动力电池成新能源汽车下个风口 仍需跨越“一致性”障碍

当前我国新能源汽车市场持续扩张,而作为新能源汽车“心脏”的动力电池正站在风口。记者走访一些电池企业发现,我国动力电池研发制造能力大幅度提升,一些国产动力电池在能量密度、循环使用寿命、安全性能等方面颇有竞争力,但依旧无法超越日本松下、韩国三星等国际顶级电池品牌。

动力电池产业能否健康发展,直接影响到我国新能源汽车产业发展的战略目标能否实现。目前,我国动力电池存在技术路线多样化,标准、工艺不统一,智能制造水平不够等问题。业内人士指出,在各国加快动力电池产业布局的关键期,我国必须加快标准化制度建设,助力动力电池夺取优势。

核心技术在手已成“群狼之势”

掌握了最先进的动力电池技术,就掌握了新能源汽车的未来。经历近十年的沉寂,我国新能源汽车动力电池产业进入了快速发展期,涌现出一批领头企业,他们在动力电池核心技术上进行突破,具备了较强的国际市场竞争力。

从产能和销量上看,我国动力电池在国际市场上呈现“群狼之势”。据统计,2016年全球动力电池企业销量排名中,比亚迪、CATL、沃特玛、国轩高科等7家中国企业进入前十。中国锂电池的销量占全球的一半以上,更重要的是按当前中国锂电行业的发展速度来讲,中国在全球所占的份额还将继续上涨。

有专家估计,2017年我国动力电池的需求量将增至31Gwh,到2020年动力电池的需求量将达到125Gwh。“我们现在最大的困难是产能不够用。”孚能科技研究院常务副院长江俊伟介绍,2016年孚能科技销售的动力电池组超10000套,而2017年第一季度已超过10000套,出货量排名全国第一。位于亚洲锂都江西宜春市的远东福特斯新能源有限公司产值激增,从2010年的500万元增加到目前的15亿元,预计2018年其产值能够达到30亿元。

从核心技术上看,国产动力电池在细分领域不断突破,达到国际领先水平。

孚能科技董事长王瑀博士是国家“千人计划”专家,曾在美国带领团队研发锂电池。2009年他带着美国硅谷最前沿的锂电技术回国创业,其团队研发的三元锂电池包能量密度已超过特斯拉所使用的松下电池。企业目前与奔驰、宝马等国际顶级车企均有合作。2016年孚能科技和北汽合作,北汽新能源车的续航里程第一次突破300公里,到2018年将提高到550公里左右。

坐落于江西抚州市的电池企业迪比科,目前正一边加班加点生产三元锂电池,一边与美国正道汽车公司共同研发石墨烯钛酸锂电池。这种动力电池可以在6分钟内充满电,循环充放电可达到2万次,因为低电压,其安全性也比三元锂电池和磷酸铁锂电池高。企业研发人员告诉记者,一旦石墨烯钛酸锂电池攻克了能量密度较低的问题,将获得极大的市场应用前景。

此外,世界各地的研究人员都走在将固态电池商业化的路上,国内多家电池企业也已经开始或者即将量产固态电池。全固态锂电池具有极高的安全性,其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,同时也克服了锂枝晶现象,搭载全固态锂电池的汽车的自燃概率会大大降低。

江俊伟介绍,目前三元锂电池依旧是国际主流,我国虽然在这条技术路线上起步晚,但已经掌握了核心技术,加上拥有最为庞大的应用市场,在未来三五年内会愈发成熟。他认为,无论基于何种技术路线,动力电池攻克的方向都是高能量密度、快充、优良的循环性以及安全性和低成本。企业会根据市场定位需求,选择不同的技术路线,在技术上寻找平衡点,进行最大程度地产业化。

智能制造衡量企业竞争力

无论资本如何炒作,电池行业的制造业属性不会改变,电池的质量依然有赖于创新技术、制造工艺及制造水平。高端国产电池与日本松下和韩国三星电池的差距主要体现在电池间一致性上。智能制造是电池生产的未来趋势,它是企业提高电池质量、占领市场的重要途径,而我国智能制造水平还有待提高。

电池组的整体性能发挥遵循“短板效应”,由其中性能最差的一只电池决定。松下和三星的电池可以做到一批电池,每只性能几乎一模一样。解决动力电池一致性问题,最关键在于提高装备智能化水平,保证电池在每个制造节点上的一致性。

迪比科同时使用国产设备和韩国设备,他们发现国产设备的生产效率和故障率与进口设备都有差距。远东福斯特使用的全部是韩国进口设备,总裁助理廖正根告诉记者,国产设备自动化程度基本可以达到要求,但设备之间难以打通,因为每家设备的端口都不同。“动力电池领域投在智能设备上的钱,基本被韩国人赚走了!”廖正根说。

据业内专家分析,出现这种现象的原因有很多。首先,设备制造商缺乏资金和技术,没有能力升级改造,而国内电池生产企业采购设备基本属于临时抱佛脚,不提前投入研发,当产能无法满足订单需求,急需扩大生产规模时采购设备,因此,基本没有时间与设备制造商共同开发适合自己的生产线;其次,电池生产企业缺乏总体设计人员,同时担心把生产工艺告诉制造商会泄露商业秘密,不愿听制造商的建议,通常只给设备使用范围,很少提设备之间的衔接要求,而设备制造商没有开发的主动权,因此也不愿对开发新技术投入太多。

在市场驱动的前提下,如何提高产品品质,如何降低成本将成为企业需要考虑的问题。作为新能源汽车核心技术之一的电池技术也面临这一挑战。随着国家对于动力电池相关要求的提高,将迫使部分动力电池生产企业退出历史舞台。面对日益严酷的竞争环境,技术创新推动企业发展,赢得市场先机将是动力电池企业的唯一出路。

不过,孚能科技坚持使用国产设备。他们与国内领先的机器人制造企业——新松机器人公司合作,一起设计了动力电池智能设备生产线,并提供了关键技术,有效解决了设备间的连接问题。通过应用国产设备来降低制造成本,已经成为了这家企业的核心竞争力之一。

近期,国家工信部相关负责人在中国汽车动力电池产业创新联盟2017年年度大会上介绍了工信部关于动力电池下一步发展的工作部署,其中提到要为新能源汽车提供支撑,加快提高动力电池成套装备开发和制造水平,加快大规模智能制造技术和装备开发。可以预见,智能制造能力的提升将是动力电池制造企业下一步主要发力点之一。

品质把控水平是关键

动力电池行业缺乏“海尔砸冰箱”的实力和勇气。远东福斯特和三星使用的是同一家韩国企业生产的智能设备,但产品一致性仍然与三星的产品有差距。同样使用了韩国智能设备的迪比科也面临类似的问题。

“电池品质的稳定性不仅仅取决于制造设备的智能化水平,也取决于品质把控的水平。”迪比科圆柱电池实业部总经理江国龙曾供职于一家韩国能源公司,他分析,三星一条生产线一天生产约30万只电池,投产调试期十余天时间里生产的所有电池全部报废。按照一只电池10元计算,数条生产线调试期间就要损失过亿元。松下也保持了极高的产品报废率,产品存在丝毫风险都要被报废。

“他们有国家的巨额补贴,换了我们是亏不起的。”多家电池企业负责人坦言,投资者和地方政府都急于看到企业盈利,相比三星和松下动力电池皆是国家百亿级的补贴投入,他们没有实力和勇气参照日韩模式,执行最严苛的品质把控。

目前新能源车市场“拿来主义”盛行,低质竞争显现。2016年我国新能源汽车年产51.7万辆,但截至2016年底,我国动力电池产能已达120Gwh,可满足200万辆新能源汽车需求。2016年底工信部提出8Gwh的标杆企业产能推荐标准,旨在以高标准引导优势企业做大做强,抑制低端产能,却被错误理解为产能门槛。

2016年达到这一标准的只有宁德时代和比亚迪两家。而现在大批企业产能动辄超过8Gwh。如果产能扩充规划都能达产,我国动力电池产能将超过170Gwh。“没有核心技术,就是烧钱到处挖人,上进口设备。”江铃新能源汽车公司总经理刘年风观察,与动力电池产能扩张的程度相比,整体研发投入明显不足。

2017年上半年,包括多氟多、国轩高科、比亚迪在内的多家动力电池企业的利润有所下滑,背后除了新能源补贴政策以及产品提标改造带来的影响外,新能源领域低端产能过剩、高端供给不足等问题也开始显现。2017年中报显示,国轩高科利润下降16.6%;多氟多利润下降39.69%;比亚迪利润下降23.75%。

“我们把三元电池的成本已经压到不能再压,几乎就是在做营业额,国内主要企业都是赔本赚吆喝。”廖正根说,低质产能再扩张,很有可能导致行业内部靠价格相互搏斗,让动力电池沦为下一个光伏产业。