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快充技術(shù)如何升級?由動力電池發(fā)展反推電動汽車使用訴求和路徑

電動汽車作為一種交通工具,動力電池作為能量存儲和轉(zhuǎn)化單元,是整個產(chǎn)業(yè)的核心驅(qū)動因素。正因為其利用電能作為中介,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),國家才會堅定決心作為戰(zhàn)略新興行業(yè)強力推進。

上下游的需求滿足與價值傳遞是現(xiàn)代社會產(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)與電動汽車之間的能量轉(zhuǎn)換設(shè)施。

因此,討論充電樁的市場與技術(shù),不去分析電動汽車尤其動力電池的發(fā)展,拋開問題本質(zhì)談現(xiàn)象,猶如盲人摸象。

一、動力電池淺析

動力電池作為一門獨立的應(yīng)用產(chǎn)業(yè),在此只簡單談?wù)劺斫馀c規(guī)律。從技術(shù)路線上講,大概分為氫燃料電池、鋰電池、超級電容和鋁空氣電池。

主流路線鋰電池中,又區(qū)分三元鋰電池(Tesla等)和磷酸鐵鋰電池(BYD等)以及鈦酸鋰電池(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)路線爭議與諸多恩怨是非在2016年以禁止客車用三元鋰電池達到頂峰,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)過小十年的沉淀與積累,通過十城千輛示范工程、兩大會的推動,國內(nèi)企業(yè)進入發(fā)展期,2014年政策明確后資本規(guī)模涌入,整個行業(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)線蹲守搶產(chǎn)能的情況,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,以下是簡單對比。

二、動力電池展望

作為工科出身,筆者充分認同部分專業(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,無法通過主觀能動改變。比如電池技術(shù)發(fā)展這么多年,還是在電化學(xué)原理的框架進行。

但也必須承認,無法利用資源改變原理,但能通過資源加快技術(shù)改進過程。

1.能量密度

本指標(biāo)對于體積、自重、續(xù)航等存在影響。

2015年的《中國制造2025》、2016年《關(guān)于發(fā)布國家重點研發(fā)計劃新能源汽車等重點專項2017年度項目申報指南的通知》等路徑性文件中,分別明確提出2020年達到300Wh/kg或350Wh/kg的比能量要求。據(jù)坊間傳聞,原標(biāo)準(zhǔn)其實近400Wh/kg,后來多方博弈才降低標(biāo)準(zhǔn)。

2016年底寧德時代CATL、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與松下合作,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)。

國家工信部今年發(fā)布的前三批新能源汽車推薦目錄數(shù)據(jù)顯示,共計有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

動力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汽車市場競爭力的因素。

2016年我國動力電池出貨量達28.04GWh,同比增長78.6%。寧德時代、Tesla、BYD初步規(guī)劃2020年分別達到50GWh\35GWh\34GWh,產(chǎn)業(yè)鏈整體產(chǎn)能尤其低端產(chǎn)品出現(xiàn)過剩。而動力電池價格過高的根源在于原材料價格居高不下,如目前碳酸鋰的成本已經(jīng)低至1.3萬元/噸,但是市場售價卻達到15-17萬元/噸。這個市場成本走向最終受制于上游寡頭企業(yè)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,動力電池市場價格在2000-2500元/kWh,截至2016年,價格降低至1500元/kWh,據(jù)預(yù)測到2020年全球動力電池平均價格可以達到1000元/kWh。而價格可以做到700元/kWh以內(nèi),就可以做到和目前傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力的等價。

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)計能量密度提升一倍到250-300Wh/kg,充電倍率達到3-4C,續(xù)航里程在300公里,電池容量在35-40KWh,是一項主流產(chǎn)品路徑。

初步能實現(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)。

如果極端或高端車型,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營場景不一,無法一概而論,理論上大部分領(lǐng)域不會超過350Kw。

以上,由動力電池發(fā)展反推出車輛運營的使用訴求和路徑,基本上我們對于快速充電領(lǐng)域的技術(shù)升級和需求有了大方向。

來源:第一電動網(wǎng)

作者:鵬城論電

本文地址:http://autopag.com/kol/55962

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