鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:613次 | 2022年01月07日
快充技術(shù)如何升級(jí)?由動(dòng)力鋰電池發(fā)展反推電動(dòng)汽車使用訴求和路徑
電動(dòng)汽車作為一種交通工具,動(dòng)力鋰電池作為能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化單元,是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的核心驅(qū)動(dòng)因素。正因?yàn)槠淅秒娔茏鳛橹薪?,而非石油、煤炭等一次能源,能夠極大調(diào)整和改善能源結(jié)構(gòu),國家才會(huì)堅(jiān)定決心作為戰(zhàn)略新興行業(yè)強(qiáng)力推進(jìn)。
上下游的需求滿足和價(jià)值傳遞是現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)業(yè)鏈形成的前提。直流充電也好,交流充電也好,無線充電也好,無非是一種電力網(wǎng)絡(luò)和電動(dòng)汽車之間的能量轉(zhuǎn)換設(shè)施。
因此,討論充電樁的市場和技術(shù),不去分析電動(dòng)汽車尤其動(dòng)力鋰電池的發(fā)展,拋開問題本質(zhì)談現(xiàn)象,猶如盲人摸象。
一、動(dòng)力鋰電池淺析
動(dòng)力鋰電池作為一門獨(dú)立的應(yīng)用產(chǎn)業(yè),在此只簡單談?wù)劺斫夂鸵?guī)律。從技術(shù)路線上講,大概分為氫燃料動(dòng)力電池、鋰離子電池、超級(jí)電容和鋁空氣電池。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
主流路線鋰離子電池中,又區(qū)分三元鋰離子電池(Tesla等)和磷酸鐵鋰離子電池(BYD等)以及鈦酸鋰離子電池(珠海銀隆等)等。三者安全性、充電倍率、能量倍率、成本等各有利弊。而技術(shù)路線爭議和諸多恩怨是非在2016年以禁止客車用三元鋰離子電池達(dá)到頂峰,吵了一年,最終各有各的思路。
目前坊間傳聞石墨烯等商用的最大方向和應(yīng)用,均是作為添加劑摻雜改性,仍逃不出以上范疇。
從市場發(fā)展而言,經(jīng)過小十年的沉淀和積累,通過十城千輛示范工程、兩大會(huì)的推動(dòng),國內(nèi)公司進(jìn)入發(fā)展期,2014年政策明確后資本規(guī)模涌入,整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)"大干快上"的現(xiàn)狀。而2015年底車企供應(yīng)生產(chǎn)人員,在為數(shù)不多的幾家電池廠產(chǎn)線蹲守?fù)尞a(chǎn)量的情況,想起來也是行業(yè)一樁趣事。
拋開材料不談,在pACK技術(shù)上目前也是百家爭鳴,以下是簡單比較。
二、動(dòng)力鋰電池展望
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
作為工科出身,筆者充分認(rèn)同部分專業(yè)領(lǐng)域如研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)存在客觀規(guī)律,整體剛性較強(qiáng),無法通過主觀能動(dòng)改變。比如電池技術(shù)發(fā)展這么多年,還是在電化學(xué)原理的框架進(jìn)行。
但也必須承認(rèn),無法利用資源改變?cè)?,但能通過資源加快技術(shù)改進(jìn)過程。
1.能量密度
本指標(biāo)關(guān)于體積、自重、續(xù)航等存在影響。
2015年的《我國制造2025》、2016年《有關(guān)公布國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車等重點(diǎn)專項(xiàng)2017年度項(xiàng)目申報(bào)指南的通知》等路徑性文件中,分別明確提出2020年達(dá)到300Wh/kg或350Wh/kg的比能量要求。據(jù)坊間傳聞,原標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)近400Wh/kg,后來多方博弈才降低標(biāo)準(zhǔn)。
2016年底CATLCATL、BYD、國軒、中航鋰電等主流玩家,電芯能量密度在130~160Wh/kg,pACK能量密度在95~120Wh/kg。
21700今年也開始量產(chǎn),Tesla和松下合作,據(jù)說已經(jīng)能做到300Wh/kg。
2.充電倍率
本指標(biāo)是最直觀的充電速度指標(biāo)。
國家工信部今年公布的前三批新能源汽車推薦目錄數(shù)據(jù)顯示,共計(jì)有40款快充客車上榜。
董小姐的珠海銀隆雖未上榜,但一直號(hào)稱能做到6C-10C充電倍率,由于充電槍載流量、成本等各方面考慮,目前較多的做法是360Kw分雙槍同時(shí)充電。湖州微宏三元鋰做到穩(wěn)定5-6C充電且電池衰減可接受的技術(shù),已經(jīng)量產(chǎn)。
3.整體成本
動(dòng)力鋰電池占新能源汽車制造成本的比例大約在30%-40%,這是最直觀影響電動(dòng)汽車市場競爭力的因素。
2016年我國動(dòng)力鋰電池出貨量達(dá)28.04GWh,同比上升78.6%。CATL、Tesla、BYD初步規(guī)劃2020年分別達(dá)到50GWh\35GWh\34GWh,產(chǎn)業(yè)鏈整體產(chǎn)量尤其低端產(chǎn)品出現(xiàn)過剩。而動(dòng)力鋰電池價(jià)格過高的根源在于原材料價(jià)格居高不下,如目前碳酸鋰的成本已經(jīng)低至1.3萬元/噸,但是市場售價(jià)卻達(dá)到15-17萬元/噸。這個(gè)市場成本走向最終受制于上游寡頭公司的市場策略,因此非單純技術(shù)產(chǎn)業(yè)范疇可預(yù)測。
在2014-2015年,動(dòng)力鋰電池市場價(jià)格在2000-2500元/kWh,截至2016年,價(jià)格降低至1500元/kWh,據(jù)預(yù)測到2020年全球動(dòng)力鋰電池平均價(jià)格可以達(dá)到1000元/kWh。而價(jià)格可以做到700元/kWh以內(nèi),就可以做到和目前傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的等價(jià)。
三、結(jié)論
之前搜集的部分車型數(shù)據(jù):
乘用車領(lǐng)域,在2020年左右,預(yù)計(jì)能量密度提升一倍到250-300Wh/kg,充電倍率達(dá)到3-4C,續(xù)航里程在300公里,電池容量在35-40KWh,是一項(xiàng)主流產(chǎn)品路徑。
初步能實(shí)現(xiàn)一輛車15-20分鐘充滿,要求充電樁功率最大不超過150kw,在現(xiàn)國標(biāo)技術(shù)體系內(nèi)。
假如極端或高端車型,做到500公里左右,電池容量接近70-80KWh,理想充電功率在320Kw左右,不超過350Kw,即歐洲提出的快速充電網(wǎng)絡(luò)概念。
而商用車領(lǐng)域,由于其使用途徑和運(yùn)營場景不一,無法一概而論,理論上大部分領(lǐng)域不會(huì)超過350Kw。
以上,由動(dòng)力鋰電池發(fā)展反推出車輛運(yùn)營的使用訴求和路徑,基本上我們關(guān)于快速充電領(lǐng)域的技術(shù)升級(jí)和需求有了大方向。