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快充技术如何升级?由动力电池发展反推电动汽车使用诉求和路径

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发布:liuxianglong 作者: 鹏城论电来源: 鹏城论电
PostTime:6-9-2017 20:58
电动汽车作为一种交通工具,动力电池作为能量存储和转化单元,是整个产业的核心驱动因素。正因为其利用电能作为中介

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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电动汽车作为一种交通工具,动力电池作为能量存储和转化单元,是整个产业的核心驱动因素。正因为其利用电能作为中介,而非石油、煤炭等一次能源,能够极大调整和改善能源结构,国家才会坚定决心作为战略新兴行业强力推进。

上下游的需求满足与价值传递是现代社会产业链形成的前提。直流充电也好,交流充电也好,无线充电也好,无非是一种电力网络与电动汽车之间的能量转换设施。

因此,讨论充电桩的市场与技术,不去分析电动汽车尤其动力电池的发展,抛开问题本质谈现象,犹如盲人摸象。

一、动力电池浅析

动力电池作为一门独立的应用产业,在此只简单谈谈理解与规律。从技术路线上讲,大概分为氢燃料电池、锂电池、超级电容和铝空气电池。

主流路线锂电池中,又区分三元锂电池(Tesla等)和磷酸铁锂电池(BYD等)以及钛酸锂电池(珠海银隆等)等。三者安全性、充电倍率、能量倍率、成本等各有利弊。而技术路线争议与诸多恩怨是非在2016年以禁止客车用三元锂电池达到顶峰,吵了一年,最终各有各的思路。

目前坊间传闻石墨烯等商用的最大方向和应用,均是作为添加剂掺杂改性,仍逃不出以上范畴。

从市场发展而言,经过小十年的沉淀与积累,通过十城千辆示范工程、两大会的推动,国内企业进入发展期,2014年政策明确后资本规模涌入,整个行业呈现“大干快上”的现状。而2015年底车企供应生产人员,在为数不多的几家电池厂产线蹲守抢产能的情况,想起来也是行业一桩趣事。

抛开材料不谈,在PACK技术上目前也是百家争鸣,以下是简单对比。

二、动力电池展望

作为工科出身,笔者充分认同部分专业领域如研发、技术、生产存在客观规律,整体刚性较强,无法通过主观能动改变。比如电池技术发展这么多年,还是在电化学原理的框架进行。

但也必须承认,无法利用资源改变原理,但能通过资源加快技术改进过程。

1.能量密度

本指标对于体积、自重、续航等存在影响。

2015年的《中国制造2025》、2016年《关于发布国家重点研发计划新能源汽车等重点专项2017年度项目申报指南的通知》等路径性文件中,分别明确提出2020年达到300Wh/kg或350Wh/kg的比能量要求。据坊间传闻,原标准其实近400Wh/kg,后来多方博弈才降低标准。

2016年底宁德时代CATL、BYD、国轩、中航锂电等主流玩家,电芯能量密度在130~160Wh/kg,PACK能量密度在95~120Wh/kg。

21700今年也开始量产,Tesla与松下合作,据说已经能做到300Wh/kg。

2.充电倍率

本指标是最直观的充电速度指标。

国家工信部今年发布的前三批新能源汽车推荐目录数据显示,共计有40款快充客车上榜。

董小姐的珠海银隆虽未上榜,但一直号称能做到6C-10C充电倍率,由于充电枪载流量、成本等各方面考虑,目前较多的做法是360Kw分双枪同时充电。湖州微宏三元锂做到稳定5-6C充电且电池衰减可接受的技术,已经量产。

3.整体成本

动力电池占新能源汽车制造成本的比例大约在30%-40%,这是最直观影响电动汽车市场竞争力的因素。

2016年我国动力电池出货量达28.04GWh,同比增长78.6%。宁德时代、Tesla、BYD初步规划2020年分别达到50GWh\35GWh\34GWh,产业链整体产能尤其低端产品出现过剩。而动力电池价格过高的根源在于原材料价格居高不下,如目前碳酸锂的成本已经低至1.3万元/吨,但是市场售价却达到15-17万元/吨。这个市场成本走向最终受制于上游寡头企业的市场策略,因此非单纯技术产业范畴可预测。

在2014-2015年,动力电池市场价格在2000-2500元/kWh,截至2016年,价格降低至1500元/kWh,据预测到2020年全球动力电池平均价格可以达到1000元/kWh。而价格可以做到700元/kWh以内,就可以做到和目前传统内燃机动力的等价。

三、结论

之前搜集的部分车型数据:

乘用车领域,在2020年左右,预计能量密度提升一倍到250-300Wh/kg,充电倍率达到3-4C,续航里程在300公里,电池容量在35-40KWh,是一项主流产品路径。

初步能实现一辆车15-20分钟充满,要求充电桩功率最大不超过150kw,在现国标技术体系内。

如果极端或高端车型,做到500公里左右,电池容量接近70-80KWh,理想充电功率在320Kw左右,不超过350Kw,即欧洲提出的快速充电网络概念。

而商用车领域,由于其使用途径和运营场景不一,无法一概而论,理论上大部分领域不会超过350Kw。

以上,由动力电池发展反推出车辆运营的使用诉求和路径,基本上我们对于快速充电领域的技术升级和需求有了大方向。

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