钜大LARGE | 点击量：1428次 | 2021年10月11日
动力锂电池争锋：锂离子电池PK镍氢、铅酸电池
插电式混合动力汽车真的省油吗?纯电动汽车在国内重要面对什么障碍?汽车动力锂离子电池的发展到底难在哪?锂离子电池和镍氢电池各有什么优劣势?科力远新能源股份有限公司总裁罗韬对此作出了解答。
我国动力锂离子电池窘境：产量过剩质量不佳
目前，我国动力锂离子电池行业虽然产量过剩，然而其中好电池远远不够。罗韬认为，这与我国汽车动力锂离子电池的整体发展水平依然较低有关。他指出，尽管汽车动力锂离子电池的发展也快二十年了，但极少厂家能完全满足车企的量产化需求，更多的还是停留在装车实验阶段。这也与国内新能源汽车市场尚未真正启动，以及电池厂商本身的对汽车公司以及对动力锂离子电池认识不足有关。
汽车动力锂离子电池和汽车紧紧地联系在一起，必须按照汽车工业的未来重新含义电池的标准。对电池行业不甚了解的人经常会把电池在3C方面的应用迁移到汽车动力锂离子电池上，这是非常离谱的。目前国内声称做汽车动力锂离子电池的厂商不胜枚举，产量之和在未来十年内都够用了。但是这些产量只能称之为机器产量，即买了很多制造设备，但其设备的品质管理、团队水准以及供应链是否能跟上都是未知。
在对汽车电池的理解上，罗韬认为做汽车动力锂离子电池比做卫星、电池还难，因为首先卫星、电池在成本约束上极其不敏感，其次卫星与只要小批量生产，且是由专业人员操作与维护。而汽车电池是电动汽车的重要部分，成本占据高。所以无论什么定位的新能源汽车都会对电池提出较高的安全、寿命、经济性要求。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
镍氢电池与锂离子电池各有优势
目前科力远的合作伙伴丰田汽车已开始使用锂离子电池做动力源，业界认为锂离子电池或许会取代镍氢电池成为新宠。在被问及这两种电池的竞争情况时，罗韬回答表示这两种电池各有优势，并没有镍氢电池会取代锂离子电池的这一说法。即使是丰田，也只是在一款叫α的车型上装了锂离子电池。而且凭着科力远对丰田的了解，罗韬认为丰田在混合动力上将一直坚持镍氢电池的主流，去年丰田建了一个年产十万台的生产线都是镍氢电池。
在混合动力上镍氢电池相比锂电的优势就是安全性、寿命、成本，尤其是它的大功率冲放。它的缺点是能量密度相对低些，也就是同等功率重量上略重些，不过这在普通混合动力汽车上是能接受的。但是假如是插电式混合动力和纯电动汽车，要更多功率，那么使用镍氢电池体积就偏大了，而锂离子电池更合适，至于锂离子电池它是否能达到消费者的需求?目前来看还没有，重要是因为受限于其寿命和续航里程短。
电动汽车目前的技术障碍
现在全球主流的看法是二、三十年后纯电动可能成为主流方向。但是到时的纯电动是否就是现在的纯电动，技术路线上有很大的分歧。
至于现在制约纯电动的障碍有三方面：第一就是电池，电池在安全性、续航里程、成本都达不到消费者的期望。第二就是充电站，我国今天的加油站是经历了三十年才建设成发达的网络，有关充电站而言也要很长的时间，大家才会感到真正的便利。所以电动汽车的发展既有内在的制约因素也有外在的制约因素。另外我们的住宅和城市电网都没有做好相应准备，譬如说一栋楼里有一两家是纯电动没关系，要是整栋楼里有一半是纯电动，那电网一定会崩溃的。我们认为当前的这种纯电动水准，只适合家庭的第二辆或者第三辆车，所以基于上述的种种因素，罗韬认为当前过热纯电动的推广一定是费力而成果不显著的一件事。
铅酸电池市场供求与变动分析锂电何时全面取代?
市场供求状况及其变动原因
随着国家相关产业的拉动和国外电池生产厂商在华投资增多,2005-2009年我国铅酸电池行业平均上升速度达到30%;我国目前是全球最大的铅酸蓄电池生产国和最大的铅酸蓄电池消耗国,2009年行业总产量1.2亿KVAh,占全世界铅酸蓄电池总产值约1/3;2009年我国铅酸蓄电池直接出口额12亿美元,我国成为世界上最大的铅酸蓄电池出口国,但由于受到金融危机的影响,铅酸蓄电池出口量同比减少40%左右。根据工信部统计,2010年铅酸蓄电池产量达到14,416.60万KVAh,同比上升17.3%,出口额也开始大幅回升。根据Wind资讯统计数据,2011年全国铅酸蓄电池产量为14,229.73万KVAh,同比下降1.3%;2012年,我国铅酸蓄电池累计产量17,486.22万KVAh,同比上升22.9%;2013年,我国铅酸蓄电池累计产量为20,502.74万KVAh,同比上升17.3%。
由于铅酸蓄电池与其它二次电源相比具有技术成熟、安全性高、循环再生利用率高、适用温带宽、电压稳定、组合一致性好及价格低廉等优势,因此,在“十二五”期间铅酸蓄电池在二次电源市场上仍然是处于主导地位。根据我国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,2015年国内蓄电池市场的容量为1,500~1,600亿元人民币,国际蓄电池市场占有量为220~250亿元人民币,行业总产值为1,700~1,800亿元人民币。根据我国化学与物理电源协会编制的《我国化学与物理电源(电池)行业“十二五”发展规划》,2009年铅酸蓄电池销售收入760亿元,预计“十二五”期间铅酸蓄电池将保持15%的增速,2015年销售收入将达到1,760亿元。
“十二五”期间铅酸蓄电池市场需求的上升重要得益于下游产业的快速发展,而目前锂离子动力锂离子电池受制于正极材料的发展尚未能得到快速发展。汽车、电动自行车、手机、数码产品、笔记本计算机、玩具与电动工具等电池产品传统市场将继续快速上升,3G/4G网络建设加快,泛在网、物联网逐步进入商用,智能电网建设、三网融合的执行,太阳能、风能以及电动汽车等新能源产业的发展将给铅酸蓄电池产业带来巨大的市场需求。
(1)UPS电源需求
UPS电源是UninterruptablePowerSupply的英文缩写,即不间断电源,作为一种具有储能装置的电子交流变换系统,其基本功能是在市电中断供电时,能不间断供电,始终向负载供应高质量的交流电源,达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、电噪音、补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。
UPS电源系统按其应用领域可分为:信息设备用UPS电源系统和工业动力用UPS电源系统二个大类别。信息设备用UPS电源系统重要应用于:信息产业、IT行业、交通、金融行业、航天工业等计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的安全保护问题,其作为计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的重要外设,在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量,防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等方面是非常重要的。
工业动力用UPS电源系统重要应用于:工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、等领域。作为所有电力自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备,它的质量直接关系到电网的安全运行,是发电设备和输变电设备的“心脏”。
发行人所生产的阀控式密封铅酸蓄电池产品作为UPS电源系统储能装置中的二次电池,是UPS电源系统的重要部件。目前发行人是施耐德电气(SCHNEIDERELECTRIC)、INFORM、SUNLIGHT、艾默生(EMERSON)
等专家级UPS电源厂商和国内处于领先地位的科华科盛、科士达、易事特等UPS电源厂商的重要铅酸蓄电池供应商。
根据我国电子商会电源专业委员会《2009我国UPS电源行业研究与市场调查报告》,未来我国的基础建设以及通信行业的持续良好发展,会极大地刺激交通(轨道交通、公路交通、航运交通)行业、电力(输变电、发电)行业、能源(石油、石化、太阳能、风能)行业、通信(运营商、制造商)等几大重点行业对UPS电源的需求发展,预计未来三年UPS电源行业总体保持15%以上的增速。
根据我国电源学会、ICTresearch咨询公司《2011年我国电源行业发展报告》,2011年UPS电源的产值达到71亿元,预计未来UPS电源产值将持续上升,2016年将达到121亿元。
UPS电源行业的发展,将导致铅酸蓄电池市场需求的上升。UPS电源行业发展是铅酸蓄电池产品部分重要市场需求的推动力,铅酸蓄电池产品市场需求的重要直接推动力是汽车工业的发展、通信行业的发展、电力行业的发展、电动自行车行业的发展、电动汽车的发展以及太阳能风能行业的发展。
(2)通信电力用铅酸蓄电池
铅酸蓄电池在通信行业重要用在移动基站的备用电源,在电力行业重要用在发电厂、变电所的控制保护和动力直流供电系统的备用电源和储能电源,其产品类别是阀控式密封免维护固定型铅酸蓄电池。因此,通信电力用铅酸蓄电池的市场需求与通信电力行业的投资规模密不可分。
从全球范围来看,金融危机导致电信设备投资在2009年大幅下降近9%,这一下降趋势在2010年伴随着市场形势的好转已经得到初步遏制。2010年全球电信设备投资实现8,020亿美元,与2009年基本持平。LTE和宽带网络建设是未来电信设备投资新增的重要原因。
“十二五”期间我国信息技术相关投资总计将达2.1万亿,平均每年4,000亿。投资范围涵盖3G网络和LTE,宽带升级和FTTx建设、三网融合、物联网应用和移动互联网。其中,通信相关产业投资预计在3,000亿左右,其中无线网络投资(3G/4G)将基本持平,或小幅上升。宽带建设投资上升最为确定,预计每年增速在20%以上。因此,国内通信业对阀控式密封铅酸蓄电池需求将稳定上升。
我国电力公司联合会公布的《我国电力工业“十二五”规划研究报告》,2015年对电力规划的建议目标是:全国发电装机容量达到14.37亿千瓦左右,年均上升8.5%。全国110千伏及以上线路达到133万公里,变电容量56亿千伏安;对2020年提出的建议目标是:全国发电装机容量达到18.85亿千瓦左右,年均上升5.6%;全国110千伏及以上线路达到176万公里,变电容量79亿千伏安。根据国家电网公司的规划,“十二五”期间,国家电网将投资5,000亿元,建成连接大型能源基地与重要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。电力行业的发展,必然会导致对铅酸蓄电池产品需求的上升。
根据我国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,2009年我国电信电力市场的需求量为180亿人民币,随着电信3G、4G系统的发展以及发电、电网建设的发展,今后5年将在现有市场基础上新增150万~300万KVAh的市场规模,约30亿元以上。预计到2015年我国将要形成210亿的固定型阀控密封蓄电池的市场需求。
(3)电动自行车动力锂离子电池需求
全球电动自行车市场发展迅速,在发达国家,电动自行车被认为是在休闲时间使用的交通工具或作为健身工具。根据我国电池工业协会公布的信息,我国1998年至2010年13年间电动自行车行业快速发展,平均增速达到68%,特别是2005年以来,产业规模迅速扩大。2010年全国电动自行车产量达到2954万辆,再创历史新高;从出口方面来看,2010年电动自行车出口从金融危机中迅速恢复,达到58万辆,同比上升44.6%,日本、西欧、北美是重要出口市场。据我国自行车协会统计,2011年全国电动自行车产量为3,096万辆,同比上升4.8%;2012年电动自行车产量为3,505万辆,同比上升13%。经历了四部委联合整顿并受到铅酸蓄电池行业环保整治波及的电动自行车行业已进入了增速放缓、发展稳定的时期。
2009年我国电动自行车的市场保有量为1.2亿辆,而且以每年30%的速度上升。作为绿色能源产业中的一支,我国电动自行车产业已经持续保持了10多年的高速上升,特别是2011年以来,年产销量都超过3000万辆,2012年更是达到了3505万辆,目前我国电动自行车社会保有量已经达到1.62亿辆以上。从能耗角度看,电动自行车只有摩托车的八分之一、小轿车的十二分之一。从占有空间看,一辆电动自行车占有的空间只有一般私家车的二十分之一,成为非常有效的节能交通工具。
根据统计,铅酸电池配套的电动自行车占全行业总量的97.5%,这反映了铅酸电池作为动力锂离子电池应用在电动自行车上成功经受住了市场的考验,推动了电动自行车市场的不断扩大。虽然铅酸蓄电池本身存在产品使用寿命、电池回收处理和产品结构优化等问题,但从电动自行车产业的发展来看,短时期内还没有一种动力锂离子电池可以完全替代铅酸电池。
由于技术的限制,电动自行车蓄电池每一年半就会被替换一次,这意味着电动自行车蓄电池的消费不仅出现于电动自行车生产阶段,电动自行车使用寿命中的不断更换也出现巨大需求。根据我国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,随着乡镇农村电动自行车的普及,未来的5年内我国的电动自行车仍然有很大的发展空间,预计到2015年我国将要形成600亿人民币的电动自行车蓄电池市场需求,其中配套蓄电池120亿,替换蓄电池市场480亿。
(4)风能、太阳能储能电池风力发电和太阳能光伏
国内市场有可能快速启动,《可再生能源“十二五”规划》将风电作为可再生能源的重要新生力量,将太阳能作为后续潜力最大的可再生能源产业。国家能源局《新兴能源产业发展规划》提出,到2015年太阳能发电装机将达到500万千瓦,到2020年太阳能发电装机达到2000万千瓦;到2020年我国风电装机容量达到1.5亿千瓦,未来10年内年均风电新增装机容量为1,100万千瓦。
风力和太阳能光伏发电系统都要储能电池,这是由于这两种发电方式受大自然条件变化的影响而具有间歇性和随机性的特点,出力波动范围通常较大,速度也较快,在没有储能设备的支持下,无法像其他常规电源那样对其出力进行安排和控制。因此,一旦再生能源大规模走向应用,经济有效、简便操作的储能电池就变得迫在眉睫。
小型风能和太阳能发电系统普遍采用铅酸蓄电池作为储能电池。目前风力发电机组已由千瓦级发展到兆瓦级,这就要求储能系统必须大型化。同时,由于发电系统地理位置的限制,储能系统必须安全可靠、使用方便、价格便宜、充电效率高、使用寿命长并且有充分的抗恶劣天气和使用条件的能力。而阀控式密封铅酸蓄电池由于其稳定的性能特点和较低的成本(尤其是作为大型储能电源,其价格和运行费用往往是能够普及推广应用的关键因素),被世界各国的风能和太阳能发电系统储能装置所广泛使用。近年来,随着胶体电池技术的不断完善和成熟,胶体电池以其更为优异的性能特点被风能和太阳能储能电池所青睐。
“十二五”期间我国将投入数以万亿元的资金规模建设再生能源,在发达国家的太阳能和风能储能电池中铅酸蓄电池占了98%的市场。2015年我国将成世界风能、太阳能发电的前沿国家,从2010年开始,太阳能路灯、用户太阳能风能系统将应用,预计到2015年我国将形成100亿的储能用蓄电池的市场需求。
(5)汽车动力锂离子电池需求
我国《汽车产业调整和振兴规划》提出了电动汽车产销形成规模的重大战略目标,即通过改造现有生产量力,于2011年形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产量,新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右。工业和信息化部“新能源汽车及节能汽车产业发展计划”确定发展以电动汽车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)为核心的新能源汽车产业,明确在2020年之前执行千亿元投资进行扶持,到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上,2020年实现普及500万辆新能源汽车。
而铅酸蓄电池在微型、轻度混合电动汽车的运用技术已经非常成熟,根据ALABC最近的研究报告,铅酸蓄电池作为车载动力锂离子电池仍然具有较强的竞争力,与Ni-MH和Li-ion电池相比具有价格便宜、安全性高、制造基础好等优点。1881年GustaveTrouve制造出世界上第一辆电动三轮车时,使用的就是铅酸蓄电池,目前国内外已有商业化的电动汽车(EV)和低混合的HEV很多仍采用先进密封铅酸蓄电池。
根据我国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,到2011年新能源汽车要形成50万辆的产量,其中纯铅酸蓄电池动力源电动汽车占据到60%以上的份额,中低速电动汽车将基本采用铅酸蓄电池。预计到2015年我国将形成60亿的动力蓄电池市场需求。
(6)汽车起动用铅酸蓄电池
汽车起动用蓄电池是铅酸蓄电池最重要用途,约占铅酸蓄电池需求量的40%。
虽然镍氢电池和锂离子电池等新型电池发展很快,但由于价格等原因在可预见的将来还不可能替代铅酸蓄电池在汽车启动电池中的地位。起动用铅酸蓄电池使用寿命一般为2年左右,其需求量与汽车的销售量和保有量密切相关。汽车用铅酸电池年产量的三分之二用于更新替换,三分之一用于配套汽车生产。
“十二五”期间,汽车产业仍将保持较高的发展速度,预计汽车产量年平均上升速度为15%,由于我国汽车巨大的潜在需求,用于配套的铅酸蓄电池市场空间很大。“十二五”期间是我国汽车工业发展的高峰时期,预计到2015年我国将要形成450亿的汽车蓄电池市场需求。
发行人目前不从事汽车启动用铅酸蓄电池的生产和销售,重要从事工业用固定型阀控式密封铅酸蓄电池的生产和销售。
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