在此背景下,電芯、BMS、PACK及汽車企業需加大研發投入,并加強彼此之間的合作。而為擴大布局以占領優勢,一些有實力的企業已開始向上或向下拓展其他業務,比如電芯企業、車企涉足PACK,車企設立動力電池廠等。
未來如何推進動力電池及新能源汽車產業的發展?近期高工鋰電董事長張小飛一行到CATL進行調研,與CATL總裁黃世霖就相關問題展開了深入的交流與討論。
憂勝過喜
張小飛:近期高工鋰電產業研究院(GBII)做了一次大規模的新能源汽車產業調研。從巡回調研的結果來看,新能源汽車發展形勢不錯,預計2015年銷量將超過10萬輛。對于新能源汽車的發展機遇,你怎么看?
黃世霖:說實話,我擔心多過于高興。CATL接觸過很多國內的車企,也有與國際知名車企合作。將兩者相比,國內車企與國際知名車企的差距還是較大的。國外汽車產業發展已有100多年的歷史,有很好的辦事流程及方法,能給動力電池廠商提出非常細致的要求。而國內車企在這方面有所欠缺。相應地,動力電池的生產就會有很多問題。
電池廠也要擔負起責任。國內很多電池廠原先生產鉛酸電池或者消費類電池,現在轉到生產汽車用動力電池。由于動力電池要能承受大電流沖擊,適應溫度、振動等各種環境,并要求使用壽命長達5年、8年乃至10年。如果電池廠沒有在電芯設計方面有根本性的技術突破,很難做好動力電池。
張小飛:不僅如此,由于一開始強調成本并急忙推廣產品,國內企業還在電池管理系統方面做得較差,而它對于動力電池的應用十分重要,影響著動力電池的壽命及安全。
黃世霖:總體來看,新能源汽車生產的每一個環節發展都不成熟,都沒有很好的研發投入。在此局面之下,怎么會有好產品出現?即便某些電池廠做出了樣品,用到車上,這輛車跑幾個月乃至一年,可能都沒問題。但在現在的條件下,如果批量生產動力電池,用于上萬輛新能源汽車,就會出現問題,這也正是我擔心之所在。
逐步改進
張小飛:我們在各個環節都較弱,應該有重點、有計劃地改進。從電芯層面來看,電芯制造要滿足能量密度、功率密度、使用壽命、成本等四大關鍵要求。在材料選擇、技術方向、整體研發等諸多方面,電池廠的投入都需大大增加,并圍繞客戶的核心需求來組織生產。
以前電池廠通常采取的方法是“試錯”,會搞很多配方、工藝,再從中選擇,看到哪個好就開始生產,卻往往不知道為什么好。現在如果做動力電池,電池廠在電化學及結構方面的研發能力必須更上一層樓。如果沒有此能力,在盲目中摸索,電池廠極可能走錯方向。
黃世霖:你說得很對。從電芯到PACK環節,電池管理系統的熱管理很關鍵。當電池用于新能源汽車時,車的內部溫差可達到十幾二十度,電池無法承受此溫差,而熱管理起著調節作用,影響著電池的壽命。
另外,消費類電池只需2串、4串,而動力電池增至100多串,將動力電池中數量極多的單個電芯有效串聯,進而增強整個系統的可靠性、保證電池在使用過程中的一致性也非常重要。國內同行在過去很長一段時間里都沒有做好電池管理。他們的產品不是電池管理系統而應該是“監控系統”,不能對整個電池組進行有效管理,只能發現哪里出現問題。
張小飛:國內電池管理軟件設計能力、硬件標準都欠缺,這既需要企業提升技術實力、完善產品,也需要在整個行業建立標準體系,從而扎實推進行業往前發展。
黃世霖:是的。我們還可以實行“走出去再回來”策略:有實力的企業和全球一線品牌車企合作,定位做出好的產品,并且將每一個步驟都弄清楚,一步步都得到驗證,形成規矩和流程,再與國內客戶合作。這既可以幫助國內企業節省時間及研發投入、提升技術水平,也能彌補整個行業在標準、合理流程制定上的缺陷。
深度合作
張小飛:如今中國企業在國際供應鏈中尚無大作為,但少數電池大廠和車企是有實力與國際企業競爭的,處于相對平等的位置。眼下仍是我們趕超國際的大好時機。
事實上,單個產品質量、單個工程師能力和國際水準是接近的,只是整個行業還未形成完善的研發系統和制造流程。從目前來看,我們有希望做全世界最好的動力電池、電池管理系統。我國的新能源技術也是值得肯定的。
需要提高警惕的是,今明年的新能源汽車市場處于大起量的階段,這對于一些企業來說是機會,對于另一些企業可能就是風險。如今出廠的新能源汽車越來越多,鋰電企業背負的責任就越大。對于汽車產品來說,一旦有隱藏的問題就會出現,沒有僥幸可言。
黃世霖:的確如此,而謹防動力電池出現問題是重中之重。首先,電池廠應非常關注自己的產品,不成熟的產品不應該給車企使用;其次,電池廠在動力電池量產完成前,需經過嚴格的測試檢測;最后,當動力電池應用于新能源汽車后,仍需追蹤其使用狀況。一款性能優異的動力電池應用于不同地方的新能源汽車,出現的問題各不相同。
比如新能源汽車在長春運行,長春一年有3個月在零下20度,其動力電池充電時或會熱量不足;在三亞,動力電池又可能會因過熱而產生危險;在深圳,每下一場暴雨,新能源公交車就不能運行,需調傳統燃油車去應對交通。如果新能源公交車數量少,“調度”還可解決問題,一旦量多將難以應對,到時候公交系統面臨癱瘓風險。
所以車企應將運行數據傳輸給電池廠,以方便改進問題。而電池廠要做的是結合車企的需求來設計動力電池。能否造出性能優異、適應實際工況的新能源汽車是雙方的責任,也需雙方共同努力。
張小飛:為應對日益激烈的市場競爭,電池廠和車企深度合作勢在必行,比如特斯拉的整車設計、電控都和電池廠站在一致的立場進行深度合作。而雙方的合作也應該是長期的,不能進行至半中間還沒達到市場化就終止。在中國,由于實力、戰略規劃等不同,電池廠和車企要各自找到匹配、專業的合作伙伴很難。
業務延伸
張小飛:在動力電池市場快速放量的當下,誰都想掌握主動權,這導致原本處于產業鏈上下游的電芯、BMS、PACK及汽車企業之間關系似乎有些微妙,“入侵”彼此領域現象出現。
黃世霖:電池廠的當務之急是提升各自的動力電池技術,保證出廠的每一個產品都不會出現問題。為更好地滿足車企的需求,有實力的電池廠涉足PACK也正常。比如ATL原來做電芯,成立CATL后發展到做模組,盡力結合電機、電控技術將電池管理系統做好。未來幾年,ATL動力電池的產銷量會明顯增大。
若企業只做PACK,由于既不懂車,又不懂電芯,其發展空間很小,將活得很辛苦。
而處于產業鏈下游的車企也會試圖掌控關鍵技術。但當新能源汽車放量以后,為做大做精,車企應該分割出一些業務,比如由電池廠來做電池管理系統。車企自身未來的核心技術將在控制策略。不過,如果電池管理系統由電池廠來做,車企必須開放所有接口,其在這方面或處于矛盾狀態。
降低成本
張小飛:眾所周知,新能源汽車市場化腳步越走越快,這既要求動力電池技術有質的提升,同時降低其價格也迫在眉睫。而動力電池價格的下降得益于三方面:一是新能源汽車銷量持續上漲,刺激動力電池需求擴張,價格下降;二是產業鏈逐步走向成熟,動力電池原材料、設備價格下降;三是對動力電池展開梯次利用,分攤成本。
黃世霖:梯次利用是值得業內重視的降低動力電池成本的方式,其主要思路是先考慮將動力電池再次利用,再考慮回收和最終處理。
目前CATL正在籌劃整個產業鏈的布局。我們很希望未來能實現這樣一個目標:動力電池用完以后,客戶不用花錢去處理,而是讓它回到我們電池廠。我們用很低的成本加以改造用于儲能。等儲能用完以后再對電池進行回收。一直以來,鋰電池比鉛酸電池成本高,如果讓新能源汽車和儲能兩個行業來分擔成本,可以有效降低鋰電池成本。
事實上,該戰略規劃不僅是為了降低動力電池成本,也為了在儲能市場有大作為。數據顯示,通過調節峰谷用電,儲能裝置在節省電費方面很顯著。未來我國儲能系統如果能做到像美國儲能系統一樣,時時調節進出電量,大大提高利用率,其收益將非常大。當新能源汽車和儲能都實現了產業化時,儲能裝置會占到鋰電池市場份額的75%,動力電池反而是小頭。
路線之爭
張小飛:自安凱客車(000868)采用了三元材料的動力電池后,動力電池“磷酸鐵鋰”和“三元”的路線之爭相當激烈。
磷酸鐵鋰看起來是一種過渡性的材料,因為畢竟其在能量密度上有瓶頸。但如果三元材料開始被大批量使用,其原材料鎳、鈷等價格可能會上漲很厲害,連帶著鋰鹽價格也會上漲,最終導致動力電池價格難以降低。
而磷酸鐵鋰則是相對比較豐富的材料,價格相對三元要便宜。另外,磷酸鐵鋰電池相對也會安全些,還是有適合它的產品可用。比如城市公交、點對點的巴士等通行車,還包括儲能等,都可以應用磷酸鐵鋰電池。
黃世霖:我認為對動力電池技術的追求,比如能量密度、重量等,是無止境的。所以我們會“兩條腿”走路:一方面,把磷酸鐵鋰做得更好,可以通過摻雜錳酸鋰、鐵錳鋰等,提高其能量密度,保證安全性;另一方面,三元材料一定會往高壓、提高能量密度方向前進,其應用也將顯著增加。
未來中國動力電池廠商要參與國際競爭,需在一個標準上進行同臺競爭才有勝算。所以國產動力電池的尺寸外形設計、能量密度、壽命、可靠性等,都應該緊隨國際趨勢。
選擇電池
張小飛:特斯拉因各種因素選擇了18650電池做動力電池,后被認為是明智的選擇,因為18650電池是全世界一致性最高的電池。眾所周知,特斯拉風潮對全世界的新能源汽車產業影響很大,車企會否傾向用18650電池做動力電池?
黃世霖:ATL也有采用18650電池做動力電池,應用于昆明的新能源汽車。但需注意的是,18650經振動容易漏液。
如今18650電池的能量密度在不斷增加,一些電池廠正在“研發3.1Ah,追求4.0 Ah”的18650電池。但是,隨著標準尺寸的逐步統一,方形鋁殼電池開始量產以后,成本及能量密度將可以做到與18650電池差不多。動力電池的焦點在于成本和能量密度,其架構、PACK模組設計也有很多方法,所以未來18650電池會否占據動力電池主流地位還未可知。