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  动力锂电池作为新能源汽车的核心部件,随着我国新能源汽车产业的爆发而迎来了高速发展期,在现阶段我国车用锂电池产业取得了良好的成绩,但问题也十分突出。本文首先从行业产量、出货量、技术水平、政策法规等方面梳理了国内车用锂电池产业发展的现状与背景;其次,全面剖析了车用锂电池产业在产能、公告管理、技术路线与技术水平、电池安全以及回收等方面存在的各种问题;最后,给出了提升我国车用锂电池产业竞争力的相关建议。

  在全球经济相对低迷的形势下,2015年我国车用锂电池产业却取得了不错的成绩,如出货量快速增加,产业投资激增,技术水平明显提升,政策法规不断完善等。但是在市场火热的背后,还要清晰地认识到我国车用锂电池产业的发展还存在着一些突出问题,与国外相比还存在着一定差距,必须从政策法规、标准体系、关键技术研究等方面不断培育和提升我国车用锂电池产业的竞争力。

  我国车用锂电池产业发展现状

  1.锂电池产量小幅增长,动力型占比快速提升

  2015年我国锂离子电池累计完成产量56.0亿自然只,同比增长3% 。虽然我国锂离子电池产量仅实现小幅增长,但锂电池应用领域却发生了根本性变革,动力型锂电池市场份额首次超过消费型锂电池,达到52%,较2014年提升了约39个百分点。预计今后动力型锂电池将继续主导锂电池市场,消费型锂电池市场还会进一步下滑,另外随着动力电池梯次利用技术在储能市场的逐步成熟,储能型锂电池市场规模将会扩大。


  2012-2015年我国锂离子电池应用领域变化情况

  2.动力电池出货量激增,磷酸铁锂依然占主导

  2014年以来,随着新能源汽车产量的快速提升,车用锂动力电池的需求持续爆发,据高工锂电数据显示,2015年我国动力电池出货量达到15.7GWh,同比增长3.24倍。从近5年的出货量趋势来看,2014年以前动力电池出货量一直低于1GWh,2014年首次突破了3GWh,市场开始进入爆发期,这与我国新能源汽车市场的发展趋势密切相关。


  2010-2015年我国动力电池出货量情况

  从电池材料类型来看,新能源汽车电池主要以磷酸铁锂材料为主,占比69%,其次为三元材料电池占比27%,锰酸锂、钛酸锂、超级电容、镍氢电池等其他材料电池出货量仅占比4%。分车型来看,乘用车以三元材料为主,商用车以磷酸铁锂为主。


  3.技术水平明显提升,部分指标达到国际水平

  应用材料方面,目前国内正极材料磷酸铁锂容量达到了160mAh/g,负极材料石墨容量可达到360mAh/g,电解液主要技术指标可达到国际先进水平,室温电导率≤10ms/cm,水分含量≤110ppm,HF含量≤130ppm。成组技术方面,我国车用锂电池成组应用技术和储能电源系统集成关键技术研究,也已经取得了重大进展,干燥注液,化成分容,PACK等技术已经达到国际先进水平。产品性能方面,目前产业化的车用锂离子电池功率密度已经能够达到3500W/kg,三元锂电池能量密度达到180-200Wh/kg,多元复合锂电池成组寿命达到8000次,能够满足车辆整个生命周期使用。规模化生产方面,我国已经成为全球车用锂离子动力电池主要生产基地,电池系统价格从2012年的5元/Wh降到目前的2.5元/Wh左右,磷酸铁锂产业成熟度和规模国际领先,三元、锰酸锂和钛酸锂电池实现大规模应用。设备和工艺方面,我国锂电池生产设备自动化程度已有大幅提高,已经开发出圆柱动力电池自动化生产线,能够一次性完成汇流盘焊接、包胶、入壳、极耳焊接、合盖、壳盖预顶焊、壳盖密封焊等7大工艺、27道自动化分解步骤,全产线装卸料和巡视只需配备3人/班次。

  4.上游锂供应高度集中,碳酸锂价格持续疯涨

  我国锂资源丰富,但分布相对集中,重点分布于青海、西藏、四川、江西等省市,国内锂精矿主要由天齐锂业、众和股份、赣锋锂业等少数企业提供。受锂资源供应高度集中、少数企业主导价格、碳酸锂需求增加等诸多因素影响,2015年电池级碳酸锂价格由年初的4.3万元/吨疯涨至年底的12.3万元/吨,上涨近3倍。2016年以来,电池级碳酸锂价格依旧延续了去年的上涨态势,6月第二周市场电池级碳酸锂成交主流在15.5-16.5万元/吨,部分高端成交价格在16.5-17万元/吨附近,18万元/吨少量成交。上游锂资源及碳酸锂等材料价格的非理性上涨,在一定程度上对锂电池产业的发展会产生一定的不利影响。


  5.政策法规体系不断完善,行业管理得到加强

  我国政府高度重视车用锂电池产业,不断推动行业规范升级。国务院总理李克强在2016年初国务院常务会议上强调:“加快实现动力电池革命性突破。推动大中小企业、高校、科研院所等组建协同攻关、开放共享的动力电池创新平台,在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力。中央财政采取以奖代补方式,根据动力电池性能、销量等指标对企业给予奖励。加大对动力电池数字化制造成套装备的支持”。自2015年以来,我国先后颁发了数项电池方面的政策文件,旨在加强产业规范和引导,促进产业健康有序发展,这些政策主要体现在以下方面:

  一是加强电池公告管理。2015年3月,工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》,通过对动力电池行业实施公告管理,对企业产能等指标做出了规范化要求。2016年4月29日,工信部发布关于符合《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业申报工作的补充通知,明确要求:已列入公告的单体企业,应按照GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015和GB/T 31486-2015三项标准要求,对典型产品进行重新检测。这意味着我国以前电池检测推荐性标准已转换为强制标准,电池管理更加趋于严格化、规范化。

  二是重视废旧电池回收。2016年以来,工信部相继出台了《新能源汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》、《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》3项文件,明确废旧电池回收责任主体,加强行业管理与回收监管。

  三是明确产业发展目标。在《中国制造2025》重点领域技术路线图中,提出了新能源汽车动力电池发展目标,即到2025年动力电池系统电池单体比能量达到400Wh/kg以上,成本降至0.8元/Wh,系统成本降至1元/Wh。

  我国车用锂电池产业发展仍存在着突出问题

  1.产能急剧扩张,高端不足低端过剩

  动力电池是新能源汽车的核心部件和动力源泉,在新能源汽车产业链上占据着重要的位置,更容易激发全社会的投资热情。据不完全统计,2015年动力电池环节计划投资资金近千亿元,但更为骇人的是2016年上半年54家企业发布了总额1160亿元的投资扩产计划。锂动力电池投资热情如此高涨,可能会导致两方面的后果:其一,产能急剧扩张。根据锂电大数据统计,2015年底主要动力电池产能超过30GWh,规划在建超过70GWh,预计到2018年产能将超过100GWh;其二,高端优质产能不足、低端产能过剩,行业结构性风险上升。从市场集中度来看,2015年我国动力电池出货量前10家企业的市场占有率达到75.3%,市场份额集中在少数企业手中。我国动力电池企业数量121家 ,而真正进入整车供应体系的企业数量不超过20家,市场两极分化尤为突出。这说明着我国动力电池企业数量虽多,但规模普遍较小,低水平重复建设问题严重。

  2.电池公告管理趋紧,企业应对不足

  2016年4月29日,工信部公布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业申报工作的补充通知,要求已进入1-3批电池目录的25家企业的典型产品,按照新国标重新检测,并于2016年6月底前提交报告,逾期未提交的撤销公告资格。此举虽旨在加强电池的严格化和规范化管理,但电池公告管理的突然转向和趋紧,却无疑导致整车和动力电池企业应对不足,在业界引起了争议和不安。电池公告管理政策的突然转变,会带来一系列的影响:首先是新能源汽车公告目录与电池公告目录直接挂钩,并要求企业6月底完成重新检测,给企业预留的准备时间不足;其次是对外资电池企业来说,电池产品无法短时间进入公告目录,导致国内许多新能源汽车企业陷入电池困境,短时间更换电池供应商存在困难。

  3.电池单体性能不差,成组技术差距明显

  目前,国内开发的锂离子电池单体的技术水平与国外基本处于同一水平,但在电池成组技术方面显著落后于国际先进水平。首先是在电池组系统总体性能,包括能量密度、温度特性、功率特性、一致性、循环寿命等方面差距较大;其次,国内的电池组连接、散热、保护、使用、维护、充电等方面技术水平较低;最后,在动力电池系统数据采集的可靠性、SOE估算精度、热管理、均衡、安全管理等方面与国外存在明显差距。

  4.技术路线存争议,部分企业受挫

  我国新能源汽车的推广,从电池技术路线来看主要以磷酸铁锂和三元锂电池为主,2010至2015年磷酸铁锂电池出货量占比69%,三元锂电池占比27%。2016年年初,工信部出于对动力电池安全问题的考虑,暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。虽然只是“暂停”,但是对三元电池制造和使用企业造成了潜在的影响,如何平衡续航和安全两大问题,成为了业内关注的焦点性话题。

  目前,动力电池安全过于注重材料和单体,对系统的安全研究不够,缺乏相应的安全评价方法。行业内对电池技术路线的应用基本达成共识,即在承载人员较多、对安全风险较敏感的客车上暂停使用三元材料电池,专用车、物流车等商用车和乘用车暂不限制使用三元电池。但是,由于安全评价方法并未出台,三元电池在客车上的应用受到一定的影响。

  5.动力电池自动化装备水平低

  制造工艺和生产设备是决定电池性能的重要因素。当前,我国电芯的一致性差,这与国内的锂电池制造工艺、质量监控及设备自动化水平不高有着重要关系。日韩等在上料、合浆、极片和电芯生产、电池化成和筛选、电池组和模块组装、物流和在线质量检测等工艺上均采用了较高的自动化装备,自动化水平在80%以上。而国内动力电池制造工艺自动化水平相对较低,一线企业自动化比例约50%,二线企业仅在20%左右 ,自动化水平较低是导致我国电芯一致性差的直接原因。

  6.安全事故频发,电池安全亟需重视

  伴随着我国新能源汽车产业的快速发展,新能源汽车安全事故时有发生,安全问题已成为新能源汽车产业发展的命脉,关系着整个产业的健康、可持续发展。据不完全统计,自2010年以来,我国新能源汽车安全事故共49例,其中2015年发生14例,2016年1-7月已发生15例,事故频率明显提高,尤其是电动客车安全问题十分突出。工信部数据显示,截止2015年底,事故率达到了0.17‰,高出世界平均水平一倍多。而随着老旧车辆的增多,安全形势将更加严峻。分析49例事故,充电、电池故障、碰撞、涉水等是引起安全事故的主要诱因,其中因电池故障导致的事故超过总量的50%。

  7.回收利用存技术障碍,政策落实执行难度大

  2016年工信部发布了《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》,明确了汽车厂商将成为电动汽车废旧动力蓄电池回收利用的主体,但需要平衡整车企业、电池企业及消费者之间的利益,回收执行难度比较大,具体表现在以下两方面。

  一是电池非标准化导致拆解不便和安全隐患。不同车型所用电池模组的内外部结构设计、模组连接方式、工艺技术存在差异,在电池拆解时,需要柔性化配置,在完全实现自动化之前,需要人工参与,电池短路、漏液等可能导致起火或者爆炸,对人身和财产有潜在安全隐患。

  二是回收体系不成熟,回收经济性欠佳。目前,动力电池回收产业还未形成规模效应,国内还未建立成熟的回收体系,一些企业虽然涉及了动力电池回收业务,但是由于投入超出电池价值,且回收点较少,缺乏一定的盈利点。

  提升我国车用锂电池产业竞争力的建议

  1.防范低水平重复建设,培育竞争力强的龙头企业

  在新能源汽车市场火爆的带动下,动力电池产业的投资规模之大、产能扩张之快、投资热情之高可谓前所未有,但由于国内动力电池企业水平参差不齐,需防范低水平重复建设,首先要严格执行动力电池企业的准入条件;其次,加强新建动力电池项目的审批,对于不符合条件的坚决不予通过。

  做大做强我国动力电池产业,需要培育有竞争力的龙头企业。一方面,加大对创新型动力电池企业的支持力度,研发资金和资源向重点企业倾斜;另一面,引导重点企业通过兼并、重组、收购、控股等方式做大,逐渐形成有国际竞争力的龙头企业。

  2.政策制定应有预期,产业调整应有缓冲期

  政府出台政策的目的是为了更好地规范和服务产业发展,因此政策应当具有一定的稳定性和连续性,以给产业一个稳定的预期和调整的余地。建议有关产业调整的政策出台之前要对政策的影响进行深度评估,预先征求包括企业在内的多方意见,杜绝仓促出台的发生;调整需要给予企业足够的缓冲期,以电池公告为例,更换符合公告要求的动力电池,整车厂需要大量的整车开发和调试验证工作,否则仓促地更换电池可能会降低汽车的安全性,因此必须给整车厂留出有足够的时间更换动力电池。

  3.加大研发投入,加快关键技术攻关

  中央财政尽快采取以奖代补的支持方式,根据动力电池性能、销量等指标对企业给予奖励,并积极引导资金用于研发投入。继续开展重大科技专项,从国家层面加大对动力电池方面的资金投入,重点支持共性、关键技术研究与攻关。

  加强上游电池材料、中游电芯和电池组制造以及下游新能源汽车企业的联动,发挥龙头企业市场主体作用,鼓励骨干企业开展电池系统、单体电池、关键材料等关键技术攻关,加强电池环境耐用性、电池内部极化分布、性能衰减机制等共性技术研究,力争掌握动力电池核心技术,提升我国动力电池产业的核心竞争力。

  4.注重电池安全研究,完善安全标准体系

  重视电池安全技术的创新。加大力度研发高安全、高性能电池。系统深入地研究电池单体安全、电池系统安全、整车防护安全、充电安全和消防安全等问题。

  完善电池系统安全检测和认证体系。增加电池单体热失控和接插件、电缆等高压电气部件测试、电气系统失效检测和消防安全措施,重视系统级别测试和认证。以现行标准体系为基础,以提升安全性为目标,进行试验验证,提出列入强制检测的项目,进一步完善标准。建立不同类型电池多样化的检测评估体系,对电池热失控、电池包、电池系统及碰撞等电池安全相关检测方法进行研究和验证。

  5.着力提升锂电池装备技术创新水平

  减少关键装备进口,加速自主创新。锂电装备企业应加大研发资金投入,推进电池成套自动化生产设备研制,努力提升自动化解决方案的能力和整线设备供货能力。锂电装备自动化水平的提高,需要锂电供应商、锂电池企业、新能源车企之间开展深度合作,共同参与设计、开发。

  加大回收再利用设备及工艺等关键技术的研发力度。对干、湿法冶金及生物冶金技术等进行攻关,增加有价值金属的回收效率并减少成本。对废旧电池检测方法、评估设备进行创新,提升电池可靠度及寿命预测的准确度。

  加快完善锂电池装备行业标准以及制造、回收和再利用技术体系。

  6.改进行业管理方式,加强事中事后监管

  动力电池的安全关系使用者的生命和财产安全,因此不能仅仅采用企业和产品准入来规范产业发展,还应当加强对企业和产品的事中和事后监管,及时发现其中存在的问题,如标准执行不到位、关键指标不达标等,建立企业产品质量档案,严肃处理电池安全事故,对企业进行包括行政和经济处罚在内的必要手段,直至取消其生产资质,调查过程透明,保证整个行业的健康发展。

  7.重视电池回收,完善政策法规体系建设

  重视动力电池的回收,加快可追溯性体系建设。进一步落实《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》中要求的动力电池编码制度及可追溯体系,尽快制定动力电池编码强制标准,将可追溯系统与新能源汽车产品公告管理挂钩。尽快开展电池内外部结构设计、模组连接方式、集成安装等方面的标准化工作,保证电池回收的便利性、安全性和一致性。

  制定和实施动力电池回收激励政策。建立明确的赏罚机制,可以对电池回收企业按照电池套数、容量等方式进行补贴,对未履行责任的企业进行必要的惩罚;对消费者可以采用押金和奖励并行的方法,引导消费者主动上交废旧电池,退回押金并增加额外奖励。

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