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从电动汽车列入国家863高科技发展计划，到新能源汽车产业列入国家七大战略新兴产业，国家四部委从2009年开始实施两轮新能源汽车补贴政策，中国新能源汽车产业近十年来得到了快速的发展，但中国新能源汽车动力锂电池的发展一直存在方向性争议---锰酸锂、三元锂、磷酸铁锂之争始终没有平息。 抛开复杂的技术孰优孰劣之争，我们只要搞清楚中国新能源汽车产业要得到快速发展，真正能实现弯道超车的关键因素和依托点到底是什么，那么，新能源汽车动力锂电池的方向选择，就不应该是一个复杂的问题。 事实上，这些关键因素和依托点，业界早已形成了共识：一是，中国新能源汽车的发展，必须保证使用安全可靠、性能稳定和成本低廉的动力电池，其中，安全可靠是首位的，没有安全就不会有新能源汽车产业的未来；二是，在技术上应该能超越和领先发达国家和地区的，而非总是处于追赶状态，只有这样，中国新能源汽车产业才能真正实现弯道超车。 搞清楚了中国新能源汽车发展的关键因素和依托，针对我们行业的现实情况，再来比较一下三元和磷酸铁锂的现状与发展方向。 一、如果继续发展三元，我们的动力锂电池将永远处于追赶状态，不仅实现不了弯道超车，而且将丧失新能源汽车的安全性。 目前，改性锰酸锂和三元锂的核心技术，都掌握在日韩企业手中。尤其是三元锂，无论是技术、工艺还是设备，日韩行业龙头都已达到非常成熟稳定阶段。 目前，三洋、松下和三星SDI的18650三元锂电池，容量已做到3.1AH以上，而国内最知名的三元锂电池企业的18650电池，容量也不过做到2.2AH左右。三洋、松下和三星SDI批量生产的18650三元锂电池，在电压、容量、内阻、放电平台、恒流比等几项关键电池指标的一致性已超过90%，可以不用分容配档即可成组，而国内最优秀的三元锂电生产企业也无法做到。 如果中国新能源汽车动力电池的发展方向定位于发展三元锂电，不仅长期处于追赶日韩企业状态，而且因缺乏关键技术、工艺和设备，已陷入到了一个发展瓶颈。 以容量提升为例，国内最优秀的18650型三元锂电池，容量在2.2AH左右已不断出现安全问题，如果没有大的技术和工艺突破，仅在材料改性方面或提高极片压实密度来提升容量，不仅会大幅降低电池的循环性能，更严重的是，三元锂电的安全性问题会更加突出。 使用安全，是新能源汽车发展三大关键要素之首。特斯拉采用了三元锂电中最好的松下电池，也避免不了五周之内三次着火。万幸的是，有特斯拉先进的整车安全设计才没有引发人身伤亡，而中国新能源汽车企业在整车安全设计方面，又有几家能达到特斯拉的水平? 技术严重受制于日韩企业，规模也远不如日韩企业巨头。三星ＳＤＩ今年一次性将18650－2.2ＡＨ的电池销售价格降至1美元/只，几乎将国内同行逼上绝境。 在国内三元动力电池性能和价格都无法与日韩巨头相比的情况下，如果我们在新能源汽车动力电池上坚持三元路线，恐怕我们还在追赶路上，就已经被国际巨头给扼杀了，更无从谈什么弯道超车。最终结果将跟传统汽车发展一样，高端车和核心技术依然源自国际巨头，即使我们让出了市场也换不回核心技术。 磷酸铁锂电池则不同。日韩企业基本没有涉足，国际主要竞争对手来自美国。虽然两个基础专利有一个在美国(A123和Valence是美国磷酸铁锂电池的主要代表)，但中国与美国的技术水平相差不大，而且中国是全球在磷酸铁锂领域投入最大、产销量最多的国家。 随着万向集团收购了Ａ123，事实上中国企业已经掌握了磷酸铁锂电池全球最高端的技术和工艺。而磷酸铁锂电池在安全性和循环寿命上相对于三元锂电的绝对优势，正是中国新能源汽车关键要素所在和发展所需。只要明确其发展地位，加大投入固化这一优势，中国新能源汽车就完全有弯道超车的可能。 二、选择三元，顶层设计缺乏前瞻性，全球镍、钴资源紧张，其大量应用将导致市场价格暴涨,尤其中国这两种元素的贮量根本无法支撑。 三元锂电的材料配方，无论是镍钴锰酸锂，还是镍钴铝酸锂，都离不开两种贵金属，即钴和镍。这两种金属在中国都很匮乏，在全球储量也有限。其中，中国钴的使用量90%以上都需要进口，镍主要用于不锈钢生产，这两种贵金属都有国际期货交易，价格不仅高且波动很大。 如果中国确定以三元锂电为主要的动力电池发展路线，按照规划，到2020年，新能源汽车产能达到200万辆，新能源汽车保有量达到500万辆。按每辆新能源汽车动力电池平均带电量80KWH计算，500万辆新能源汽车所需电池就达4000亿WH电池，这还不包括用于更换和备用的电池。这种需求一旦推向市场，将很快推动钴、镍期货价格暴涨，从而带动其现货市场价格暴涨，三元锂电未来的价格走势将直线上升。 中国新能源汽车推广没有达到政策预期目标的一个很大的原因，就是价格居高不下。其中，最重要的原因，就是占据新能源汽车成本近50%的动力锂电池价格居高不下。三元路线的结果，就是新能源汽车价格更高，要求的补贴也要更多，永远无法实现市场化推广。 磷酸铁锂电池则刚好相反，不含任何贵金属，而且生产正极材料的主要原料氧化铁、碳酸锂在中国储量非常丰富。如果下游新能源汽车市场需求放大，其上游材料在规模效应的推动下，成本将直线下降，占据磷酸铁锂电池成本超过30%的正极材料价格的下降，将促使磷酸铁锂电池价格的迅速下降。 三、整车安全设计上，中国新能源汽车使用三元锂电作为动力电池，会存在巨大安全隐患。 特斯拉三次着火中，其中一次为金属片划破电池引发的，但因特斯拉整车安全设计完善，三次着火并没有引起人员伤亡。三元材料的脱氧温度是200℃，放热能量超过800J/g，三元锂电无法通过针剌实验，表明了三元电池在内部短路的情况下，很容易引发安全事故。 目前，中国新能源汽车整车安全设计，短期内根本无法达到特斯拉的水平，使用三元锂电作为新能源汽车动力电池存在巨大安全隐患。事关乘客人生安全，这种安全隐患哪怕是十万分之一的发生概率，也是不能接受的。 磷酸铁锂电池在高温下的稳定性，可达390℃以上，保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧，可以轻松通过针剌实验。这一安全性特点，对中国还处于幼稚期的新能源汽车产业来说，是最合适的。 四、从中国新能源汽车使用对象的消费特点和习惯来看，三元锂电并不适合做中国新能源汽车动力电池。 特斯拉被称为“富人的玩具”，装配电池容量设计续航里程为400KM，但大多时候，实际运行也就200KM左右，属浅充浅放，因而循环寿命有所保障。但中国新能源汽车大多用于公交、公务、专用车和居民乘用车，其使用特点是，每天大多有固定线路和频次要求，属深充深放，三元锂电在DOD95%以上的条件下，容量衰减速度很快，循环寿命仅为磷酸铁锂电池的一半不到。 新能源汽车平均使用8年以上，动力锂电池如果处于深充深放的条件下，维持80%以上的容量，三元锂电使用寿命将不到三年，而磷酸铁锂电池基本可以满足8年的使用要求。 在目前国家相关补贴政策的条件下，首次购买新能源汽车有相应补贴，但二次采购电池并无补贴。三元锂电池在新能源汽车使用周期内，需要更换两次电池，将极大增加使用者的经济负担，而不会为终端使用者所接受。 如果三元锂电要获得与磷酸铁锂一样的使用寿命，其只能浅充浅放，需增加至少50%以上的电池容量。如此，其能量密度较高的优势将丧失，体积将比同性能磷酸铁锂电池大，电池重量也会更重，其价格更是远高于磷酸铁锂电池。 2011年5月，装配了韩国LG化学三元动力锂电池的美国通用最经典混合动力汽车沃蓝达，在美国进行碰撞测试。第二次测试发生了浓烟和明火，第三次测试七天后发生了自燃，因此受到美国国家公路交通安全管理局NHTSA的调查，加上投入市场仅一年的近6000台沃蓝达，因批量出现电池容量衰减至80%以下而大量召回。LG化学作为全球三元锂电的领导者，其生产的三元锂电的安全性和容量保持率尚且如此，正说明了三元锂电事实上并不适合装配于新能源汽车。 五、磷酸铁锂电池将最适合未来电动车的发展。 可以预见的是，未来纯电动乘用车、专用车的发展，将具有如下特点：一是形成三类车型，即1.3吨以下，1.3～1.7吨和1.7吨以上。对应每度电，分别实现续航里程10KM、8KM和6KM，对应装配电池重量，也分别为300KG、500KG和800KG左右。二是所有电池都装配直流快充和交流慢充两类充电方式。三是无论车身还是底盘都将使用新材料，走轻型化复合材料路线，如铝合金、碳纤维复合材料等。 因而，中国未来电动车的发展，对动力电池要求其能量密度高一点低一点都不再是主要问题，因为整车从安全性、重心稳定性设计，需要保持一定的重量。车身和底盘轻一点，电池重一点，将是一种全新的汽车系统设计---车身和底盘进行轻量化设计，磷酸铁锂电池组进行配套设计，来保证车身重量和车身重心稳定。 新能源汽车能否大规模普及推广的关键，是使用安全、性能稳定可靠和成本低廉，只有如此，才能为市场所接受和大众所喜欢。 磷酸铁锂电池， 能保证组合能量密度达到100～120WH/KG,加上其最好的安全性和可预见的经济性，必将是中国新能源汽车动力电池发展的最佳选择。 我们只有不怀疑、不懈怠和不折腾，相信二十年后，中国的新能源汽车已是大行其道，而其心脏一定是磷酸铁锂动力电池。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
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发表于 2016-5-5 15:42:28
发表于 2016-5-5 16:29:33