既然電動(dòng)汽車市場(chǎng)是未來一段時(shí)間鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的推動(dòng)力，這里我們就簡(jiǎn)單來看一看電動(dòng)汽車及車用電池未來幾年是一個(gè)怎么樣的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于電池是電動(dòng)汽車最核心的零部件，在純電動(dòng)汽車的制造成本方面，電池的占比也最高，普遍在30%以上，有的甚至40%或50%以上。自2011年電動(dòng)汽車商業(yè)化元年以來，電動(dòng)汽車的銷量與電池價(jià)格的變化密切相關(guān)，具體見圖1。

從圖1可以看到，車載電池組價(jià)格每下降10%，電動(dòng)汽車銷量上升大約在20%～30%之間。不過，隨著這幾年車載電池組價(jià)格的大幅度下降(由2011年的1100美元/kWh下降到2014年的390美元/kWh)，現(xiàn)有技術(shù)水平下再繼續(xù)下降的空間不大，價(jià)格的驅(qū)動(dòng)力正在用盡，預(yù)計(jì)本年度車載電池組價(jià)格的降幅會(huì)到10%以下，而海外電動(dòng)汽車的市場(chǎng)銷量增幅則會(huì)降到20%以下。我國電動(dòng)汽車市場(chǎng)2014年和本年度非常火爆，預(yù)計(jì)本年度銷量將突破20萬輛，從而超越美國成為全球最大市場(chǎng)，但這重要是政府強(qiáng)力刺激和市場(chǎng)封閉發(fā)展雙重措施下的結(jié)果，與電池價(jià)格的變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系還不太明顯。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，電動(dòng)汽車目前最大的問題是價(jià)格和純電續(xù)航里程，解決這兩大問題的重要辦法除了提高電池組能量密度之外，還有就是標(biāo)準(zhǔn)化和輕量化，其中標(biāo)準(zhǔn)化重要是指核心部件如電池模塊、電機(jī)等的標(biāo)準(zhǔn)化，而輕量化則是指在不降低車輛安全系數(shù)的前提下，將體重較大的部件減重。這就是未來幾年電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。這些方向目前都有車企和零部件廠商在積極嘗試。這里我們重要介紹車輛和電池方面的進(jìn)展。

1、進(jìn)一步降低電池的單位成本

如圖6所示，電動(dòng)汽車產(chǎn)品開發(fā)目前重要存在兩類情況，一是在解決純電續(xù)航里程的情況下降低車輛的售價(jià)，二是在車輛價(jià)格已經(jīng)比較低的情況下提升純電續(xù)航里程。特斯拉就是第一類情況的代表，他正在積極開發(fā)3.5萬美元左右的大眾型純電動(dòng)汽車產(chǎn)品ModelⅢ，而其中最重要的工作就是要降低電池的單位成本。

特斯拉一直在致力于降低其車載電池組成本的努力。根據(jù)真鋰研究掌握的有限的資料來分析，2009年其第一款產(chǎn)品RoadsterEV上市銷售時(shí)，電池組成本大概是1,100～1,200美元/kWh;到2012年中期第二款產(chǎn)品ModelSEV上市銷售時(shí)，大概是700美元/kWh左右，重要得益于電池組系統(tǒng)(BMS、冷卻系統(tǒng)和安全系統(tǒng))價(jià)格的下降;2014年特斯拉電池組的成本大概降到了420美元/kWh左右(其中電芯成本大約占比75%)，重要得益于電芯價(jià)格的下降。特斯拉公開披露的信息顯示，其2014年支付松下3.1Ah電芯的采購價(jià)大約是3.5美元/只(約合313.62美元/kWh)。

但是，420美元/kWh的成本關(guān)于ModelⅢ而言還是太高。有分析表明，要保證ModelⅢ有220英里(350km)的純電續(xù)航里程，要搭載至少可存儲(chǔ)44kWh電量的電池組，這樣計(jì)算，電池組成本就將1.85萬美元，占到了3.5萬美元售價(jià)的近53%，這顯然是不行的。在電機(jī)等其他核心部件成本下降空間不大的情況下，必須要大幅度降低電池成本才行，在420美元/kWh的基礎(chǔ)上再減掉一半以上是最好。

為此，特斯拉重要采取了兩個(gè)辦法，一是興建超級(jí)電池廠Gigafactory，依靠規(guī)模降低成本;二是革新電池技術(shù)，依靠技術(shù)降低成本。Gigafactory已于2014年在美國內(nèi)華達(dá)州的沙漠里開始建設(shè)，計(jì)劃一期生產(chǎn)線2017年建成投產(chǎn)，這也正好是ModelⅢ計(jì)劃上市的時(shí)間。應(yīng)特斯拉的要求，松下這幾年一直在研發(fā)新的由正、負(fù)極材料構(gòu)成的新一代電池，能夠降低成本、提高能量密度，延長(zhǎng)電池壽命。

這種新一代電池就是Gigafactory廠將要大規(guī)模量產(chǎn)的20700電芯。據(jù)外媒披露，這種新型號(hào)電芯的能量密度將新增36%，組成模塊后的重量也會(huì)較現(xiàn)有產(chǎn)品降低30%以上，更為重要的是，由于減少了很多電芯包裝裝置的鋼和鋁等材料(能量密度的提高也重要是這個(gè)原因)，電芯的制造成本將降低一半。使用新型20700電芯后，模塊也減少了一個(gè)層級(jí)，這樣，電池組的控制也得到了很大程度提高。

業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，2014年鋰離子電池電芯市場(chǎng)均價(jià)約1500元/kWh，折合成美元大約245美元/kWh，其中以車載電池為代表的動(dòng)力鋰電池電芯約300美元/kWh，以手機(jī)電池為代表的小型鋰離子電池電芯不到200美元/kWh。真鋰研究預(yù)計(jì)到2020年鋰離子電池的能量密度會(huì)普遍提升30%以上，同時(shí)電芯均價(jià)會(huì)普遍下降1/3以上，降到160美元/kWh以下，其中車載電池電芯的均價(jià)會(huì)降到200美元/以下。

特斯拉使用的老18650電芯和新20700電芯的情況比較

2、提升電池組能量密度

如圖6所示，提升電池組能量密度重要有兩個(gè)辦法，一是在不降低安全系數(shù)的情況下，使用輕質(zhì)部材對(duì)電池組框架進(jìn)行輕量化處理，二是提升電芯的能量密度。日產(chǎn)2013年初推出的改款Leaf產(chǎn)品，重要變化是采取了輕量化鋰離子電池架構(gòu)，改進(jìn)了動(dòng)力總成布局，這使得LeafEV的重量減輕了105kg(原來是1,545kg，現(xiàn)在減輕到1,440kg)。減輕重量的具體辦法是：①減輕電芯外殼重量(約減輕了20kg);②減少了用來固定電池模塊的螺釘?shù)臄?shù)量，并去掉了支架多余的壁厚;③減輕了電池模塊的外裝。后兩個(gè)辦法減輕了約85kg。這樣，Leaf電池組的能量密度就由之前的86Wh/kg提升到了92.9Wh/kg，車輛的續(xù)航里程也由之前的120km提升到了135km(指實(shí)際工況)。

根本辦法還是提升電芯的能量密度。這也同樣有兩種途徑，一是減輕電芯外包裝材料的重量，二是提升電池技術(shù)水平。上面已經(jīng)提到，AESC是直接將Leaf用電芯外殼做輕量化處理，而松下是將電芯做大成20700型號(hào)，使得同樣電量情況下使用的電芯數(shù)量更少，從而減輕電芯外殼總重量，以提升能量密度。把電芯做大目前是多數(shù)公司采取的辦法。這兩種辦法殊途同歸。同樣，提升電芯能量密度的根本辦法還是要靠提升電池技術(shù)水平，現(xiàn)階段這重要是要依靠正極材料技術(shù)水平的提高來實(shí)現(xiàn)。幾乎所有電池公司都把工作重心放在這上面。通過電池技術(shù)進(jìn)步提升能量密度的辦法重要有兩個(gè)：一是采用5V級(jí)正極材料提升電池的電壓，二是采用高容量正極材料提升電池的容量，二者結(jié)合當(dāng)然是最佳。

還是以日產(chǎn)Leaf為例，將于今年晚些時(shí)候推出的2016款LeafEV將會(huì)有S、SL和SV三個(gè)子款，其中入門版的S款將維持24kWh電池組的配置，而SL和SV則會(huì)將電池組可存儲(chǔ)電量新增到30kWh，同時(shí)電池組體積不變。這樣，車輛的續(xù)航里程將提升25%，以美國EpA數(shù)據(jù)看，續(xù)航里程將由目前的135km提升到169km。即將采用的30kWh電池組就是采用了新的電池技術(shù)，從相關(guān)資料來看，正極材料應(yīng)該是由之前的LMO+NCA組合變成了LNMO+NCA組合。這個(gè)LNMO(鎳錳酸鋰)就是5V級(jí)正極材料。電芯的能量密度也因此由157Wh/kg提升到了200Wh/kg左右。

正極材料高容量化的技術(shù)開發(fā)，目前重要集中在兩種三元材料身上，分別是鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)，其中NCM的技術(shù)開發(fā)方向是高鎳化。目前動(dòng)力鋰電池用NCM材料重要使用的是NCM111、NCM532和NCM523這三種，三星SDI給寶馬等車企供應(yīng)的電芯使用的是NCM622，有我國公司開發(fā)出了NCM701515，該技術(shù)下一步的發(fā)展就是NCM811，到了NCM811這個(gè)階段，NCM材料的容量就基本上和NCA相同了。我國電池公司的動(dòng)力鋰電池技術(shù)開發(fā)目前大多集中在NCM方向;致力于NCA電池技術(shù)開發(fā)的還不多，真鋰研究目前僅知天津力神已經(jīng)開發(fā)出了NCA電池，NCA材料技術(shù)的開發(fā)公司重要有貝特瑞、天驕科技等。

還有一種電池技術(shù)值得高度關(guān)注，就是全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)。使用固態(tài)電解質(zhì)的、能量密度可輕松達(dá)到300Wh/kg的全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)開發(fā)也越來越清晰地看到了量產(chǎn)的曙光。豐田已經(jīng)試制出了2Ah的全固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)品，裝配在其微型電動(dòng)汽車上收集實(shí)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)。豐田計(jì)劃2020年之前將全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)投入商業(yè)化應(yīng)用。通用汽車參與投資的美國Sakti3也已掌握了相關(guān)技術(shù)，目前正在設(shè)計(jì)開發(fā)以最小的設(shè)備投資實(shí)現(xiàn)最大生產(chǎn)效率的全固態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)線(以現(xiàn)有方式制造的話，生產(chǎn)效率會(huì)非常低下，從而導(dǎo)致成本會(huì)高得離譜，必須要開發(fā)一種全新的生產(chǎn)方式)。

從媒體的相關(guān)報(bào)道來看，Sakti3希望在2017年或2018年前后上市銷售其全固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)品，至于其產(chǎn)品單位kWh價(jià)格，可能會(huì)比現(xiàn)有的鋰離子電池還要低。假如是這樣，那鋰離子電池技術(shù)就即將迎來一場(chǎng)革命。也有人認(rèn)為，現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池從上世紀(jì)70年代開始相關(guān)理念和實(shí)證試驗(yàn)就在齊頭并進(jìn)推進(jìn)，但真正開始商業(yè)化應(yīng)用是在90年代。全固態(tài)鋰離子電池大致是從2010年前后開始廣受關(guān)注的，相對(duì)應(yīng)，其商業(yè)化應(yīng)用也可能得到2030年前后。但在我們看來，技術(shù)的發(fā)展自進(jìn)入21世紀(jì)以來一直呈現(xiàn)出加速度發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這從IT技術(shù)的巨大進(jìn)步就可見一斑。只要制造固態(tài)電池所需材料的資源不是如白金(燃料動(dòng)力電池催化劑的核心用材)般那么稀缺和昂貴，其他都不是問題。

綜合來看，鋰離子電池及其相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了技術(shù)制勝的發(fā)展階段。技術(shù)制勝的根本在于新材料技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。

3、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化

IT技術(shù)的飛躍發(fā)展得益于電腦的快速普及，而關(guān)于電腦快速普及起至關(guān)重要用途的就是電腦部件和各種接口的標(biāo)準(zhǔn)化，因此，假如有一天電動(dòng)汽車及車載電池也能實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，不難想象，這肯定會(huì)推動(dòng)電動(dòng)汽車制造成本快速下降，從而使電動(dòng)汽車迅速普及。從汽車制造來看，跨國車企們于20世紀(jì)90年代興起的平臺(tái)化戰(zhàn)略極大降低了汽車的制造成本，為汽車快速普及做出了巨大貢獻(xiàn)。目前，汽車平臺(tái)化戰(zhàn)略已經(jīng)發(fā)展到了平臺(tái)精益化和模塊化階段。相對(duì)應(yīng)，電動(dòng)汽車的制造也要求在精益化的基礎(chǔ)上對(duì)平臺(tái)構(gòu)建進(jìn)行模塊化構(gòu)建。簡(jiǎn)而言之，就是在平臺(tái)內(nèi)盡可能實(shí)現(xiàn)更多的模塊共享。模塊化平臺(tái)將有效減少汽車部件的生產(chǎn)成本與固定投資，縮短工程時(shí)間，并支持更多車型。顯然，全新的模塊化平臺(tái)，將進(jìn)一步降低電動(dòng)汽車研發(fā)周期和制造成本。

與模塊化發(fā)展戰(zhàn)略緊密配套的是標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)。以大眾集團(tuán)2012年推出的MQB模塊化平臺(tái)為例，該平臺(tái)是MQB發(fā)展的第三階段。第一階段的MQB只能在同等級(jí)車型中應(yīng)用，第二階段則可以跨等級(jí)地在中型車和小型車上同時(shí)應(yīng)用，現(xiàn)在這個(gè)MQB模塊化平臺(tái)則進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了車輛的標(biāo)準(zhǔn)化和定制化。

MQB模塊化平臺(tái)從最初開發(fā)就把變化作為設(shè)計(jì)的前提，盡可能減少零部件種類。采用MQB同一模塊平臺(tái)的車型，能夠共享相同規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及空調(diào)等總成，零部件通用化比例可達(dá)60%;另一個(gè)特點(diǎn)是能夠適應(yīng)未來動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的多樣化。車身的設(shè)計(jì)考慮了支持多種動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，使同一車身構(gòu)造可以搭載多種動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(渦輪增壓汽油機(jī)、高壓共軌柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、乙醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、插電混動(dòng)系統(tǒng)、純電動(dòng)系統(tǒng)等都支持);此外，MQB模塊化平臺(tái)還導(dǎo)入了眾多輕量化技術(shù)和電子新技術(shù)，引入了發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化概念和電池模塊化概念。

表6：大眾集團(tuán)和寶馬的電動(dòng)汽車產(chǎn)品的電池和續(xù)航情況

從表6可以看到，德國車企寶馬、保時(shí)捷、奧迪、大眾(后三者同屬大眾集團(tuán)旗下車企)等正在共同致力于電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前已經(jīng)能夠找到一些規(guī)律，如：屬于高端豪車系列的pHEV產(chǎn)品的純電續(xù)航里程一般在30km級(jí)別(奧迪Q7e-Tron例外，在50km級(jí)別)，屬于經(jīng)濟(jì)型車或中低端豪車系列的pHEV產(chǎn)品的純電續(xù)航里程一般在50km級(jí)別，而純電動(dòng)汽車(EV)的續(xù)航里程一般在150-200km之間。

確定車輛的純電續(xù)航里程之后，再根據(jù)車輛的性能要求、車重情況等確定要配備多大的電池組。所以我們可以看到，純電續(xù)航里程30km級(jí)別的pHEV車款，配備的電池組容量也各不相同;50km級(jí)別的pHEV和150-200km之間的EV亦是如此。當(dāng)然，隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，電池能量密度的提高，上述純電續(xù)航里程的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)相應(yīng)地水漲船高，如30km級(jí)別的pHEV產(chǎn)品2017年前后的發(fā)展目標(biāo)是50km級(jí)別，這是在電池組體積不變的前提下要達(dá)到的目標(biāo)。

此外，大眾集團(tuán)還在不同品牌的車款之間嘗試使用相同的電池組，以及在同一款產(chǎn)品的電池組上嘗試使用不同電池公司的電芯產(chǎn)品，這就是電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化工作的核心內(nèi)容。從表6可以看到，大眾集團(tuán)在奧迪A3e-Tron和大眾GolfGTE這兩款pHEV車上使用的都是松下供應(yīng)的8.8kWh電池組，而在E-Up!和E-Golf這兩款EV產(chǎn)品上則都分別使用了松下和三星SDI的電芯。

這個(gè)工作要電池公司的密切配合。不僅是大眾集團(tuán)，寶馬等其他德國車企也有類似需求。三星SDI目前就在密切配合德國車企的相關(guān)工作，并為此制定了自己的動(dòng)力鋰電池技術(shù)目標(biāo)路線圖(見圖7)。三星SDI已將其20Ah級(jí)別的電芯產(chǎn)品分為20Ah、22Ah、24Ah、26Ah和28Ah這5個(gè)子款，每個(gè)子款的殼體是固定的，但具體容量和電壓都可以根據(jù)車企的具體需求而微調(diào)。如24Ah子款在體積不變的情況下，容量可以在24～26Ah(不含26Ah)之間微調(diào)，電壓可以在3.6～3.75V微調(diào)。表6中三星SDI供應(yīng)的24.5Ah、25Ah電芯產(chǎn)品就是這種微調(diào)的結(jié)果。

結(jié)語

關(guān)于電動(dòng)汽車、動(dòng)力鋰電池及相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國很多公司還是很努力的。比如，工信部的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，很多國產(chǎn)電動(dòng)汽車搭載的電池組的能量密度都在80Wh/kg以上，有的甚至超過了100Wh/kg，比前幾年有了長(zhǎng)足進(jìn)步。在使用電芯絕大多數(shù)還是能量密度較低的磷酸鐵鋰電芯的情況下，假如沒有降低安全系數(shù)，那么這種進(jìn)步還是讓人欣喜的。在降低電池制造成本、提升電池組能量密度乃至電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)化等方面，我國都有公司在積極努力工作，有的已經(jīng)取得了一定的成果。這是希望!

毋庸置疑，在政府的精心呵護(hù)和強(qiáng)力推動(dòng)下，我國電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展前景越來越光明，購買電動(dòng)汽車的消費(fèi)者數(shù)量在顯著新增。不過，關(guān)于電動(dòng)汽車、車用動(dòng)力鋰電池及相關(guān)材料的產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，我們必須承認(rèn)，總體來說目前只是數(shù)量上去了，但質(zhì)量還不夠，我們還有很多的工作要做。質(zhì)量上去的核心工作是提高公司的技術(shù)水平和制造能力，同時(shí)清理產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，杜絕劣幣驅(qū)逐良幣等不良現(xiàn)象再度發(fā)生，鼓勵(lì)創(chuàng)新，更加旗幟鮮明地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這些工作踏踏實(shí)實(shí)去做的話，我國電動(dòng)汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還是有希望的。

政府有關(guān)主管部門在制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的時(shí)候，也希望能夠更加周全地考慮問題。比如，有關(guān)部門意識(shí)到了公司數(shù)量眾多但規(guī)模普遍不大的狀況將會(huì)影響到日后我國鋰電產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)措施。首先工信部于2015年三月公布的《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定鋰離子動(dòng)力鋰電池單體(電芯)生產(chǎn)公司的年產(chǎn)量不得低于2億Wh規(guī)模。緊接著工信部又在2015年九月公布的《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定鋰離子電池公司年產(chǎn)量不得低于1億Wh規(guī)模，同時(shí)對(duì)4大關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)量也做出了相應(yīng)限制。真鋰研究認(rèn)為，出發(fā)點(diǎn)是良好的，但做法欠妥。這樣做最容易導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：一是公司為了生存而不得不擴(kuò)充產(chǎn)量，導(dǎo)致中低端產(chǎn)量過剩現(xiàn)象進(jìn)一步加劇;二是那些致力于開發(fā)新技術(shù)的中小創(chuàng)新型公司可能會(huì)因?yàn)檫@樣的產(chǎn)量要求而胎死腹中。希望工信部能夠繼續(xù)出臺(tái)相關(guān)配套政策，防止上述不良結(jié)果發(fā)生。

在業(yè)內(nèi)人士看來，近年來國際油價(jià)一直在跌跌不休，目前已跌到了40美元/桶的超低位水平，但與此同時(shí)，電動(dòng)汽車的銷量卻絲毫沒有受到影響，每年都有顯著上升;煤炭?jī)r(jià)格也屢創(chuàng)新低，煤電成本日益走低的同時(shí)風(fēng)光發(fā)電規(guī)模卻越來越大。這些足以表明新能源和新能源汽車的發(fā)展勢(shì)頭已不可阻擋。

我們有理由相信，包括風(fēng)光發(fā)電、電動(dòng)汽車、鋰離子電池及相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)等在內(nèi)的整個(gè)新能源新材料產(chǎn)業(yè)體系，將會(huì)成為拉動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)走出低谷的最大推動(dòng)力。全球正在經(jīng)歷一次新能源革命，這次革命重要由新材料、新技術(shù)推動(dòng)。任何一個(gè)行業(yè)的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的，但人類前進(jìn)的步伐不會(huì)停歇，辦法總比困難多!

我們必信：屬于新能源、新能源汽車和新材料的時(shí)代已至來!