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汽車制造
不要被新能源汽車發展沖昏頭,核心技術現狀令人堪憂!
星之球科技 來源:汽車工藝師2016-08-08
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2015年,新能源車產銷同比分別增長3.3倍和3.4倍,超越美國,成為世界第一新能源汽車產銷大國。但同時2016年以來,電池供應不足以及電池質量投訴也在快速增加。
2016年1-6月,新能源汽車產銷17.7萬輛和17萬輛,同比增長1.25倍和1.27倍。其中純電動汽車產銷13.4萬輛和12.6萬輛,同比均增長1.6倍;插電式混合動力汽車產銷4.3萬輛和4.4萬輛,同比增長57.1%和64.2%。近兩年,新能源汽車產銷快速增長,成為了中國汽車行業最大亮點。2015年,新能源車產銷同比分別增長3.3倍和3.4倍,超越美國,成為世界第一新能源汽車產銷大國。但同時2016年以來,電池供應不足以及電池質量投訴也在快速增加。
據了解,作為我國新能源汽車關鍵技術的電池產品目前與國外先進水平仍存在較大差距,核心技術大量掌握在外資企業手中。另外國內隨著新能源汽車熱,電池行業“山寨”現象嚴重,質量問題頻出。消費者對于新能源汽車的投訴,主要集中在電池問題上。行業專家表示,我國生產動力電池的企業雖然多,但規模不大,電池產業的技術與工藝水準不高,生產一致性、可靠性不高,單體電池質量尚可,但組成電池包后性能就明顯降低。
電池核心技術缺失
一直以來,包括動力電池在內的中國新能源汽車產業鏈發展的最大問題是:缺失核心技術。與國外領先企業相比,這幾年來技術差距不但沒有縮小,反而有拉大的趨勢。高速發展的新能源汽車市場或許能夠推動中國企業的技術進步,“量變引發質變”,但也有可能導致“拿來主義”再次盛行。畢竟,將國外先進的新能源汽車和動力電池產品改頭換面引進到中國市場就可以迅速獲利,而自主開發則需要時間和高額投入。
有關專家表示,目前自主企業動力電池的研發水平和產業布局不足。我國動力電池領域龍頭企業比較缺乏,企業的研發實力和先進技術的儲備明顯不足。從2015年下半年開始,隨著新能源汽車推廣量的快速增長,動力電池供不應求的局面已經成為制約行業發展的重要因素。優秀電池企業的產品供應遠遠滿足不了市場的需求。
從傳統汽車的發展史來看,在目前的狀況下,“拿來主義”有可能在新能源汽車電池領域再次盛行。如果把國外成熟的電池技術拿過來改換成自主品牌就可以賺錢,誰還有動力去開發自主產品呢?但有一點需要注意的是,當年靠“拿來主義”獲取的乘用車整車資源,我們掌握的核心技術可謂鳳毛麟角。
與其說目前市場是新能源車企之間的較量,倒不如說是電池上的比拼。在一些業內人士看來,電池技術恰恰是車企發展新能源車的最核心技術。比如,在動力電池產品品質方面,三星、松下等領先企業對產品的一致性要求達到了PPM級(百萬分之一的誤差率),中國可能沒有一家企業能做到。事實上,諸多對于電池領域的投資不外乎兩點:原來的外行進入新能源汽車產業鏈;內行擴產或延伸產業鏈布局。但總體上對所投項目缺乏一個明確而具體的規劃,通常尋求的都是短期回報。
據了解,電動汽車主要的成本、可靠性和安全性都在電池上,電池上的隔膜技術目前是世界尖端技術,主要決定電池的安全性。國內多數自主電池企業使用的隔膜全部是從國外進口的成品。每塊單體電池都需要隔膜,以致隔膜的價格占整個電池價格的30%左右。據了解,電動車電池的各環節要求精密度非常高,日本的隔膜非常薄,隔膜上的孔隙也小,而國內生產的隔膜很難做到超薄水平。使用國產薄膜易造成電池短路和自放電高,隔膜過厚也會影響電池容量,總之國內電池薄膜制造業水平還達不到要求,精度不夠。
對自主電池企業而言,沉下心來搞技術儲備,尤其是注重對前瞻性技術的研發積累,是關鍵。目前,一些國內企業對前瞻性和基礎性的研發重視也不夠,大多數企業的研發集中在工藝層面,而相關科研機構在研究電池技術產業化環節上也有所缺失。因此,將多方力量聯合起來,搭建公共的共性電池研發平臺意義深遠。此外,國內電池工藝一時間還難以與國際先進企業媲美。企業除了要掌握核心技術,還需要擁有良好的工藝設備,提高工業水平,真正研發制造出高品質的動力電池產品,這給汽車裝備制造業出了一道較難的考題。
電池行業“山寨”版本多
近兩年中國電動汽車高速發展,但是安全事故也是接連不斷。大量新增的動力電池產能,以及大型企業的進入,加劇了動力電池行業競爭。無背景、無資金、無技術優勢的“三無”小型動力電池企業生存空間被擠壓,退出或倒閉的數量正在增加。有統計數據顯示,2015年以前中國的鋰電池生產企業有1 500家左右,在新能源汽車補貼帶動下供不應求的火爆市場中,電池材料價格暴漲,電池市場魚龍混雜。經過2015年的無序增長,“治亂”成為新能源汽車行業2016年的主要任務之一。
業內分析指出,此輪動力電池政策干預的原因是:受到新能源產業補貼誘惑,一些以套取補貼、想趁機進入這個行業撈一把油水為目的投機商進入動力電池行業。
據了解,新能源汽車動力電池系統開發涉及材料、化學、機械、熱力學、傳熱學、流體力學、電學、系統與控制多個學科,其關鍵技術包括電池組配技術、熱管理技術、電能管理技術和安全管理技術等。車用動力電池系統技術己成為電動汽車走向普及的瓶頸,需要從材料開發、電池設計、生產制造、系統集成和商業模式等多方面進行探索和突破。新能源電池技術要求很高,盲目生產會帶來很多安全隱患,也會縮短其使用壽命。2015年11月,工信部批準了首批車用電池企業的生產許可權。但據了解,目前國內生產車用電池的企業經過整頓,也還有幾百家。技術路線五花八門,電池產品花樣繁多。
2016年年初,工信部有關部門確定,出于對動力電池安全問題的考慮,暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。據悉,鋰離子電池包括磷酸鐵鋰、三元鋰、碳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型,盡管三元鋰電池比能量高,循環性能好,是未來鋰電池一個重要的發展方向,但我國三元材料研發起步晚,用于客車的安全性開發和驗證還不足。目前國家正在考慮進一步提高新能源汽車產品安全技術門檻,組織開展對三元鋰電池客車等車型在現行安全標準體系下的風險評估。
專家稱,動力蓄電池是新能源汽車的心臟,是新能源汽車產業發展的關鍵。2015年,動力蓄電池產業規模已位居世界前三位,在產品安全、壽命和能量密度等方面都取得了較大的進展,上游的原材料已基本實現了國產化,裝備產業技術進步較快。
據有關專家介紹,2009-2013年,我國新能源汽車動力蓄電池配套由0.3億W·h逐年增加到7.9億W·h,2014年提升到36.4億W·h,2015年動力蓄電池單體的產能接近400億W·h。目前,我國主要企業的汽車動力蓄電池單體在安全性、循環壽命和能量密度等方面均取得了較大進展。鋰離子電池單體能量密度達到了每千克180W·h以上,循環壽命超過2 000次,單體成本降到了每瓦時2元以下,提前達到了規劃的目標。部分企業的材料、電解液、電池產品已進入國際電池及整車配套體系。
動力蓄電池所需的礦石資源豐富,鐵鋰技術逐漸突破,資源供應情況大大改善。目前,已基本形成從汽車動力蓄電池資源開采、原材料生產到系統集成的產業鏈體系,基本實現了國產化。
有關專家表示,雖然我國動力電池產業未來具有巨大發展空間和潛力,但依然呈現出小、散、亂的發展局面,盲目投資和低水平重復建設現象比較嚴重,正負極材料、隔膜等關鍵產品的質量穩定性不高,蓄電池管理系統集成及控制技術比較薄弱,行業實際的有效產能并不高,缺乏具有國際競爭力的行業龍頭企業,國內主要的制造裝備企業技術優勢不明顯。
整體上我國動力蓄電池產品在性能、質量和成本等方面還不能完全滿足我國新能源汽車推廣普及的需求。尤其是在安全性能方面,產品測試評價和整車應用驗證還不夠充分,現階段還需要加快解決短期內產品供不應求,系統集成和一致性保障能力薄弱,產品質量穩定性不高等一系列的問題。
為加快提升我國汽車動力蓄電池產業競爭力,滿足新能源汽車產業健康發展的需要,工信部正在研究制定汽車動力蓄電池產業發展指導性文件,考慮從技術研發、標準法規、政策措施等多個方面多管齊下,協同共進。
政府出重拳整頓電池
為加強鋰離子電池行業管理,提高行業發展水平,推動鋰離子電池產業持續健康發,2015年12月,工信部制定并發布了《鋰離子電池行業規范條件》(簡稱《規范條件》),其中,對鋰電池企業提出電池年產能不低于1億W·h;正極材料年產能不低于2 000t;負極材料年能不低于2 000t;隔膜年產能不低于2 000萬m2;電解液年產能不低于2 000t,電解質產能不低于500t等14項要求。
業內人士分析認為,此規范出臺將給鋰電池行業帶來一次較大的行業洗牌,進一步規范鋰電池生產標準,尤其是將引導動力鋰電池行業健康發展。據悉,此政策出臺后已有不少企業改換門庭,另謀出路,但同時不少企業加大了鋰電的投資。據中國電池網的不完全統計,僅2016年上半年,在鋰電池細分領域,中國已有54家動力電池的上中下游上市公司發布了投資擴產計劃,投資金額累計近1 160億元。
與早前發布的有關鋰離子動力蓄電池單體生產企業年產能不低于2億W·h的要求相比,這次鋰電池行業規范條件要求相對較低,這有利于防止電池企業跟風發展動力鋰電池,從而為儲能和消費型鋰離子電池消費需求保留空間。但《規范條件》對鋰電池關鍵材料年產能要求,比以往的政策有所提高。這將在很大程度上保證產業規模化生產,預計在該標準下,不達標的企業將會被兼并重組,行業迎來洗牌潮。
針對電池的安全問題,《規范條件》要求,鋰離子電池制造企業須具備相關標準規定的電性能和安全性檢測能力,鼓勵企業配備環境適應性檢測儀器及設備,具備電池環境適應性檢測能力。據介紹,由于鋰離子的化學性能和電池材料的可燃性,確保鋰離子電池的安全性的難度要比鎳氫電池的難度大得多,現階段鋰離子電池的安全問題仍舊是世界未解的難題。
相關行業專家認為,行業集中度低,技術投入少,確實是國內鋰電池發展面臨的問題。此次工信部出臺《規范條件》的電池年產能不低于1億W·h等14項準入指標要求,實際上也是對一些單純擴大產能、拉低技術水平的鋰離子電池企業提出了嚴格管理,從而避免行“散、小、亂”發展趨勢。同時,適當提高門檻,優勝劣汰之后,可使行業達到一個健康的集中度,進而讓行業中那些愿意投入的企業有足夠的資金良性循環,使其有動力去做研發。
據權威報告預計,僅考慮動力電池和消費型電池的需求,2018年鋰電池需求將達54GW·h,2020年有望達到72GW·h。2014年我國動力鋰離子電池市場需求達2.8GW·h,消費型鋰離子電池需求約為30GW·h,儲能鋰離子電池市場需求占比較小,總計可達33G W·h,還有翻倍空間。我國動力鋰電池產能遠未滿足當前新能源汽車發展需求,發展空間巨大。
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