新的電池技術雖然是鼓舞人心的,但是任何的新技術,新材料都需要經過相當長的一個轉化過程,才能成為商業的產品,比如鋰電池,最早的鋰電池的概念

新的電池技術雖然是鼓舞人心的,但是任何的新技術,新材料都需要經過相當長的一個轉化過程,才能成為商業的產品,比如鋰電池,最早的鋰電池的概念要追溯到上個世紀的六七十年代,之后液態鋰離子電池和聚合物鋰離子電池也是經歷了十幾年發展,才有了今天的狀態。但是最近幾年智能手機硬件發生了突飛猛進的進步,小小的手機性能,可以與一臺個人電腦相媲美,這樣電池技術有點吃不消了。所以雖然手機續航不一定是國民痛點,但起碼也是短板之一。

很多人關心動力電池和消費級電池的區別。我覺得,從電池的角度來說,是沒有本質的區別的。但是由于產品應用條件不同,所以設計的理念和思路也是不同的,從而導致我們所看到不同領域電池的產品屬性,有很大區別。在消費級電池領域,沒有五花八門的正極材料;而在動力電池領域,也很少談到關于電解質變化對性能的影響。在能量密度方面,比如我們都知道2015年2月16日,科技部發布了《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)》,其中明確要求了2015年底轎車動力電池能量密度要達到200Wh/kg。

作為消費級電池來講,早在2013年,其能量密度就超過200Wh/kg的水平了,這不但與優化材料和結構有關,高電壓的做法更是功不可沒。由于消費級電池一般不成組使用,即使成組,也是幾支電池之間的串并聯,與動力電池簡直是數量級的差別;“BMS”直接管理電芯;充放電電流較小;熱管理也相對容易;一般來說,消費級電池質保期也只有1年,所以這種做法是完全可以滿足消費級電池市場的需求的。但是在動力電池市場,可能就行不通了。動力電池的要求,相對要高更加綜合,既有安全性的考慮,又有成本方面的評價,同時還有性能方面的要求。雖然在特斯拉身上,似乎完成了一次消費級電池與新能源汽車的完美結合,但是車的定位和價格,和我們期望中家用級的新能源汽車還是有一定差距的。

磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰……各種正極材料沖擊能量瓶頸的同時,我想是不是應該停下來考慮一下安全和其它的問題。消費市場,動力市場,儲能市場,鋰離子電池是不是能解決所有的問題。任何的電池可能都有他的適用環境。比如燃料電池,無論是作為新能源汽車的動力單元,還是作為市政供電設備來說,其電池特性上都是非常合適的,但是與現有鋰離子電池體系相比,開發小型燃料電池便攜設備可能使比較困難的。在高喊的技術突破的時候,更冷靜的考慮一下鋰離子電池的局限性。因為只有意識到這些局限性,才有可能探索新的電池體系。當然不得不承認,隨著技術的推進,將來發展具有更高能量密度,并且能滿足商業應用需求的新的電池體系,而且要求新體系所使用的材料要求環境友好,成本低廉,材料易獲得,變得越來越困難了。因此,在發展鋰離子電池的同時,我呼吁要對那些已經發現但并未充分商業化的電池體系,投入更多的精力和資源。

無法商業化,為何電池技術就是沒有突破?

如果你想要一款加速度體驗良好的車,特斯拉Model S絕對能滿足你。當然,像這樣的電動車不僅能夠帶來良好的駕駛體驗,相比較于傳統汽油車,它也不會對環境造成污染。但是,從電動車誕生至今,它都只是占了很小一部分市場份額。主要的原因是電動車的電池昂貴而且需要經常充電。可是,為什么電池性能一直以來都不見起色?

在過去的數年中,有無數的電池技術研究取得突破性的進展,但是這些當中,鮮少能夠被商業所使用,兌現低成本和多容量的承諾。比如成立于2001年的鋰離子電池初創公司A123 Systems,曾宣稱,能將鋰離子電池的磷酸鋰鐵正極材料制造成均勻的納米級超小顆粒,因顆粒和總表面面積劇增而大幅提電池的放電功率,而且,整體穩定度和循環壽命皆未受影響。但最終于2012年以失敗告終。原因是,不能夠量產它所描述的那些鋰電池,也不能安全有效地轉換電量。

2012年,位于美國加州的電池公司Envia Systems在華盛頓重大的會議上宣稱,研發出能量密集型電池,單位重量的鋰電池儲存能量是目前電池的兩倍,而且成本降低一半。通用汽車一聽說能研發如此高能電池的Envia,馬上向其投資了700萬美元,希望在電動車業務上進行合作。到了2013年,Envia都沒有兌現它所宣稱的“驚人效果”,導致失去資助資金以及通用汽車公司的合作伙伴關系。另外,這家公司也受到美國高級能源研究計劃署ARPA-E的重視。只能說,Envia令人印象深刻的電池讓人興奮也讓人落空。

事實上,在電池行業中,由于電池技術的高門檻,初創公司難以單獨存活。因此,電池行業一般都是由大公司主導。A123 Systems前高管Andy Chu說:能量存儲是一個“大頭”玩的游戲,因為在研發電池中稍有不慎將會鑄成錯誤。雖然我希望電池初創公司最終會取得成功,但通過這幾年的歷史,(大家都可以看見,這些公司的)下場都不太好。

在過去的十年里,我們見證了電池行業“突破性”的進展,但是這些都是來自大公司的一些穩定小進步。

電池成本降速比預期快,3年內將降到230美元/千瓦時

現在,電動汽車的價格比普通燃油車貴很多,很多人認為電動汽車進入大眾汽車消費市場將永無出頭之日,雖然燃料和維保費用能省不少,但是較高的初次購買價格仍然會嚇跑不少消費者。地球人都知道,電動汽車就是貴在電池,但可喜可賀的是,國外一項最新研究稱,鋰離子電池的成本價格一路在下降,而且速度比以前的預估要快。

據The Carbon Brief報道,早在2013年,國際能源屬(IEA)曾經預測,到2020年,電動汽車電池成本將下降到300美元/千瓦時。然而,NatureClimate Change的研究人員認為,電動汽車行業可能已經提前達到了這一目標,2007年至2014年之間,全行業平均成本從1000美元/千瓦時下降到410美元/千瓦時,平均每年下降14%。某些領先企業,例如日產和特斯拉已經跨越了IEA預測的300美元/千瓦時屏障,去年起電池成本很可能已經更便宜,價格可能比最近許多同行的評估低2至4倍,每年降幅為8%。

這項研究結果是基于同業評審學術刊物、機構測算、咨詢和行業報告、媒體報道、電池廠商和汽車制造商等85個成本預測得出的。由于制造商不愿向公眾披露自己的真實成本,因此,前面所提到的數據不是完整的數據。

有超級充電站 為啥還沒有出現超級電池?

電池成本估算和預期

100美元/千瓦時經常被看作是電動汽車能與普通燃油車進行價格競爭的基準。為了追求削減成本,導致替代鋰離子化學成分的各種研究大量投入。

研究人員預計,2017-18年,電池成本將會降到230美元/千瓦時。以美國為例,目前油價很低,預計電池成本只有低于250美元/千瓦時,電動汽車的價格才能更有競爭力。如果電池成本再進一步跌破150美元/千瓦時,那么電動汽車市場就會發生量變,車輛技術也將因此發生潛在轉變。

要想達到上述水平,即使是在當前的勢頭下,即使電池單體化學技術已經實現了許多進步,但電池成本價格的大幅下降也不可能在一夜之間發生。研究人員認為,這些新的研究仍然很遙遠,只有市場規模的擴大更可能帶來成本的下降。

特斯拉汽車公司正在驗證研究人員的論斷,當位于內華達州的Gigafactory超級電池工廠在2017年啟動后,就會產生足夠大的市場規模,從而實現Model 3電動轎車35000美元的平民低價,這意味著電池成本將降低30%。另一方面,雷諾-日產也計劃在2016年實現可供150萬輛電動汽車使用的電池產能。

研究人員稱,整體而言,在不久的將來,即使技術沒有出現大的突破,規模經濟效應也有可能推動電池成本下降到200美元/千瓦時。如果這項研究的預測是正確的,那么電動汽車市場的發展規模可能會超過預期,這是一件好事。

[責任編輯:中國電池網]

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