随着汽车厂商电动汽车产量的新增,电池组价格会急剧下降。但BCG的一份报告却指出这不可能至少短时间内不大可能。报告称:尽管电动汽车电池价格在未来十年预计会大跌,但电池技术若未取得重大突破,电池价也不可能跌到足以刺激到广泛使用全电动汽车。该顾问集团认为,汽车公司在2020年仍然要支付8000美元来购买相对小型的20千瓦每小时的电池组,而每千瓦250美元的目标不大现实。目前电池的价格在每千瓦1,000到1,200美元之间。


根据夏维莫科(XavierMosquet,常驻底特律的BCG公司全球汽车实践领导)的观点,每千瓦400美元倒更加有可能。因为大约有一半的电池价格是固定的,不受数量折扣的影响。他指出,假如生产材料未发生根本变化,电池技术获得巨大突破不太可能。这么高的价格水平使电动汽车和汽油汽车在价格上竞争变得更难。莫科还指出,只有油价涨到350美元一桶(目前油价约82美元),才能实现三年的投资回收期。


尽管困难重重,BCG仍预计,2020年在重要发达市场售出(我国、日本、美国和西欧)的新车中有26%(1.4亿辆)采用电动或者混合动力系统。公司称,混合动力汽车将占绝大部分,约1,100万辆;而仅有150万辆采用全电力系统。同时,电池市场将上升到250亿美元。蓬勃发展的锂离子电池市场将会是目前规模的三倍,应用于笔记本电脑和手机等消费领域,莫科称。


和其他乐观的想法相反,BCG指出,电动汽车在2020年可能会相对集中部分为商业车队所用,部分用于日常通勤。此外,美国全国研究委员会(NRC)做出的结论也多少有点悲观,他们认为高价电池很难让插电式混合动力汽车成为主流(试想这是一辆装有更大电池组且具有墙上充电功能的丰田pirus车)。


报告指出:价格因电池技术突破而大大降低,这也有可能性。然而,目前哪种革新在商业上行得通却不得而知。而且就算未来十年内出现技术突破,在2030年以前也可能收效甚微,因为要让众多已被驾驶的车辆采用新技术还要很长时间。据该报告称,要一些技术突破的最具切实可行的假设情景是,到2030年让4,000万辆插电式混合动力车上路。研究报告表示,更现实点的预估是1,300万辆。假如已有3亿辆车投入使用,4,000万和1,300万也就不算鼓舞人心了。


美国电动汽车联盟(TheElectrificationCoalition)并不认同NRC的报告,指出该报告所列电池价格和技术假设远远超出了目前行业数据的范畴。最终,这些估算为更宽泛的、在多方面存在严重缺陷的分析供应了基础。


该联盟成立于2009年底,成员包括:雷诺日产联盟总裁卡洛斯格恩(电动汽车重要倡导者);电池供应商A123系统首席执行官大卫维欧(向菲斯克、克莱斯勒等汽车商供应电池);联邦快递总裁福德雷里克史密斯;以及NRG能源公司总裁大卫克兰。该联盟比NRC的观点要乐观得多,其汽车电气化路途中描绘:到2040年,美国75%轻型车的里程将实现电气化。由此,轻型汽车的油耗将下降75%以上,而美国原油进口将被有效地降低为零。


该路途是在全球管理咨询公司pRTM的协助下撰写的。pRTM公司预测,在没有技术突破的情况下,2020年前锂离子电池的价格也会降低一半以上(假设当日已售出的新车中10%为电动汽车,这将支撑规模经济的成本下降)。


pRTM公司全球电子移动实践部总监奥利弗海兹梅说:我们关注的是市场动态,看到了汽车传动系统的电气化。这不再是会不会发生的问题,而是什么时候在哪里发生的问题。他说,到2020年电动汽车将会比汽油车更为便宜。到那时购买和持有电动汽车将和汽油发动机汽车持平。


有可能pRTM的预测过于乐观,而NRC的又过于悲观。但是,鉴于影响电动汽车销售的变数众多,预测就很难乐观起来。例如,很少有分析师会预计丰田车目前的失宠境地。


商业教训:为电动汽车下赌注


电动汽车市场的前景并不十分明朗。根据pike研究机构2009年的调查数据发现,只要能够单靠电池行驶40英里,48%的美国人愿意考虑用插电式混合动力汽车。但问题的核心在于:调查显示83%的人会考虑这样的汽车,假如价格不高于他们目前汽车10%。但由于电池价格较高,这种价格平衡难以实现。


类似的分析也影响了通用汽车对生产EV-1方面所做的决定。该公司受到众多挥手欢呼人群的鼓舞,他们说会考虑租用EV-1汽车,而结果(加州和亚利桑那州)只有600人真正做到这一点。


这就是为何沃顿商学院麦克杜飞教授指出,到年底电动汽车在展厅亮相时,燃油价格会成为它们受宠与否的一个重大因素。以下几点值得考虑:


油价攀升有利于促进节能汽车和电动汽车的销售。Cars.com网站所做的2009年报告发现,40%购车者称,假如汽油超过4美元一加仑,他们会立即考虑选购新型的节能汽车。但是假如价格只是略低于3.75美元,就会仅有29%的人会考虑更换汽车。当燃油价达到每加仑4美元时,多功能越野车的销量急剧下跌,而油价下跌时销量则又反弹。因此,设立联邦燃油税或汽油最低价(两者在美国国会政治上均不可能)将会给电动汽车供应更为稳定的销售环境。为电动汽车和插电式混合动力车购买者供应7500美元的联邦税务抵扣,对此类汽车的早期市场接受来说很有必要。像菲斯克、泰斯拉和日产这些汽车厂家的新车报价中常包括了这些补贴(有时还扣除电池钱)。但是,随着电动汽车市场份额逐渐上升,这种慷慨的抵扣能否依然存在?泰斯拉公司前销售主管DarrylSiry目前在《联线》博客中写道:要将税收抵免转成7500美元的永久性现金补贴。Siry补充道:税收抵免也应该结构化,这样假如商业机构买下电池组再将其租给顾客,就能够要求税收抵免。这些激励措施有助于政府现金换旧车方法获得实质性的成功。美国可能在电池战中输给亚洲。若没有联邦政府补贴,美国很难在锂离子制造业树立龙头地位,因为中日韩的生产成本远远低于美国。而联邦政府能源部的战略性贷款得到落实,推动了(包括密歇根州和印第安纳州在内的)经济萧条地区新兴产业的发展。例如,去年四月密歇根州联邦政府对电池慷慨补助已达17亿美元。建造电池厂的公司包括马赛诸塞州的A123、韩国LG化工、道氏化工公司和KokamAmerica的合资公司,以及强森自控-Saft公司。电动汽车不直接使用化石燃料,而且和内燃机相比,化石燃料的需求更小。但其电池要大量的锂,而实际上锂的供应是有限的(不像氢)。锂的重要生产国包括我国和玻利维亚(后者拥有多达540万吨,是美国的十倍),第二大生产国是智利(300万吨)。锂离子电池市场规模的预估差别很大,从54,000吨到50万吨不等。因此,美国显然不能单纯依靠国内供货。从某种程度上说,美国仍依靠外国燃料。相关于电池随意处理引发的频频提出的环保问题而言,锂的供应可能会是更大的问题。汽车生产商制应落实锂循环计划,而固定式发电装置对汽车电池的回收使用也在积极研发之中。


重要汽车商和新兴公司可能是竞争对手,但他们一致同意汽车电气化是必然趋势。而这种趋势多长时间会发生,以及什么公司将成为技术方面的赢家,这些仍然有待我们去发现。


我国电池行业已由较快上升向稳健上升转变。2011年1~七月电池行业工业总产值高速上升,增幅逐步回落。全国电池行业累计完成工业总产值3,002.7亿元,同比上升51.23%,增幅逐月下降。在全国整治重金属污染影响下,铅酸蓄电池产量基本持平,累计完成产量7,872.38万千伏安时,同比上升3.33%。全国锂离子电池完成产量15.48亿只(自然只),同比上升18.96%,锂离子电池产量上升较快。全国原电池及原电池组(折R20标准只)完成累计产量189.13万万只,同比上升6.02%,产量上升平稳。全国太阳能电池完成累计产量605.78万千瓦,同比上升88.9%,继续保持高速上升。


日前我国膜工业协会公布《分离膜行业十二五发展指南》,将新能源电池隔膜列为未来五年发展的重点之一,提出加快高性能新能源电池隔膜的产业化开发(包括质子燃料动力电池、锂离子电池及钒电池等),实现批量规模化生产,性能接近或达到国际先进水平。隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率可达70%,占锂离子电池成本的20%-30%,其对电池安全性和成本有直接影响。十二五期间,膜的国产化成为国家扶持的重点。


近期国际能源署(IEA)对该机构于2009年十一月公布的面向2050年的《电动汽车(EV)与混合动力车(pHEV)技术路线图》进行了更新,新计划提出,产业界和政府联合努力,到2020年实现全球EV和pHEV销量至少达到每年500万辆,到2050年占到轻型汽车销量的一半以上。


江特电机(002176):上半年净利润上升164%,几个矿产资源项目进展顺利。比亚迪(002594):传统汽车生产销售业务景气度下降,新兴动力锂离子电池业务盈利能力不足。中炬高新(600872):暂停新能源汽车电池的扩产计划。风帆股份(600482):铅酸蓄电池项目逆行业景气建设。


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