狂热之下被遗忘的指标—快充倍率
时间:2017-04-12 14:04 作者:李兰
| 快速充电成为新能源车重要性能指标 2015—2016年是我国新能源汽车的高速发展期，产量从2014年的7.83万辆越升至2016年的51.7万辆，年均增速达到155%，如今我国已成为全球最大新能源汽车消费市场，作为政府采购的主要车型，新能源客车的产销独占半壁江山，这一点从近两年动力电池的消费结构同样可以看出。 
2015—2016年中国锂动力电池消费结构
在市场需求不断扩大的趋势下，实现电动公交车高续航里程以及快速充电性能日益迫切。这就要求动力电池需满足高能量密度及快速充电的性能要求。2017年1月1日正式实施新的财政补贴方案，也可看出政府对于动力电池能量密度及充电倍率做出要求，而对于新增的快充类新能源客车的补贴政策引发市场广泛关注，每千瓦时补贴额度为3000元，较非快充类高出67%，从新增技术指标及较高补贴额度不难看出，快充技术或将成为动力电池发展的下一个突破口。 为什么这么说？首先从市场需求的角度来看，不管是乘用车还是客车，续航里程一直是市场关注的焦点，但是从相关数据及业内专家的观点来看，在现有的主流两大动力电池体系内，就磷酸铁锂电池而言，系统能量密度做到160Wh/kg已达到极限，三元锂电池单体能量密度上限空间较大，但专家表示电池单体做到350Wh/kg以后也将很难再有突破，另一方面为了提升三元锂电池能量密度，不得不牺牲成本及安全这两大要素，因此对于主机厂商而言，如何才能弥补续航里程上的缺陷？提高充电倍率，大幅降低充电时间满足用户的日常需求，成为提升用户体验的当务之急。 动力锂电池 快充技术解析 快充动力电池给我们能带来的便利其实不难想象，那么当下的快充动力电池能否满足市场对于成本、安全、能量密度等六大要素的综合考量呢？具体来看当下主流的三类快充动力电池技术：三元材料/钛酸锂、多元复合材料（三元材料混合锰酸锂）/多空硬碳、磷酸铁锂/快充石墨。  钛酸锂动力电池是以负极材料命名，正极采用三元材料，主流电芯实测电压2.3V，从性能来看，钛酸锂电池的低温性能优越、安全性和循环使用性能较好，作为快充电池的倍率性能也得到业界的肯定。但是钛酸锂目前突出的问题有两点：其一，电压太低，因此能量密度相对低很多，其二，钛酸锂电池成本明显要高于其他体系，采用三元正极材料后整体成本再度上升，主要受以下因素影响：高成本小金属材料（钛、镍、钴）、低能量密度导致同容量的电池所需成本更高。 多元复合材料快充电池 多元复合材料快充电池，正极采用三元材料和锰酸锂混合体系，负极则采用多孔复合碳，由于多孔复合碳的比表面积比传统石墨的要高出20倍，大大增加了锂离子的迁移和嵌入通道数量，锂离子可以实现稳定、快速的嵌入和脱出，从而进一步提升快充的性能。但采用此种负极材料所导致的缺点也是很明显的，首先就是循环寿命不够长，首次充放电效率低，另外对于正极所采用的多元复合材料最大的问题无疑就是安全问题，安全性仍然需要重点关注并不断实践检验。 磷酸铁锂快充电池 磷酸铁锂快充电池是在技术最为成熟的磷酸铁锂体系内进行优化和潜力挖掘，以沃特玛快充电池为例，沃特玛磷酸铁锂快充电池通过材料体系创新及电芯结构优化来实现高倍率快速充放电性能，正负极采用小粒径、大比表面积材料，以满足锂离子的快速嵌入和脱出，降低电解液黏度以提高锂离子的迁移速率。伴随充放电倍率提升，磷酸铁锂快充电池同样面临大量放热产生的高温安全问题，对此沃特玛通过对电芯结构优化，减少电芯内部阻抗来降低温升。循环寿命也是市场一直关注的性能指标，沃特玛快充电池在6C充电倍率下循环1600周后仍然保持80%以上的剩余容量，足以满足用户需求。材料成本相对较低，再结合成熟的技术背景及稳定的产品性能，磷酸铁锂快充电池发展潜力巨大。 快充动力电池市场需求分析 2017年前三批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中，累计有近40款客车快充倍率均在5C以上，这在2016年是不曾出现的，提升充电倍率成为动力电池发展新趋势。目前快充动力电池主要应用于新能源客车，但从市场发展潜力来看，未来乘用车和专用物流车的增速及市场规模将高于客车，因此未来动力电池的消费结构将会向这两类车型偏移，这一点我们从2016年新能源汽车渗透率可以看出，新能源乘用车及专用车的仍不足2%。 
2016年新能源汽车渗透率情况
尽管动力电池高倍率快充技术的应用占比现在还很小，但是未来市场空间巨大，据了解，主流动力电池企业中沃特玛、CATL等已先行一步，如沃特玛在快充技术领域已经深耕多年，目前已经可以实现6C的快充倍率，在快充技术上处于行业前列。技术+规模效应实现双引擎 微笑曲线理论 在产业链中，附加值更多体现在两端—设计和销售，处于中间环节的制造附加值最低，这被称为“微笑曲线”理论。这一理论同样可以类比到现在的新能源汽车产业链，上游原料企业供给受资本市场影响附加值增大，导致电池企业成本陡增；终端主机厂商受补贴退坡影响，不得不把成本转嫁至上游电池企业，因此动力电池厂商同时受到上下游挤压，企业发展面临严峻考验。如何才能在激烈的的竞争环境中突出重围呢？  
新能源汽车产业链微笑曲线
技术优势+规模效应技术优势+规模效应成为动力电池企业突出重围的双引擎，众所周知，新能源汽车领域楷模特斯拉的超级电池工厂于今年顺利投产，预计2018年所产生的规模效应在现有技术的基础上可实现30%的成本降幅，这必然提升产品竞争力并带来可观的收益。纵观国内，不难发现沃特玛、比亚迪、CATL这样的一线梯队企业不仅在技术上占据制高点，同样具备绝对的规模优势。规模优势并不是一味的扩大再生产，沃特玛2017年产能可以达到12GWh，其规模化生产不仅体现在厂房占地面积和产能上，更加体现在高速、高精度、高稳定性上，沃特玛通过引入智能化生产设备，通过数字化的手段、引进大数据分析和人工智能的方法，提升产品的质量，快充电池作为未来动力电池发展方向之一，产品的充放电同步性要求更高，因此沃特玛快充电池不仅占据技术优势，凭借规模效应所产生的低成本、高同步性能得到市场的深度认可。 可以预见的是，动力电池行业的混沌期已经来临，任何单引擎甚至没有引擎的企业都将被市场淘汰，快充倍率将成为测评动力电池性能的重要指标，诸如沃特玛这样的快充动力电池产品的市场份额将逐步提升，也将为动力电池产业打开新的蓝海。 来源:OFweek 锂电网 (责任编辑：admin) |
