
纯电动汽车市场的启动晚于预期,车载电池厂商和电池材料厂商不得不改变业务计划。欧洲虽然积极致力于该领域,但受金融危机影响,汽车市场表现低迷,EV市场未能如愿兴起。虽然因大气污染等环境问题各厂商对中国的EV市场寄予了厚望,但外资厂商的EV在中国市场上销售困难,没有一个通用的法则能够用于中国。
尽管普及面临困难,但尾气和燃效相关的规定却日益严格,因此汽车厂商除了向市场导入混合动力车外,还开始为原来的内燃机车配备怠速停止机构(ISS)。尤其是欧洲汽车厂商,开始使发动机启动马达和发电机(启动发电机)实现48V化,并致力于比ISS车增加了制动能量回收装置的简易HEV“轻混合动力车”。车载电池厂商和电池材料厂商也将业务方向从EV领域转向了HEV、ISS车和弱HEV。
实际上,目前已经有预测认为E V市场要在2020年以后才能扩大。据富士经济介绍,未来几年的市场规模不会比2012年的7万辆扩大太多,预计2013年为9万辆,2014年为10万辆,2016年也只有17万辆左右。
致力于EV的日产汽车,其EV“LEAF”(中国名:聆风)的累计销量截至2013年1月刚刚超过5万辆。但日产-雷诺集团制定的计划是到2016年之前累计销售150万辆。为此,日产汽车与NEC的合资公司——Automotive Energy Supply构筑了每年供货9万辆EV所用电池的生产体制。另外,日产汽车还在英国和美国设立了每年最多可生产26万辆(英国6万辆,美国20万辆)EV用电池的生产基地。目前的现状是,电池的产能迅速提高,但实际的EV需求跟不上。
GS汤浅也因为EV电池业务而苦恼不已。该公司2012年度的产能为1090MWh(可供约6万辆EV使用),原计划将来扩大至最大2290MWh/年。但由于亏损额扩大,似乎也不得不改变计划。
目光投向中国
在这种情况下,中国的EV市场备受期待。随着大城市的空气污染日益严重,中国的轻骑和摩托车推进了电动化,估计乘用车也将向EV的方向发展。不过,外资厂商在中国很难单独投放EV。凭借LEAF先行一步的日产汽车就放弃了在中国销售LEAF品牌,而是计划2015年之前以中日合资公司——东风日产乘用车公司的“启辰”品牌,在中国生产和销售EV。
同样,关于车载电池(高性能车载锂离子充电电池)和主要电池材料(正极材料、电解液、隔膜)在中国的制造事宜,2012年1月中国出台了外国企业的资本比例不得超过50%的规定,日本的电池厂商和电池材料厂商在中国的业务战略也受到了考验。
而且,在此前日本厂商一直拥有高份额的电池材料领域,最近份额也不断降低,而中国和韩国厂商的份额逐年攀升。据矢野经济研究所介绍,2011年与2008年相比,日本厂商的份额由62.7%减至46.6%,而中国厂商由14.0%增至23.9%,韩国厂商由11.8%增至20.6%。
据矢野经济研究所首尔支社支社长稻垣佐知也介绍,在正极材料领域,韩国L&F公司的实力日益增强;负极材料领域,中国贝特瑞新能源材料和杉杉科技不断发展壮大;电解液领域,中国张家港市国泰华荣化工新材料和韩国PANAX ETEC公司日渐崛起;隔膜领域,韩国SK Innovation和中国新乡绿色新能源材料(Xinxiang Green New EnergyMaterial)等的存在感也越来越高。
混合动力成为主流
尽管发达国家的EV市场扩大前景并不明朗,但燃效规定从2015年前后开始将更加严格。在欧洲,2015年各厂商每辆汽车的平均CO2排放量为130g/km。另外还提出了更加严格的规定值,即2020年降到95g/km,估计电动汽车化势在必行。
美国也打算强化C A F E ( 企业平均燃效)规定。计划2016年之前将现在为27.5英里/加仑(约1 1 . 7 km/ h)的燃效提高到3 5 . 5英里/加仑(15.2km/L),2025年提高到54.5英里/加仑(约23.1km/L)针对规定的强化,汽车厂商为提高平均燃效,开始向市场投放HEV,并在原来的汽油车和柴油车中扩大了ISS的配备。另外,在强HEV和弱HEV的开发方面落后于日本厂商的欧洲厂商也开始致力于性价比高的48V弱HEV。
率先开发HEV的丰田宣布该公司2012年的年销量终于突破了100万辆。该公司的车载电池累计配备量已达到470万个,其中大部分是镍氢充电电池。
丰田为HEV“普锐斯á”的7座车配备了锂离子充电电池,目前从Primearth EV Energy(PEVE)和松下(三洋电机)两公司采购。预计今后锂离子充电电池的配备量将增加。
同样致力于HEV的本田计划全面采用锂离子充电电池。本田与GS汤浅的合资公司Blue Energy将把500万个单元/年的生产体制扩大到1500万个单元/年。以2013年推出的HEV“雅阁混合动力车”为首,预定2013年秋上市的新款“飞度混合动力车”
也计划配备锂离子充电电池。飞度是量贩车型,因此有望实现较大的市场规模。
ISS车用电池
另外,为提高以往的汽油车和柴油车的燃效,汽车厂商还开始导入ISS。目前,通过在铅酸蓄电池上并联双电层电容器或锂离子充电电池等来提高性能的ISS已经开始导入市场。
马自达2012年11月上市的新款“ATENZA”
就采用了日本贵弥功的双电层电容器。另外,从铃木2012年9月上市的新款“Wagon R”开始,新款“Spacia”及新款“ALTO ECO”等轻型车都采用了东芝的锂离子充电电池。
松下集团能源公司车载电池业务部碱电池技术组组长川濑龙二表示,“预计2020年ISS车的市场规模将由2012年的约1100万辆扩大到约4800万辆,我们开发的镍氢充电电池有望实现扩销”。
松下集团开发的系统的特点是,只需与铅酸蓄电池并联即可,无需DC-DC转换器。而且,面向ISS车开发出了高温特性出色的电池单元,因此可设置于发动机舱内。目前采用锂离子充电电池的系统因温度特性的问题,一直设置在车厢内。
该系统采用的镍氢电池单元的形状与松下为混合动力车量产的产品相同。为提高高温特性,主要改良了电解液,由此可在与铅酸蓄电池环境相同的75℃温度范围内利用。原来的HEV用电池单元在温度超过60℃后,充电效率会大幅下降。
ISS的基本构成为串联10个1号圆筒型电池单元。据松下集团介绍,在广泛的SOC(充电状态)范围内,串联10个镍氢充电电池的系统与铅酸蓄电池的充放电电压基本一致,与目前已实现实用化的双电层电容器,以及负极采用钛酸锂(LTO)的系统相比,有很大优势。在60℃的环境下进行充放电循环加速试验的结果显示,仅利用铅酸蓄电池时循环几千次后就会劣化,而组合使用镍氢充电电池的话,反复循环6万8000多次仍足够使用。
采用磷酸铁锂
GS汤浅和美国A123 Systems开发出了不与铅酸蓄电池组合使用,而是取代12V铅酸蓄电池的锂离子充电电池模块。两公司均采用正极材料使用磷酸铁锂(LiFePO4)的电池单元。
而A 1 2 3 S y s t e m s公司汽车营销总监J e f fKesse表示,“从2013年开始将与德国戴姆勒共同启动采用12V锂离子充电电池模块的新方案”(图7)。A123 Systems称,通过用锂离子充电电池取代铅酸蓄电池,可将重量减轻约14kg,能为减轻车体重量做出很大贡献。
另外,A123 Systems还计划提供48V锂离子充电电池模块。该公司表示,利用100V以上锂离子充电电池模块的HEV虽然能大幅提高燃效,但专用部件和耐压部件成本高,难以实现高性价比。
而12V的ISS车或48V的弱HEV不但能将燃效提高10~15%,而且性价比非常高。
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