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動力電池熱之深度調查:市場分散漸入誤區 產業門檻低暗藏風險 2016-03-01 11:08:12

摘要: 向左走,還是向右走?動力電池技術路線并不只有一條路可走。

  新能源客車產業目前正處于逐步走向成熟的階段,在這個過程中,電動客車電池技術路線也出現了百家爭鳴的狀態,業界對于三元鋰和磷酸鐵鋰電池誰優誰劣的爭論也是由來已久。
  今年2月24日,國務院總理李克強主持召開國務院常務會議,確定進一步支持新能源汽車產業的措施,作為此次會議提出的五大舉措之一,對動力電池予以高度重視。會議提出,要加快實現動力電池革命性突破,在關鍵材料、電池系統等共性、基礎技術研發上集中發力。動力電池的安全性亦被提升到了前所未有的高度,備受業界關注。
  日前,記者實地走訪了動力鋰電池工廠和客車企業,對當下備受爭議的三元鋰電池的安全性等問題進行調查。記者發現,在企業大規模涌入的同時,市場也在爭論中漸漸走入誤區。
  “安全性”正在被放大
  門檻低暗藏風險

  “如果電動汽車上的電池出現問題,將有可能引發危及生命的事故。”在一家動力電池生產企業的工廠的門口,一位負責人邊做著進入工廠前的準備,邊告訴記者:“這個問題誰都知道,但關鍵在是否重視。目前行業并不缺乏安全意識,但產品質量良莠不齊,質量工藝缺乏把關。”
  在這位負責人的指引下,記者也穿上了工作服,從上到下包得嚴嚴實實。實際上,任何人進入工廠前準備工作非常復雜,經過多輪消毒,以保證機器的無塵作業。經過層層把關和幾扇門的清潔,記者才得以進入這家自動化程度非常高的動力電池生產工廠。記者了解到,這樣的工廠,在國內并不多見。
  該負責人告訴記者,公司磷酸鐵鋰、三元鋰生產線都有,磷酸鐵鋰電池市場占有率較高,但三元鋰電池功率及能量密度較高,是提高電動車續航里程的新品。
  對于為何在兩條路線同步布局,一位工廠人士介紹,磷酸鐵鋰因為一致性問題,這對企業實力要求也高,同時制作難度非常大,致使價格趨高,不過其原材料儲量豐富,生產規模達到一定程度時價格可以降低,但未來卻難以滿足國家在新規劃中對于電池模塊的能量密度的要求。
  不過三元鋰電池也有其弱點,因其三元材料的高溫存儲和循環性還有待提高,安全性也一直是企業研究的重點。不過隨著技術的進步,似乎這一問題可逐漸得到解決。
  一位工廠的技術人員告訴記者:“業內認為三元材料不安全,主要是考慮其穩定性較差,溫度必須低于200度,同時穿刺一定會發生燃燒和爆炸。但我們經過多種實驗,目前已基本可以解決這一問題。”
  據了解,為了提高材料所需要的相關方面的性能,如熱穩定性、循環性能或倍率性能等,已經有企業對正極材料進行摻雜改性研究。目前的三元材料采用的是1:1:1的結構,這種三元材料更為穩定和成熟。
  北京波士頓電池技術有限公司高級總監馬俊峰認為,目前來看,三元材料能量密度高,低溫性能達到一定水準,相對其他材料來說是可以量產的。“公司生產的三元鋰電池主要提供給乘用車,今年將進入物流車領域,客車未來是眾多企業布局的重要市場。”
  雖然近年涉足動力電池的企業不斷涌出,但實際目前國內規模較大的三元鋰電池生產廠商并不多。在位于西安中心21公里的高新產業開發區三星環新工廠內,記者看到,工廠內部基本實現全自動化生產,機器人進行批量操作。
  記者了解到,該工廠總占地面積為15萬平方米,目前已建的一期廠房為3.7萬平方米,是國內目前規模較大的三元鋰電池生產基地。三星環新是由三星SDI與安徽環新共同成立,兩股東各持股50%,已投資2.8億元。目前三星環新員工有500名,到2020年,公司計劃將員工增至2200名,累計投資6億美元。去年9月份工廠一期生產線啟動后,每年生產4萬臺純電動汽車用電池,目前客戶包括宇通、福田等。
  在這家供貨寶馬等車企的電池企業,三元鋰電池的安全性能已可得到大大提升。目前三元鋰電池通過電解液以及特殊的隔膜技術制作,在電池內部短路時隔開短路源,從而明顯提高了三元鋰電池的安全性能。此外,工廠設立數個階段的各種安全裝置,確保從生產階段到模塊、電池包階段的安全性。
  實際,對于三元鋰電池廠商而言,除了在電池材料、電解液、隔膜等的方面提升品質上進行保證,更為重要的是要做好安全設計工作。
  安全設計在電池的安全性上起著至關重要的作用。一位電池工廠的負責人介紹,工廠從材料階段就要使用具有較強耐熱性的材料,同時使用當電池內壓力增大時自動排放氣體的裝置、防止電池內電流高于正常范圍的裝置。另外,廠商需要使用電池過度充電時強制性切斷電流的回路等,提高安全性。同時,工廠應對于模塊與電池包都進行阻熱的裝置,并應用MES全自動在線監測,設立安全性評估中心。
  而最終的產品還必須通過的環境安全測試項目有壓縮、貫穿、過充電、高溫、跌落等十幾項,以被工廠確保其安全性。這樣看來,三元材料的安全性問題似乎并不算突出性問題,反而已經找到解決的途徑,而材料亦不是決定電池安全性的唯一標準。
  伯坦科技創始人聶亮認為,“安全性”問題正在被放大,實際業界更應該把焦點放在更容易出問題的電池設計、企業監管和產業規模上。
  一家大型電池生產廠商負責人告訴記者,目前國內電池生產制造的投資、技術門檻較低,實際真正在安全上達到標準的企業,投資規模應該在千萬以上。我國進入這一領域的企業雖然眾多,卻大多以中小企業為主,且較為分散。“眾多投資規模較小的中小企業涌入這個行業,是未來產業發展的隱患。電池產業對安全性要求較高,從材料選擇、工藝到設計,都必須嚴格把控,對企業規模和資金也都有較高的要求,而如若企業為了降低成本,忽略這些環節,則更容易致使新能源汽車在安全性等方面出現大問題。”
  動力電池市場分散
  暫無勝出技術線路

  業內對動力電池的技術路線之爭,也一直讓這個產業格外熱鬧。
  縱觀國內目前的技術路線,中國動力電池企業在磷酸鐵鋰領域,由于其發展較早在商業化方面最為突出。但隨著新能源乘用車對續航里程要求的提高,國內領先動力電池企業在三元鋰電池研發加速,市場應用不斷擴大。
  然而不可否認的是,當前中國的動力電池市場面臨相對分散的現狀,大部分競爭者只有略多于1GWH的產能,同時所有廠商都在計劃產能擴張。目前大部分電池生產企業可根據客戶需要生產不同類型的動力電池,卻沒有一種類型的動力電池技術線路有壓倒性優勢。
  中投顧問新能源行業研究員蕭函認為,安全性的標準不僅在于電池,還要關注電池成組的應用安全設計是否安全。“動力電池的應用安全是一個系統工程,在不能保證電池熱失控完全不發生的情況下,要通過BMS(電池管理系統)、TMS、熔斷保護、熱障、結構集成等,在成組設計中設置多重的安全保證。因此,我們需要對電池的安全系加以系統的重視,而不是孤立的討論技術路線和安全。”
  正是由于新能源汽車電池在生產上的技術門檻并不高、技術路線不明晰,讓動力電池產能處于快速擴張當中,但目前對于配套的高品質動力電池的產量仍出現缺口。在大批量技術含量較低電池企業的投產可能讓國內電池產能由短缺轉向過剩、行業面臨洗牌的同時,生產質量更高、監管更為嚴格、產業鏈更全的企業開始被期待出現。
  眾涉足企業“保守”擴張
  等待政策明朗  

  雖然在技術路線上,業內觀點出現分析。但記者調查發現,目前大部分企業態度明確,依舊對三元鋰電池看好,并將其視為下一個轉型的方向,在政府部門相關標準和政策未明確前做“兩手準備”。同時目前,新能源汽車的爆發遠低于市場預期,動力電池企業特別是三元鋰電池的廠商并沒有及時擴產,產能的集中爆發期也將在今年下半年以后。
  由于動力電池占電動車成本的近半數,新能源車產銷放量促使市場對動力電池的需求快速上漲,而這龐大的巨大市場需求,對于廠商來說是極大的吸引力,資本也紛紛涌入這一領域。
  數據顯示,目前已經進入鋰電池領域的上市公司有103家,其中涉及三元材料的有半數以上。有近三分之一的鋰電池廠商已經以募集資金等方式開始布局,其他大部分廠商將其作為長期布局的方向,并早已開始研究。
  從去年開始,已有方正電機、曙光股份、萬馬股份、比亞迪、科列技術、江淮汽車、大洋電機等幾十家上市公司,通過募集資金等形式進入新能源汽車整車、動力電池等領域。記者獲悉,去年1月至今,企業投資新能源汽車產業鏈項目的資金規模達千億。
  與此同時,不僅上市公司通過并購、合作等方式涉足動力電池核心環節BMS領域,眾資本大佬也不惜重金以入股等方式在這一領域“插上一腳”。今年初,陳發樹也以2000萬入股正在以定增方式募資的新三板鋰電池企業科列技術。近日更有消息稱,工信部已聯合行業內外的九家企業投入5億元資本金,正組建動力電池研究院,或者動力電池的研究研發平臺。
  雖然動力電池資本遇熱,但記者發現,目前動力電池的爆發遠低于市場預期,因政策不明晰,企業擴張也較為緩慢。
  “在中國新能源汽車市場發展的兩年時間里,出現產能不足等問題,而造成這一現象的根本原因是動力電池供應緊張,電池配套廠商規模分散、實力不均。雖然許多整車廠商已開始研發并布局電池產業,但很多車企仍面臨高品質動力電池供應不足的問題。”一位廠商告訴記者。
  中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍表示,從2015年動力電池的應用情況來看,規模達到200多億,70%以上為磷酸鐵鋰,尤其客車占的比重較大,乘用車更多往三元發展。但是2016-2020年的新能源客車補貼政策提出了Ekg的要求,促使客車企業向三元鋰轉移。目前三元鋰電池在商用車上的應用暫緩,一部分產能兌現受到影響。
  實際,目前大部分國內上市公司都堅持在磷酸鐵鋰和三元鋰電池并存的兩條路線上同時進行布局,一旦市場需求發生改變或者國家對三元鋰電池的標準、監管進行完善,這些企業將快速大規模從磷酸鐵鋰電池切入三元鋰電池領域。
  去年曾欲謀劃參股無人機鋰電池企業的鵬輝能源證券部人士告訴記者:“目前公司在電池領域的布局以磷酸鐵鋰電池為主,但也同步對三元鋰電池進行研發,三元鋰電池也是動力電池未來發展的重要的方向。”
  他透露:“公司對三元鋰電池的研發主要投入是在提升其穩定性上。不同的電池材料都有其優劣勢,很難說哪個更好,如何避免劣勢,發揮其優勢,是公司目前研究其方向。如果國家相關標準一旦明確,公司也將很快轉型進入三元鋰電池領域。”
  剛剛在鋰電池產業實現戰略轉型的雄韜股份董秘肖楊健接受《證券日報》記者采訪時表示:“目前,市場對三元鋰電池的爭議主要是在其材料的安全性上,但從公司的研發試驗來看,隨著技術進步和材料的改進,這一問題是可以解決的。我們認為三元材料是未來的一個重要方向,依然看好這一產業,雖然目前三元鋰電池生產還未正式上線,但一旦政策明朗,三元鋰電池在公司布局中的比重將被加大。”
  業內人士認為,雖然目前國內普遍認為新能源汽車市場有望保持每年200%的增長速度,但動力電池對產品質量要求高產品認證需要至少需要一年的時間,同時三元鋰電池標準還未健全,動力電池新增產能實際有效產能遠低于名義產能。
  員蕭函認為,未來幾年動力電池存在高速擴張后產能過剩的風險,但三元鋰電池還僅是在起步階段。“各路資本瘋狂涌入動力電池行業,如若新能源汽車補貼的減少,新能源汽車的需求或將減少,但目前來看新能源車的需求量還在上升。”
  對于已經通過募資等方式,在三元鋰電池領域進行投資的企業而言,其大部分還是希望將三元鋰電池進行量產,盡快縮短暫緩時間,原因是“客戶有需求”。
  成飛集成證券代表巨美娜表示:“公司在動力電池領域的布局以市場需求為主導,今年鋰電池業務的訂單和去年相比有明顯的增加。公司三元鋰電池目前主要給乘用車供貨,生產沒有受到影響。公司未來的投資和在應用材料上的擴張將根據市場需求來匹配。”
  但也有企業負責人表示:“雖然大部分工廠生產是在下半年,但此次三元動力電池在新能源客車上的應用的暫緩,讓很多企業措手不及,因為事前并沒有得到通知,很多生產線被迫暫停,客戶訂單也出現問題。從目前來看,企業上半年的生產也要拖延到下半年進行了。”
  客車廠商三成選用三元鋰
  產業鏈聯動是方向  

  據記者了解,致使眾多電池企業涌入該領域或加速在這一領域的布局的原因是,市場對三元鋰電池的需求正在快速攀升。三元鋰電池在暫緩之前,其已逐漸得到市場認可,并大規模被商用。在此次記者調查中,大部分客車廠商對三元材料安全性問題似乎并不那么擔心。
  “目前電池行業很大程度上依賴于政府支持和補貼,所以政策對產業的發展至關重要。客戶在對三元鋰和磷酸鐵鋰的選擇上,也提出過對三元材料的擔心,但隨著客戶對三元鋰電池認識的提升,也在逐步接受。”肖陽健告訴記者。
  在記者走訪中,蘇州金龍一位負責人告訴記者:“從經驗來看,新能源車在其發展初期事故發生會有較大概率,所以相關部門對電池產業持更為嚴謹的態度非常重要。三元鋰電池生產廠商在工藝和質量上,如果更為謹慎,則一定程度上可以避免事故的發生,但不能因為認識的不足對整個技術路線進行否定。采購企業應該有更為嚴格的標準,選擇高品質廠商。”
  在動力電池各種新技術路徑上,眾多客車廠商也一直在嘗試。中通客車相關人士表示,目前,客車廠商在電池的選擇上還是以磷酸鐵鋰為主,同時兼顧將三元鋰電池在部分車型上進行嘗試,以研發出更符合未來方向的路線。據了解,目前國內客車廠商中至少有三成已經選用三元鋰電池。
  安凱客車新能源研究所所長陳順東認為,技術路線本身并無好壞之分,好的安全性、能量密度和續航里程是決定未來哪種電池更符合市場需求的指標。隨著技術進步,三元電池將會越來越安全,磷酸鐵鋰能量密度也會逐漸得到提升。目前,行業面臨最大的問題不是對材料的安全性進行探討,而是加強行業、企業的監管,促使電池企業、整車企業、客車廠商共同從材料選擇、安全設置等方面加強產品力。(《證券日報》 賈麗)

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