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电动汽车成主流!中德美日谁能在动力电池上抢占先机?

2019-03-24 21:30:58


在几天前的特斯拉Model Y长达30分钟的发布会上,当晚的主角MODEL Y很不幸的只出现了5分钟左右,鬼才小马哥(马斯克)和往常一样成为了发布会的主角;作为一个改变了世界的男人,马斯克在会上的一番话却是说出了目前的现实:汽车市场的发展大方向是电动化,这是一个不争的事实,之前在特斯拉起步阶段嘲讽过的车企都已经开始了自己的电动化之路,譬如大众、通用以及福特众车企。

在全世界范围内,无论是从车企层面还是国家政策层面来看,电动化的确成为了一种无法改变的趋势;而众所周知,目前局限纯电汽车发展的束缚主要就是出现在了动力电池这一块;能量密度的难以提高和成本的居高不下,让电动汽车的大规模普及遇到了瓶颈性的问题。

目前在动力电池领域研发的国家主要以四个国家为主——中国、德国、美国、日本;在这四大阵营中,每一家都有着自己的研发方向,并都取得了一定的成果,具体发展现况如何,请往下看:

中国以提高能量密度,降低成本为目标

目前国内在动力电池领域的前沿研究是由科技部领衔,目前走在领先地位的主要有CATL(宁德时代)、力神和国轩三家公司,主要研究方向便是在提高能量密度的同时,降低成本,简单来说就是将高比能量和低成本作为目标。

据相关人员透露,CATL(宁德时代)目前已经有样品能量密度达到了304wh/kg,循环寿命在25℃时可达1200次,在45℃时可达800次。性能已经接近应用要求,但安全性能还没有完全达到国标要求。欧阳明高【国家重点研发计划《新能源汽车》重点专项总体专家组组长】在第十一届国际电动车用新型锂电池会议(ABAA)上表示,中国动力电池的2025年能量密度目标为400wh/kg,成本控制在100美元/kwh;2030年目标为500wh/kg,将继续坚持富锂锰基正极+高比能硅碳负极,并向固态电解液进发。

德国以技术自主,多元化为目标

德国作为汽车发源地,对动力电池的重视程度也相当高,动力电池的研究已上升至国家层面,发起了电池研发的专项资助计划,打算建成一条完整的动力电池生态链,囊括了上游的制造材料、中间的制造商以及下游的主机厂。

同时德国对动力电池的研发方向也是多元化的,据Herbert Zeisel【德国联邦政府教课不发展关键技术副总监】在ABAA11会议上介绍,德国的动力电池发展方向会包括锂离子技术、全固态电池以及新概念电池,而2020年的短期目标是将能量密度提升至350wh/kg,循环次数达到1000次,将成本降低至100美元/kwh。

美国以技术创新、优化结构为目标

美国在动力电池的发展方向上貌似对性能没有太多的要求,只是着力于希望通过降低目前电池中含量过高的钴来降低电池成本。据资料显示,2018年美国动力电池的平均成本为197美元/kwh,在电池行业内算是较高的成本价。

据David Howell【美国能源部车辆技术项目副总监】在ABAA会议上的发言,美国的短期战略目标是尝试以锰、镍、钛金属来降低电池中的钴正极,以去钴来降低电池成本,顺便使电池技术摆脱对某一材料的依赖,美国希望在2022年9月之前将电池包的成本降至150美元/kwh。

日本较为保守,以提升能量密度为目标

日本作为在电池技术高度(氢燃料电池,锂空气电池)发达的国家,却对于动力电池的发展怀着一种较为保守的态度,从其国家对汽车市场的规划便能看出:2020年希望插电式混合动力和纯电动能占据15-20%的市场,氢燃料电池车有1%;2030年希望插电式混合动力和纯电动能占据20-30%市场,氢燃料电池为3%。

而日本在动力电池的发展现况也是如此,除去松下与特斯拉合作生产的特斯拉专用锂电池外,目前日本新能源汽车所使用的电池包能量密度并不高,以日产新推出的新能源车型聆风为例,电池包的能量密度仅在133wh/kg。Hidetaka ishikoori【日本经济产业省新能源与工业技术发展机构高级电池和氢技术部门总监】在ABAA会议上表示,日本在2025年之前依然会坚持以锂电池体系为主,在2035年将会尝试锂空气电池的运用;同时,将在2020年实现250wh/kg能量密度的电池包(不是电芯),成本降到180美元/kwh以下,循环次数1000-1500次。到2030年,电池包密度达到500wh/kg,成本降到90美元/kwh以下,循环次数1000-1500次。

茶哥总结

可以看到的是,事实并不是像国内某些媒体鼓吹的那般,只有中国走在电动化的前沿,试图弯道超车。其他国家在电动化这条道路上的重视程度以及投入力度也丝毫不弱,在ABAA【全世界一流动力电池交流会议】中各国的技术成果及未来机会展示中。不难看出目前各大阵营的研究大方向基本上是一致的,都试图以各种办法降低电池成本以做到普及化。

其中各国家的研究方向却不太相同,譬如中国坚持的富锂锰基正极+高比能硅碳负极;德国看重的全固态电池;美国希望电池去钴化;日本的保守发展态度等。现在很难断言哪一个国家的技术更具优势,但是就目前发展水平来讲日本虽然态度保守,但是其技术水平从特斯拉运用的松下出品能量密度高达300kw/kg电池包中就能略窥一二。我国虽然在产能方面占据极大优势,在部分技术上也占有优势,但是和日本相比却依旧任重而道远。

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