研究周报 | 动力电池企业“国家目标”预测:产品性能易达,成本难降

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近8年来,我国新能源汽车产业发生了翻天覆地的变化,市场推广取得了长足的成效,技术也实现了重大进步,但是仍面临着后补贴时代的政策变化、补贴阶梯退坡、里程继续焦虑状态等问题,新能源汽车的“热度”将直接决定于汽车动力电池的技术革新程度。国家四部委颁布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》的产品性能、成本目标能否按期实现,将直接影响新能源汽车产业发展的景气度。这个问题成了决定新能源汽车能否规模化进入寻常百姓家,动力电池能不能取得实质性产业化突破的关键。笔者将从产品、成本维度提出些动力电池产业发展的看法,以抛砖引玉。

一、《促进汽车动力电池产业发展行动方案》概况

2017年2月底,国家工信部会同发展改革委、科技部、财政部等有关部门联合印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》(以下简称《行动方案》),提出了新能源汽车动力电池的发展方向,以加快提升我国汽车动力电池产业发展能力和水平,推动新能源汽车产业健康可持续发展。

《促进汽车动力电池产业发展行动方案》,明确指明了动力电池产业发展方向和路径,给出了重要里程碑节点。围绕“大幅提升产品性能、促进产业规模合理发展、培育龙头企业”为核心,进一步细化了动力电池的产品性能和产销规模要求。到2020年,新型锂离子动力电池单体比能量超过300Wh/kg;系统比能量力争达到260Wh/kg、成本降至1元/瓦时以下,使用环境达-30℃到55℃,可具备3C充电能力。到2025年,新体系动力电池技术取得突破性进展,单体比能量达到500Wh/kg。2020年行业总产能1000亿瓦时、形成产销规模400亿瓦时以上的龙头企业。

二、《行动方案》产品战略目标能否实现?

笔者将通过对国内外动力电池产品的发展计划、产品技术研发、产品成本等进行横向与纵向对比分析,试图回答这一问题。首先,结合我国新能源汽车产业发展的国情和环境来看下具体情况。

动力电池相关规划及政策法规

《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,提出动力电池产品的发展目标。2015年动力电池模块比能量达到150Wh/kg以上,成本降至2元/瓦时以下,循环使用寿命稳定达到2000次或10年以上;到2020年,动力电池模块比能量达到300Wh/kg以上,成本降至1.5元/瓦时以下。

《汽车动力电池行业规范条件》,特别提出动力电池的产能要求,引导企业往大而强的方向发展。同时,要求锂离子动力蓄电池单体企业年产能力不得低于2亿瓦时,金属氢化物镍动力蓄电池单体企业年产能力不得低于1000万瓦时,超级电容器单体企业年产能力不得低于500万瓦时。系统企业年产能力不得低于10000套或2亿瓦时。

《锂离子电池行业规范条件》,则进一步对锂电子电池生产准入的产能规模、工艺要求及产品质量提出明确要求,能量型单体电池能量密度≥130Wh/kg,电池组能量密度≥100Wh/kg,循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%,功率型单体电池功率密度≥3000W/kg,电池组功率密度≥2100W/kg,循环寿命≥2000次(其中电动自行车用电池组≥1000 次,电动工具用电池组≥500 次)且容量保持率≥80%。

《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,要求轿车动力电池的单体比能量在2015年底达到200Wh/kg,2020年达到300Wh/kg。而磷酸铁锂电池的理论极限能量密度在150Wh/kg左右,无法满足这一要求,未来轿车动力电池将转向并加速三元锂电池的研发应用。

《节能与新能源汽车技术路线图》,提出了三大阶段的发展目标:2020年之前,新型锂离子电池实现产业化,能量型锂离子电池单体比能量达到350Wh/kg,能量功率兼顾型动力电池单体比能量达到200Wh/kg。2020年到2025年,能量型电池单体比能量达到400Wh/kg以上,接轨国际先进水平。2025年到2030年,新体系电池实现实用化,电池单体比能量达到500Wh/kg以上,成本进一步下降。

《汽车产业中长期发展规划》,提出到2020年,新能源汽车年产销达到200万辆,动力电池单体比能量达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg、成本降至1元/瓦时以下。到2025年,新能源汽车占汽车产销20%以上,动力电池系统比能量达到350Wh/kg。

动力电池未来技术水平判断及论证分析

综合国家《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》、《汽车动力电池行业规范条件》、《锂离子电池行业规范条件》、《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》、《节能与新能源汽车技术路线图》、《促进汽车动力电池产业发展行动方案》、《汽车产业中长期发展规划》以及当前国内动力电池技术水平情况,笔者判断动力电池的技术水平,动力电池单体比能量应该是在150~300Wh/kg之间;系统电池组能量密度150瓦时~260Wh/kg,成本在于1元/瓦时左右。

这下可能读者可能会问,你又不是神仙,估计是瞎拍砖。但是,我想有以下几个理由支撑。

1、动力电池发展环境持续提升

正如《汽车产业中长期发展规划》提的“优环境”,中国正已步入法制社会,政府公信力不断提升,这么多规划、政策和法规不同场合不同时间都提出了明确目标,且目标基本一致性强,应该是有根有据的。结合国际上对动力电池产业发展现状及趋势的发展评估,一定程度上国家已经从“战略引导”向“战术引导”转变,既有政策上的鼓励和相关支持,又有法规的要求,更多是“无形之手”推动市场需求端、供给端的调整与优化,最终想表明“高性能的动力电池是要拿来产业化的,关键在于实用”。

2、动力电池性能目标设定与国际水平接近

结合汽车发达国家动力电池的发展目标来看,中国动力电池产品性能目标与国际主流水平接近,均是250Wh/kg左右;成本目标均是1000元/

kWh左右,2020年中国动力电池至少是接轨国际先进水平。

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从美、日、德三国2015年的技术水平来看,动力电池能量密度平均水平为150 Wh/kg左右,以美国波士顿180 Wh/kg为最高。

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与此同时,国际先进动力电池的应用和研发不断取得新进展。据美国Sanford C. Bernstein分析师Mark Newman在研报中的介绍,特斯拉Model 3的电池技术采用了硅碳负极,能量密度将达到300Wh/kg。此外,Model S改用NCA作为正级材料,电芯容量也从最初的2.9Ah提升到3.1Ah,动力电池能量密度均达到252~265 Wh/kg水平。应该说我国提出的2020年的动力电池性能目标是靠谱的。

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此外,国际上已研制出的车用锂离子动力电池,最高比能量已超过300Wh/kg,预期系统成本≤1.0元/Wh;但是,为了实现2020年规划目标,仍需要进一步提高电池循环特性、环境适应性和安全性。这样看来,2020年动力电池能量密度达到300 Wh/kg,甚至更高,不是不可能的。

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技术是实现了较大突破,那成本方面呢?据特斯拉在公司成立时候,特斯拉Elon Musk曾经预言动力电池成本能够大幅下降,在充分控制动力电池的原材料、制造成本、规模化量产销售的情况下动力电池成本可以降至80美元/kWh,应该说动力电池的成本降价空间很大。

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3、我国企业动力电池水平持续提升

从我国2015年的技术水平来看,动力电池能量密度平均水平为115 ~120Wh/kg左右,以比克电池的171 Wh/kg为最高。

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目前中国是世界电动汽车产销量最大的国家,也是世界电动汽车标准法规的重要参与与制订国家,产品技术沉淀不断提升,汽车行业新兴领域的技术创新能力具有较强竞争力。从技术水平来看,中国在原材料方面具有一定的比较优势,技术和生产能力水平也还行。他山之石,可以攻玉,应该说产品性能目标较大程度能够实现。

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尽管说中国较大可能完成动力电池的技术革新,但是在成本控制方面仍然存在较大的不确定性。近十年来,国内动力电池的技术能力不断突破,成本也不断降低,从2007年左右的7000元/ kWh降至2015年的2200元/ kWh,约3~4年成本降1倍。但结合国情考虑到电池行业企业正面临着新能源汽车产销规模、整车补贴退坡的压力传导、研发和设备的高投入、电池行业产能过剩、上游铜箔等原材料供不应求等影响,电池行业企业运营成本因此将持续高企。

因此,笔者判断,动力电池成本下降的趋势不可逆转,但是近三年可能难以大幅度下滑,仍将超过1000元/ kWh以上的价格。

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4、论证小结

总体而言,从上述动力电池相关发展情况分析可以看出:

1)动力电池的产品技术、产品性能仍有较大提升空间,电池单体能量密度和系统能量密度将进一步提升,到2020年动力电池系统能量密度是有可能达到260Wh/kg水平的。其中,三元锂动力电池将是重点过渡产品,新型锂离子动力(固态)将是未来的发展方向。

2)动力电池成本下降趋势不可逆转,只有当国内新能源汽车规模化进入寻常百姓家,且整车采购配套、动力电池设备摊销、技术研发投入及产能扩张等影响不大的前提下,动力电池成本才可能较大概率于2020年降至1元/瓦时。可这个目标挑战难度太大。

浅谈《行动方案》产生的影响

按照《行动方案》的规划,确定性的政策扶持与优惠将为动力电池行业带来利好,锂电池行业竞争的制高点在于技术和成本。未来锂电池产业将产生整合、分化,行业将越来越规范,技术领先、规模大、成本低的企业将继续引领,强者恒强;反之,技术落后、成本高的小企业或将被逐步淘汰出局。

三、相关发展建议

《行动方案》是对动力电池行业未来数年影响最深远的政策修订,明确了9大重点任务和5项保障措施,将有利于加快提高动力电池产品性能和质量水平,推动新能源汽车产业健康可持续发展。如果说去年为新能源汽车发展的技术元年,那么未来三年将是新能汽车核心技术突破的关键年,动力电池的生产和应用仍将是行业的关注重点。在这种情况下,未来动力电池企业可以重点考虑如下方面:首先,继续提升动力电池安全性与使用寿命;其次,紧抓技术研发不放松,加大研发投入提升国际竞争力;最后应通过发挥规模效应,提高产成品合格品率,提高生产线自动化程度等方式来降低成本。

作者:智电汽车

来源:第一电动网

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