电动化推动电池与汽车产业变革

作者 / 吕理舜 集邦咨询新能源研究中心(EnergyTrend)资深研究经理(台湾)

摘要：新能源汽车的电动化，目前从上游材料到电池芯来看，随着大环境的投入将产生更多相关产业链的供应排挤效应，这将会使汽车电池及终端产生新的发展方向。

市场概况

　　自2016年各国车企相继公布其燃油汽车停售时间表，到2017年美国特斯拉电动车以及中国台湾Gogoro使电动车步入平民化的时代，电动车不再像过去那样，以标榜形象与营销为宣传目的，而是更加实际地贴近生活。虽然短期市场的关注点是特斯拉能否在规划时间内顺利量产，但是电动车的发展，对于汽车主机厂而言，已是无法避免的趋势。近年来，中国通过各种奖惩制度与产业整合，让电动车成为人们生活中的一部分。同时，电动车与充电桩建设也促使锂电池种类，乃至于电池材料领域发生巨变，本文将在此基础上逐一点出。

新能源乘用车渗透率将快速提高

　　新能源车产业很大的动力来源于政策的补贴。政策首先推动公有汽车的使用情景，即：B2B应用。在初期，客车、物流车的渗透率会远高于私家车与乘用车。虽然目前私家车/乘用车的渗透率依旧小于5%，但是随着政策扶持的影响，下半年到明年初，私家车、乘用车的渗透率会有很快的提升。另外，物流车、客车将趋于饱和，同比成长性也将逐年不如私家车、乘用车。具体新能源车在不同车型的渗透率对比如图1所示。

三元电池持续精进

　　电池方面，2017年以前，动力电池的需求主要是客车这一类的固定运行路线车辆，客车本身的体积大，高能量密度对其而言不是最优先的选择，为了在成本与寿命上取得平衡，目前客车用电池以锂铁电池居多。

　　三元材料基本上垄断了物流车和乘用车市场。其中，乘用车渗透率将会从2018年开始快速提升，可以预期三元材料在市场上的需求。随着中国的政策推动、间接引导整体市场对应能源车辆的规划，乘用车电池的用量将快速提升，三元电池整体的渗透率与成长性将会远高于锂铁电池。

　　此前，为提高能量密度需要，电池中添加了大量的钴金属，这增加了电池成本。另外，动力产品提高电压唯一的做法就是提高镍金属的比重，同时也使镍金属易吸水，影响良率，从而增加电池芯生产制程的难度。总而言之，为了提升能量密度并维持材料的价格优势，唯有通过提升电池芯厂的制程能力，才能满足新能源车对能量密度需求的长期进程。目前国内电池市场有内需的支撑，年底很多家会从532往622配比的三元材料路线迈进(如图2)，而日韩电池厂则是从622配比往811迈进，预计整个动力电池市场的单位价格表现，将随着配方的能量密度拉升价格继续往下，性价比因此持续提高，提升更多的动力锂电池市场渗透率。

基础建设刺激高功率密度电池市场

　　除了往高能量密度发展以外，还有另外一种方向，即高功率密度锂电池。随着基础充电设备建设的补贴政策陆续出台，充电环境将逐渐成熟，公共区域或私人停车场、新建成的建筑内部，都有一定的充电桩设置配比，基于此，2018-2020年，随着充电环境的普及，固定路线行驶的汽车本身无需配备太多的电池，对于车重、续航力和成本都会减少一定的负担，将是市场的另一种选择。电池在不同阶段发展需求变化如图3所示。

　　锂电池除了锂离子电池(LIB/ Lithium ion battery)外，还包括锂离子电容(LIC)以及锂态氧LTO，类似于传统超级电容(EDLC)的电池特性。与锂离子电池的差异在于，它的能量密度和功率密度是对等的，要实现快充，就意味着可能牺牲能量密度。把电池做成功率型电池(>100kW/kg)而非能量密度型(>100Wh/kg)是另一个市场方向，该类电池的寿命会远高于锂电池的寿命，充放电寿命以万次计，其市场需求主要来自于轨道交通、固定运行的车辆。快充电池的特性比较如图4所示。

钴金属供应将从IT为主转为以动力应用为主

　　钴金属是新能源车快速发展以来，随着电池需求成长而间接受惠的主要贵重金属原料。钴金属矿产40%~45%来自刚果，但钴的加工产业有一半以上在中国。为了确保车企在整个上游关键供应原料的掌控性，近年来，中国的车企、电池芯等行业纷纷往上游布局。综上所述，IT电池的用量与动力电池应用曲线呈现黄金交岔，2015年开始动力的应用需求已正式超越IT应用，并且在2017年开始快速拉开两者的差距，锂电池产业的主要产业关联已经转移至动力电池应用上来。预计全球动力电池需求量将从2017年的20亿颗成长至2018年的25亿颗，年成长率为24%。

电动车新结构扭转了产业特性

　　汽车的发展具有智能化与节能化的特点。除了电动化所带来的节能效益之外，车体产业也可能发生变革。从目前乘用车辆的结构来看，传统车辆是三个厢体，前厢、后厢和中间的驾驶厢，配置动力系统与置物空间，同时兼顾驾驶者的安全性。而新能源车的车体配置有很大的不同，为了顾及电池的安全性，电动车车辆会刻意强化底盘，底盘以上的结构设计将会产生变化，甚至空间配置也将与传统汽油车不同。这意味着，电动车的安全性将重点摆在底盘下方，而上方车体将会有很多的弹性变化。目前，美国硅谷也出现许多车辆设计公司，包括3D打印公司，它们积极地寻求介入车体、车壳上半部的设计与生产。传统汽车的导入或许仅是一个概念性质，但是随着车辆的电动化产生的设计变化，车体导入将更朝向轻质化、个性化以及快速化方向发展，此趋势将指日可待。传统汽车与新能源汽车架构对比如图5所示。

结论

　　总而言之，新能源汽车的电动化，目前从上游材料到电池芯来看，随着大环境的投入将产生更多相关产业链的供应排挤效应，因此钴金属在2017年全年都走在一个高涨的行情;而电池材料往高镍系的三元发展，也同时对锂铁电池产生行业板块的排挤效应;而随着充电环境与能量密度逐渐发整成熟，高功率密度电池也将是未来另一个电池的亮点，其中包括锂离子电容等;最后，新能源车对于终端应用的改变，不仅将促使车辆电动化，而且也将改变车体的设计观念——空间将变得更有弹性，也将有机会导入新的材料与车体打造供应链，从而创造出新的产业链。传统车辆发展的惯性，将从现在进入一个新的开始。

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第12期第8页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。