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新能源汽车动力路线之争:经济性与实用性的永恒博弈
发布时间:2017-10-26 13:33
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         对新能源汽车的动力路线之争由来已久,美国特斯拉的三元锂离子电池,以及我国磷酸铁锂和三元锂电多材料路线的发展,锂离子电池在中国市场无疑是取得了这场动力技术之争的暂时领先。另一方面,以日本丰田推出商业版燃料车Mirai,给这轮竞争中落下下风的燃料电池扳回一局。锂离子电池相对成熟的市场化应用似乎是目前动力电池的不二之选,然而能量密度、倍率性能带来的新能源汽车的续航里程和充电时间过长的问题,也成为了悬在锂离子电池在汽车市场的达摩克利斯之剑。燃料电池看似无上述两个问题的烦恼,然而其过于复杂的装置,加氢、储氢、Pt催化剂质子膜等系列的技术问题还等待着解决,短期来看,完全的商业化应用还十分不成熟。
         严格意义来说燃料电池(FuelCell)和锂离子电池(Lithiumionbattery),一个作为能量转化装置,另一个则是能量储存装置具有不同的工作方式。只是可能由于英译的历史问题,中文都称之为电池。我们以典型的氢燃料电池电动车和能量密度较高的三元锂离子电池电动车做对比。燃料电池胜在充能时间短、能量密度高,但其过高的制造成本和使用成本,以及部分技术上的问题还无法很好的解决,中短期来看,对锂离子电池在电动汽车市场的地位还构不成太大的挑战。(使用成本以典型的,特斯拉ModelS60电池容量60KWH,续航里程390KM,每公里耗电0.154KWH,按上海谷时电价0.5元/KWH,每公里使用成本0.077元而Mirai一次加满氢气价格8000日元,续航650km,计算每公里费用约12.31日元约合人民币0.76元。

         参考观研网相关发布的《2018-2023年中国新能源汽车行业市场发展动向调查及投资发展趋势研究报告
锂动力电池车和燃料电池车比较
资料来源:公开资料整理
         动力锂电池产业链全析:整个新能源汽车的产业链条较长,居于核心地位的是动力电池系统,占据了整车成本的45%左右。而整个动力电池主要由电芯制造、PACK和BMS三大环节构成。PACK主要是将电池模组进行串并联,BMS是电池管理系统,作用是保护电池安全,延长电池使用寿命,实时监测电池的状态并把电池的情况反馈给上位机系统。电芯、PACK和BMS在电池的成本占比大概为2:1。对电池性能起着决定性作用的电芯,主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四大部分组成。四大材料中,正极材料成本占比最高,可达到整个电池成本的28%,其余三种材料分别占到电池成本的7%、8%、8%左右。商业化应用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料,其中动力电池中主要用到的是磷酸铁锂和三元材料。我国早期动力电池市场主打磷酸铁锂,但由于其能量密度较低,对于对续航里程要求较高的乘用车市场来说,劣势较为明显,因此主打能量密度的三元材料逐渐成为市场认可的技术。三元材料,主要是指锂、镍、钴、锰等按不同的摩尔比组成的层状结构材料。其中镍和锰资源相对比较富裕,而锂和钴稀缺性因而对成本影响较大。负极材料主要以石墨为主,中低端天然石墨价格较低,而人造石墨和高端天然石墨价格较高。目前,我国也有部分企业选用钛酸锂做锂离子电池的负极材料,主要是基于其优异的循环性能和倍率性能的角度的考虑,然而其只有不到石墨三分之一的比容量和过高的平衡电位,缺点也十分的明显。一般而言正极浆料选择涂覆在铝箔上面,而负极材料涂覆在铜箔上面,其在电池中的成本占比较小,大概是5%的水平。另两种关键材料电解液和隔膜,前者主要起到提供锂离子的传输媒介的作用而后者主要是将正负极材料隔开,并允许锂离子通过。
动力锂电池产业链
资料来源:公开资料整理
新能源汽车成本拆分
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理
动力锂电池成本拆分
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理



数据来源:中国统计局,观研网整理,转载请注明出处。(xzj)
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