新能源汽車及其電池的發展簡介

一、混合動力車

2006年，混合動力車的市場份額占日本全部新能源汽車銷量的94.2%。

美國2001—2007年混合動力汽車銷售數據來看，其復合增長率達到58.4%，處于高速增長期。奧巴馬就任后宣布，到2015年，美國混合動力汽車的保有量將超過100萬輛。

萬鋼：“到2012年，國內有10%新生產的汽車將是節能與新能源汽車。”照此推算，2008年中國汽車產量約為930萬輛，即使2012年產量增至1000萬輛，新能源汽車也將達到年產100萬輛的規模。按每輛混合動力轎車電池成本5萬元，正極磷酸鐵鋰材料50公斤，負極材料40公斤，電解液40公斤計算。100萬輛混合動力汽車將帶動5萬噸正極材料，4萬噸負極材料，4萬噸電解液的需求。而如果按客車計算，這一數值還將提高3倍——每輛混合動力客車的電池需求是轎車的4倍。目前，中國汽車保有量已達到6289.3萬輛，如果未來每年有10%的車輛更換動力電池，又將創造出一個更具想象空間的市場。

科技部“十城千輛”計劃最直接的受益者之一莫過于福田汽車的歐V客車，其與北京公交集團簽訂了800輛混合動力客車整車及底盤的采購協議，這也是迄今國內數量最大的一筆新能源汽車采購訂單。

福田集團北京客車分公司副總經理劉國強透露，目前福田混合動力客車已形成了2000臺/年的整車加底盤的產能，占歐V客車總產能的四成，2009年產量預計為1200臺。“2009年客車計劃總銷量3950臺，混合動力客車將占到近30%。”劉國強表示，現階段新能源客車的推廣一定要有政府支持。“車輛運營企業購買混合動力客車仍有顧慮，如能否通過節能收回額外投資？能否維持運營等？”歐V普通客車約為40萬元/輛，而混合動力客車為90萬元/輛，純電動客車則為150萬元/輛，政府此次對混合動力客車的補貼為25-30萬元/輛。按此標準，車輛運營企業購買混合動力客車至少要比普通客車多付出20萬元。

在電機制造環節上，中國南車下屬的南車株洲電力機車研究所有限公司的技術最成熟，“發源于動車組的技術，比較可靠，大部分汽車廠商在關鍵部件選購上都用其產品。”在電池采購上，福田的歐V客車目前采用的是日本日立車輛能源公司的錳鋰電池。

二、電池

雖然鎳氫電池由于技術成熟度和成本上的優勢，在短期內仍將是混合動力汽車的首選動力，但由于其比能量低和記憶效應的缺點，在成本問題解決后，鋰電池將成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的主要動力選擇。

鋰電池成本之所以高于鎳氫電池，主要原因就在于其正極材料使用的是以貴金屬鈷為原料的鈷酸鋰，錳酸鋰和磷酸鐵鋰由于成本優勢更為明顯，正逐步成為鋰電池的主要發展方向。也即，鋰電池之戰主要在錳酸鋰與磷酸鐵鋰之間展開。

磷酸鐵鋰的成本也要低于錳酸鋰。但其致命弱點則是“導電性”不好，目前解決這一問題的主流技術有用導電碳包覆顆粒、用金屬氧化物包覆顆粒、用納米制程讓顆粒微粒化等。若該問題得到有效解決，磷酸鐵鋰的巨大優勢將促其成為車用電池的首選材料。

目前，國內在錳鋰電池生產領域，中信國安下屬子公司盟固利研發的動力錳鋰電池，已通過國家安全檢測，并經過兩三年示范運行，成為配套2008年北京奧運會電動汽車的唯一電池。

磷酸鐵鋰電池方面，除比亞迪外，比克電池也有生產。此外，咸陽偏轉控股子公司咸陽威力克技術也相對成熟，但缺乏資金批量生產。

在錳鋰電池中，二氧化錳比較活躍，高溫狀態下氧化為四氧化三錳，過程中有可能存在安全隱患。

但是，錳鋰電池對溫度環境要求較高，55攝氏度以上就不能工作了，需要用空調系統冷卻。值得欣慰的是，在廣東行駛的30輛混合動力客車，并沒有出問題。

目前國內車用鋰電池組裝技術并不成熟，關鍵問題是沒有成熟的電源管理系統，如果一節單體電池燒毀，整個電池組都有燒毀的危險。目前看來，解決這一問題是解決中國汽車鋰動力電池產業化發展的重中之重。據介紹，福田歐V混合動力客車的鋰電池電源管理的關鍵技術是由美國易登公司提供。

車載動力電池的成本占混合動力汽車總成本的30%-50%，是產業鏈中利潤最豐厚的環節，但目前國內能夠真正工業化生產汽車動力電池的廠家幾乎沒有。

國內呼聲最高的比亞迪公司聲稱，該公司2015年實現汽車產銷量中國第一、2025年全球第一。王傳福表示，2020年將是電動車的天下，比亞迪掌握了電動車的核心技術。

如果世界原油價格繼續下跌，原油進口成本降到20美元附近，汽油價格估計也要2元/升左右，加上0.8元的稅，實際成本要2.8-3元/升，即便未來汽車百公里耗油量達到5升，成本也要15元以上。而目前電動汽車百公里耗電量是16度，按照每度電0.7元計算，成本不過10元。

這并沒有考慮電池成本。但由于鋰電池技術的進步，電池組循環壽命已超過1000次，每千瓦時電池的成本低于3000元。鋰電汽車在10年內用電成本約為1萬元。傳統燃油車在10年內的加油費用至少8萬元。即使10年內更換一次電池，使用成本多花7.2萬元，總共8.2萬元。兩種車的使用成本基本相同。

三、電池材料

1、磷酸鐵鋰

2000年左右，有機構發現在磷酸鐵鋰表面包裹一層碳后可以改善導電性。2002年，麻省理工學院的幾個教授發現在鋰的位置上摻雜高價位元素，可以大幅度提高電導率，基本與鈷酸鋰和錳酸鋰相當。美國的A123公司便是建立在此合成技術專利基礎之上。

此外，美國Valence公司提出了三價鐵碳熱還原合成磷酸鐵鋰的方式。

中國磷酸鐵鋰的合成方式也不同，如比亞迪磷酸鐵鋰電池正極材料的供應商天津斯特蘭公司，磷酸鐵鋰正極材料是由碳酸鋰、磷酸二氫氨、草酸亞鐵合成。其路徑是不摻雜高價位元素，而是將鋰減少，留出鋰的空位，進一步提高了導電性。

斯特蘭曾就專利的使用問題與國外機構多次磋商，其總經理段鎮忠介紹，“從目前談判的情況看，我們磷酸鐵鋰的合成技術不侵權，從化學上來說，只要磷酸鐵鋰的分子式一公開，有化學常識的人都可以去合成。所謂侵權是指使用磷酸鐵鋰作為電池材料。”據介紹，現在國際上專利權的訴訟點是，“將磷酸鐵鋰材料用在電池生產上”。從2000年開始，圍繞這一專利問題，有好幾個官司在訴訟。

全球磷酸鐵鋰電池正極材料的主要生產廠商來自于美國的Valence、A123和天津斯特蘭。兩家美國公司合計產能在1000噸左右，生產基地都在中國，但都不對國內客戶提供電池材料。

2008年，斯特蘭將具備2000噸/年的產能，成為全球第一的磷酸鐵鋰電池正極材料供應商。同時計劃在2010年將產能擴張到4000噸/年。

此外，煙臺卓能、北京鋰先鋒、蘇州恒正、北大先行、合肥國軒、深圳貝特瑞、新鄉華鑫、新鄉創佳等公司都在從事磷酸鐵鋰材料的生產，但產能難與斯特蘭相比。

段鎮忠介紹，2007年全球磷酸鐵鋰正極材料的需求只有700噸，2008年增長到1800噸。從新能源汽車發展帶動的增量上來看，每輛混合動力轎車需用磷酸鐵鋰正極材料50-100公斤，純電動轎車和混合動力客車需用磷酸鐵鋰材料200公斤左右。一輛電動自行車的磷酸鐵鋰用量是1公斤，按2008年2000萬輛的銷量計算，如果鉛酸電池全部被磷酸鐵鋰電池替代，則磷酸鐵鋰材料需求每年將增加兩萬噸。段鎮忠認為，未來磷酸鐵鋰最大的需求會來自于太陽能、風力、水力的大型儲能設施，“要比電動自行車、電動汽車的用量大多了，而目前還在用鉛酸電池。”

2010年國內混合動力汽車產業化的初期，磷酸鐵鋰的年需求量將超過1.5萬噸。而根據A123的預測，到2010年，全球磷酸鐵鋰的供給缺口將達到10萬噸，嚴重供應短缺。

2、負極材料

與正極材料相比，負極材料占鋰電池成本比重較低，而且國內已經實現產業化，行業前三甲企業是深圳貝特瑞、上海杉杉、長沙海容，基本能夠滿足國內市場的需求。

深圳貝特瑞是國內鋰電池碳負極材料標準制定者。其碳負極材料產能是6000噸/年，價格為6萬元/噸左右，市場占有率高達80%，居全球第二。客戶包括松下、日立、三星、TCL、比亞迪等130多家廠商。2008年，貝特瑞收購了天津鐵誠公司，使其碳負極材料成本下降30%。

杉杉股份是貝特瑞的一大競爭對手。杉杉股份在1999年開始涉足電池負極材料時采用CMS（中間相炭微球）技術，之后為降低成本轉用人工石墨和天然石墨，此后，因為電池循環放電次數不高，又回到了CMS的技術上。目前，杉杉股份的CMS價格每噸在10萬元以上，年產能為1200噸。

3、電解液

除杉杉股份外，國內主要生產電解液的企業還有華榮化工、珠海賽緯電子、天津金牛、汕頭金光、廣州天賜。

華榮化工、珠海賽緯電子定位高端市場，其他企業只能做中低端市場。

電解液主要原材料為六氟磷酸鋰，占電解液成本的50%左右，其生產成本為10萬元/噸，售價為40萬元/噸，毛利率高達75%，國內卻沒有企業能夠生產。目前市場被關東電化學工業、SUTERAKEMIFA、森田化學等幾家日本企業壟斷。

江蘇國泰控股子公司華榮化工是全國最大的鋰電池電解液生產商。據華榮化工董事長蔣德生介紹，2008年實際產量3000噸，是第二名的兩倍。到2010年產能達到5000噸/年，有可能成為全球最大的生產企業。

鋰電池對電解液要求比較高，但目前用量卻很少。比如一塊手機電池只用3克，比重很小，2000噸電解液可供生產6億塊手機電池。汽車動力電池可就不一樣了，一輛車就要40公斤。

4、碳酸鋰

磷酸鐵鋰中的鋰含量約為4.4%，碳酸鋰中的鋰含量為18.9%，以此推算生產1噸磷酸鐵鋰所需的碳酸鋰為0.23噸。相對于政府規劃，假設車載電池全部為磷酸鐵鋰電池，2012年磷酸鐵鋰需求達到5萬噸，則需要碳酸鋰1.15萬噸，加上其他行業，總需求不超過3萬噸，相對于國內產能，該行業在2012年之前都是過剩的。

國內碳酸鋰資源目前主要被中信國安、西藏礦業掌控，但這兩家企業只限于工業級碳酸鋰，電池級碳酸鋰則由天齊鋰業、尼科國潤供應，其中天齊鋰業技術最成熟，是行業標準制定者，約占國內60%的市場份額。斯特蘭的碳酸鋰原料便來自電池級碳酸鋰廠商。

5．隔膜材料

隔膜是鋰電材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料，毛利率維持在70%以上，占鋰電池成本的20%-30%。隔膜價格居高不下，也是影響鋰電池應用的重要原因之一。國內能生產隔膜的企業僅有星源科技、金輝高科兩家技術相對成熟，市場供應量嚴重不足，大部分依賴進口，市場主要被日本旭化成工業、東燃化學，及美國Celgard把持。隔膜具有典型的“高技術、高資本”特點，而且項目周期很長，投資風險較大，國內企業的投資熱情并不高。