动力作为新能源汽车的核心部件,随着我国新能源汽车产业的爆发而迎来了高速发展期,在现阶段我国车用产业取得了良好的成绩,但问题也十分突出。本文首先从行业产量、出货量、技术水平、政策法规等方面梳理了国内车用产业发展的现状与背景;其次,全面剖析了车用产业在产能、公告管理、技术路线与技术水平、电池安全以及回收等方面存在的各种问题;最后,给出了提升我国车用产业竞争力的相关建议。
在全球经济相对低迷的形势下,2015年我国车用产业却取得了不错的成绩,如出货量快速增加,产业投资激增,技术水平明显提升,政策法规不断完善等。但是在市场火热的背后,还要清晰地认识到我国车用产业的发展还存在着一些突出问题,与国外相比还存在着一定差距,必须从政策法规、标准体系、关键技术研究等方面不断培育和提升我国车用产业的竞争力。
一、我国车用产业发展现状
1.产量小幅增长,动力型占比快速提升
2015年我国锂离子电池累计完成产量56.0亿自然只,同比增长3%[国家统计局]。虽然我国锂离子电池产量仅实现小幅增长,但应用领域却发生了根本性变革,动力型市场份额首次超过消费型,达到52%,较2014年提升了约39个百分点。预计今后动力型将继续主导市场,消费型市场还会进一步下滑,另外随着动力电池梯次利用技术在储能市场的逐步成熟,储能型市场规模将会扩大。
2.动力电池出货量激增,磷酸铁锂依然占主导
2014年以来,随着新能源汽车产量的快速提升,车用锂动力电池的需求持续爆发,据高工锂电数据显示,2015年我国动力电池出货量达到15.7GWh,同比增长3.24倍。从近5年的出货量趋势来看,2014年以前动力电池出货量一直低于1GWh,2014年首次突破了3GWh,市场开始进入爆发期,这与我国新能源汽车市场的发展趋势密切相关。
从电池材料类型来看,新能源汽车电池主要以磷酸铁锂材料为主,占比69%,其次为三元材料电池占比27%,锰酸锂、钛酸锂、超级电容、镍氢电池等其他材料电池出货量仅占比4%。分车型来看,乘用车以三元材料为主,商用车以磷酸铁锂为主。
3.技术水平明显提升,部分指标达到国际水平
应用材料方面,目前国内正极材料磷酸铁锂容量达到了160mAh/g,负极材料石墨容量可达到360mAh/g,电解液主要技术指标可达到国际先进水平,室温电导率≤10ms/cm,水分含量≤110ppm,HF含量≤130ppm。成组技术方面,我国车用成组应用技术和储能电源系统集成关键技术研究,也已经取得了重大进展,干燥注液,化成分容,PACK等技术已经达到国际先进水平。产品性能方面,目前产业化的车用锂离子电池功率密度已经能够达到3500W/kg,三元能量密度达到180-200Wh/kg,多元复合成组寿命达到8000次,能够满足车辆整个生命周期使用。规模化生产方面,我国已经成为全球车用锂离子动力电池主要生产基地,电池系统价格从2012年的5元/Wh降到目前的2.5元/Wh左右,磷酸铁锂产业成熟度和规模国际领先,三元、锰酸锂和钛酸实现大规模应用。设备和工艺方面,我国生产设备自动化程度已有大幅提高,已经开发出圆柱动力电池自动化生产线,能够一次性完成汇流盘焊接、包胶、入壳、极耳焊接、合盖、壳盖预顶焊、壳盖密封焊等7大工艺、27道自动化分解步骤,全产线装卸料和巡视只需配备3人/班次。
4.上游锂供应高度集中,碳酸锂价格持续疯涨
我国锂资源丰富,但分布相对集中,重点分布于青海、西藏、四川、江西等省市,国内锂精矿主要由天齐锂业、众和股份、赣锋锂业等少数企业提供。受锂资源供应高度集中、少数企业主导价格、碳酸锂需求增加等诸多因素影响,2015年电池级碳酸锂价格由年初的4.3万元/吨疯涨至年底的12.3万元/吨,上涨近3倍。2016年以来,电池级碳酸锂价格依旧延续了去年的上涨态势,6月第二周市场电池级碳酸锂成交主流在15.5-16.5万元/吨,部分高端成交价格在16.5-17万元/吨附近,18万元/吨少量成交。上游锂资源及碳酸锂等材料价格的非理性上涨,在一定程度上对产业的发展会产生一定的不利影响。
5.政策法规体系不断完善,行业管理得到加强
我国政府高度重视车用产业,不断推动行业规范升级。国务院总理李克强在2016年初国务院常务会议上强调:“加快实现动力电池革命性突破。推动大中小企业、高校、科研院所等组建协同攻关、开放共享的动力电池创新平台,在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力。中央财政采取以奖代补方式,根据动力电池性能、销量等指标对企业给予奖励。加大对动力电池数字化制造成套装备的支持”。自2015年以来,我国先后颁发了数项电池方面的政策文件,旨在加强产业规范和引导,促进产业健康有序发展,这些政策主要体现在以下方面:
一是加强电池公告管理。2015年3月,工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》,通过对动力电池行业实施公告管理,对企业产能等指标做出了规范化要求。2016年4月29日,工信部发布关于符合《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业申报工作的补充通知,明确要求:已列入公告的单体企业,应按照GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015三项标准要求,对典型产品进行重新检测。这意味着我国以前电池检测推荐性标准已转换为强制标准,电池管理更加趋于严格化、规范化。
二是重视废旧电池回收。2016年以来,工信部相继出台了《新能源汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》、《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》3项文件,明确废旧电池回收责任主体,加强行业管理与回收监管。
三是明确产业发展目标。在《中国制造2025》重点领域技术路线图中,提出了新能源汽车动力电池发展目标,即到2025年动力电池系统电池单体比能量达到400Wh/kg以上,成本降至0.8元/Wh,系统成本降至1元/Wh。
二、我国车用产业发展仍存在着突出问题
1.产能急剧扩张,高端不足低端过剩
动力电池是新能源汽车的核心部件和动力源泉,在新能源汽车产业链上占据着重要的位置,更容易激发全社会的投资热情。据不完全统计,2015年动力电池环节计划投资资金近千亿元,但更为骇人的是2016年上半年54家企业发布了总额1160亿元的投资扩产计划。锂动力电池投资热情如此高涨,可能会导致两方面的后果:其一,产能急剧扩张。根据锂电大数据统计,2015年底主要动力电池产能超过30GWh,规划在建超过70GWh,预计到2018年产能将超过100GWh;其二,高端优质产能不足、低端产能过剩,行业结构性风险上升。从市场集中度来看,2015年我国动力电池出货量前10家企业的市场占有率达到75.3%,市场份额集中在少数企业手中。我国动力电池企业数量121家[高工锂电.一张图看懂2016年中国动力电池产业格局],而真正进入整车供应体系的企业数量不超过20家,市场两极分化尤为突出。这说明着我国动力电池企业数量虽多,但规模普遍较小,低水平重复建设问题严重。
2.电池公告管理趋紧,企业应对不足
2016年4月29日,工信部公布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业申报工作的补充通知,要求已进入1-3批电池目录的25家企业的典型产品,按照新国标重新检测,并于2016年6月底前提交报告,逾期未提交的撤销公告资格。此举虽旨在加强电池的严格化和规范化管理,但电池公告管理的突然转向和趋紧,却无疑导致整车和动力电池企业应对不足,在业界引起了争议和不安。电池公告管理政策的突然转变,会带来一系列的影响:首先是新能源汽车公告目录与电池公告目录直接挂钩,并要求企业6月底完成重新检测,给企业预留的准备时间不足;其次是对外资电池企业来说,电池产品无法短时间进入公告目录,导致国内许多新能源汽车企业陷入电池困境,短时间更换电池供应商存在困难。
3.电池单体性能不差,成组技术差距明显
目前,国内开发的锂离子电池单体的技术水平与国外基本处于同一水平,但在电池成组技术方面显著落后于国际先进水平。首先是在电池组系统总体性能,包括能量密度、温度特性、功率特性、一致性、循环寿命等方面差距较大;其次,国内的电池组连接、散热、保护、使用、维护、充电等方面技术水平较低;最后,在动力电池系统数据采集的可靠性、SOE估算精度、热管理、均衡、安全管理等方面与国外存在明显差距。
4.技术路线存争议,部分企业受挫
我国新能源汽车的推广,从电池技术路线来看主要以磷酸铁锂和三元为主,2010至2015年磷酸铁出货量占比69%,三元占比27%。2016年年初,工信部出于对动力电池安全问题的考虑,暂停三元客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。虽然只是“暂停”,但是对三元电池制造和使用企业造成了潜在的影响,如何平衡续航和安全两大问题,成为了业内关注的焦点性话题。
目前,动力电池安全过于注重材料和单体,对系统的安全研究不够,缺乏相应的安全评价方法。行业内对电池技术路线的应用基本达成共识,即在承载人员较多、对安全风险较敏感的客车上暂停使用三元材料电池,专用车、物流车等商用车和乘用车暂不限制使用三元电池。但是,由于安全评价方法并未出台,三元电池在客车上的应用受到一定的影响。
5.动力电池自动化装备水平低
制造工艺和生产设备是决定电池性能的重要因素。当前,我国电芯的一致性差,这与国内的制造工艺、质量监控及设备自动化水平不高有着重要关系。日韩等在上料、合浆、极片和电芯生产、电池化成和筛选、电池组和模块组装、物流和在线质量检测等工艺上均采用了较高的自动化装备,自动化水平在80%以上。而国内动力电池制造工艺自动化水平相对较低,一线企业自动化比例约50%,二线企业仅在20%左右[国泰君安.锂电设备行业深度报告.2016年6月],自动化水平较低是导致我国电芯一致性差的直接原因。
6.安全事故频发,电池安全亟需重视
伴随着我国新能源汽车产业的快速发展,新能源汽车安全事故时有发生,安全问题已成为新能源汽车产业发展的命脉,关系着整个产业的健康、可持续发展。据不完全统计,自2010年以来,我国新能源汽车安全事故共49例,其中2015年发生14例,2016年1-7月已发生15例,事故频率明显提高,尤其是电动客车安全问题十分突出。工信部数据显示,截止2015年底,事故率达到了0.17‰,高出世界平均水平一倍多。而随着老旧车辆的增多,安全形势将更加严峻。分析49例事故,充电、电池故障、碰撞、涉水等是引起安全事故的主要诱因,其中因电池故障导致的事故超过总量的50%。
7.回收利用存技术障碍,政策落实执行难度大
2016年工信部发布了《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》,明确了汽车厂商将成为电动汽车废旧动力蓄电池回收利用的主体,但需要平衡整车企业、电池企业及消费者之间的利益,回收执行难度比较大,具体表现在以下两方面。
一是电池非标准化导致拆解不便和安全隐患。不同车型所用电池模组的内外部结构设计、模组连接方式、工艺技术存在差异,在电池拆解时,需要柔性化配置,在完全实现自动化之前,需要人工参与,电池短路、漏液等可能导致起火或者爆炸,对人身和财产有潜在安全隐患。
二是回收体系不成熟,回收经济性欠佳。目前,动力电池回收产业还未形成规模效应,国内还未建立成熟的回收体系,一些企业虽然涉及了动力电池回收业务,但是由于投入超出电池价值,且回收点较少,缺乏一定的盈利点。
三、提升我国车用产业竞争力的建议
1.防范低水平重复建设,培育竞争力强的龙头企业
在新能源汽车市场火爆的带动下,动力电池产业的投资规模之大、产能扩张之快、投资热情之高可谓前所未有,但由于国内动力电池企业水平参差不齐,需防范低水平重复建设,首先要严格执行动力电池企业的准入条件;其次,加强新建动力电池项目的审批,对于不符合条件的坚决不予通过。
做大做强我国动力电池产业,需要培育有竞争力的龙头企业。一方面,加大对创新型动力电池企业的支持力度,研发资金和资源向重点企业倾斜;另一面,引导重点企业通过兼并、重组、收购、控股等方式做大,逐渐形成有国际竞争力的龙头企业。
2.政策制定应有预期,产业调整应有缓冲期
政府出台政策的目的是为了更好地规范和服务产业发展,因此政策应当具有一定的稳定性和连续性,以给产业一个稳定的预期和调整的余地。建议有关产业调整的政策出台之前要对政策的影响进行深度评估,预先征求包括企业在内的多方意见,杜绝仓促出台的发生;调整需要给予企业足够的缓冲期,以电池公告为例,更换符合公告要求的动力电池,整车厂需要大量的整车开发和调试验证工作,否则仓促地更换电池可能会降低汽车的安全性,因此必须给整车厂留出有足够的时间更换动力电池。
3.加大研发投入,加快关键技术攻关
中央财政尽快采取以奖代补的支持方式,根据动力电池性能、销量等指标对企业给予奖励,并积极引导资金用于研发投入。继续开展重大科技专项,从国家层面加大对动力电池方面的资金投入,重点支持共性、关键技术研究与攻关。
加强上游电池材料、中游电芯和电池组制造以及下游新能源汽车企业的联动,发挥龙头企业市场主体作用,鼓励骨干企业开展电池系统、单体电池、关键材料等关键技术攻关,加强电池环境耐用性、电池内部极化分布、性能衰减机制等共性技术研究,力争掌握动力电池核心技术,提升我国动力电池产业的核心竞争力。
4.注重电池安全研究,完善安全标准体系
重视电池安全技术的创新。加大力度研发高安全、高性能电池。系统深入地研究电池单体安全、电池系统安全、整车防护安全、充电安全和消防安全等问题。
完善电池系统安全检测和认证体系。增加电池单体热失控和接插件、电缆等高压电气部件测试、电气系统失效检测和消防安全措施,重视系统级别测试和认证。以现行标准体系为基础,以提升安全性为目标,进行试验验证,提出列入强制检测的项目,进一步完善标准。建立不同类型电池多样化的检测评估体系,对电池热失控、电池包、电池系统及碰撞等电池安全相关检测方法进行研究和验证。
5.着力提升装备技术创新水平
减少关键装备进口,加速自主创新。锂电装备企业应加大研发资金投入,推进电池成套自动化生产设备研制,努力提升自动化解决方案的能力和整线设备供货能力。锂电装备自动化水平的提高,需要锂电供应商、企业、新能源车企之间开展深度合作,共同参与设计、开发。
加大回收再利用设备及工艺等关键技术的研发力度。对干、湿法冶金及生物冶金技术等进行攻关,增加有价值金属的回收效率并减少成本。对废旧电池检测方法、评估设备进行创新,提升电池可靠度及寿命预测的准确度。
加快完善装备行业标准以及制造、回收和再利用技术体系。
6.改进行业管理方式,加强事中事后监管
动力电池的安全关系使用者的生命和财产安全,因此不能仅仅采用企业和产品准入来规范产业发展,还应当加强对企业和产品的事中和事后监管,及时发现其中存在的问题,如标准执行不到位、关键指标不达标等,建立企业产品质量档案,严肃处理电池安全事故,对企业进行包括行政和经济处罚在内的必要手段,直至取消其生产资质,调查过程透明,保证整个行业的健康发展。
7.重视电池回收,完善政策法规体系建设
重视动力电池的回收,加快可追溯性体系建设。进一步落实《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》中要求的动力电池编码制度及可追溯体系,尽快制定动力电池编码强制标准,将可追溯系统与新能源汽车产品公告管理挂钩。尽快开展电池内外部结构设计、模组连接方式、集成安装等方面的标准化工作,保证电池回收的便利性、安全性和一致性。
制定和实施动力电池回收激励政策。建立明确的赏罚机制,可以对电池回收企业按照电池套数、容量等方式进行补贴,对未履行责任的企业进行必要的惩罚;对消费者可以采用押金和奖励并行的方法,引导消费者主动上交废旧电池,退回押金并增加额外奖励。
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