電動車電池是關(guān)鍵日韓中技術(shù)暫時領(lǐng)先

　　電動車的熱潮方興未艾，而且看來一點都沒有因為底特律車展的結(jié)束而有所冷卻！其中電動車上所用的充電電池又是電動車發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。為此，日本一些汽車商紛紛與傳統(tǒng)的電池技術(shù)強(qiáng)勢廠商或合作或參股，例如豐田(TOYOTA)與老搭檔松下，日產(chǎn)與NEC等進(jìn)行戰(zhàn)略合作開發(fā)車用充電電池或稱二次電池。那么，在世界(Mondi)各大汽車廠商都把發(fā)展電動車作為公司未來(Futura)發(fā)展戰(zhàn)略的當(dāng)前，全球車用電池技術(shù)的格局又是如何呢？它將怎樣影響到全球汽車產(chǎn)業(yè)未來(Futura)的版圖變遷？其中我們最為關(guān)心的比亞迪鐵電池技術(shù)又處于一個怎樣的位置呢？讓我們一起看看資深電動汽車產(chǎn)業(yè)分析師HUNTET HSU的精到深入的分析和介紹。

　　電子化乃汽車潮流 電動車前景廣闊

　　美國通用集團(tuán)在2008年藉百年廠慶的時刻，正式推出量產(chǎn)版本的雪佛蘭(Chevrolet)Volt以開啟全新的電動車紀(jì)元。隨著消費者的環(huán)保意識日益加深，同屬通用集團(tuán)旗下的德國品牌歐寶(OPEL)也宣布在2009年日內(nèi)瓦車展上，推出名為“Ampera”的全新電動車款。采用五門四座設(shè)定的Ampera，事實上與雪佛蘭(Chevrolet)Volt有相當(dāng)?shù)南嗨瞥潭龋撼�了狹長后掠的頭燈線條雷同外，Ampera采用了窄幅的水箱護(hù)罩，同時頭燈下緣也加入類似同廠Flextreme概念車的進(jìn)氣柵設(shè)計，呈現(xiàn)動感前衛(wèi)的設(shè)計風(fēng)格。動力方面，Ampera搭載通用集團(tuán)的Voltec動力系統(tǒng)，車主可藉由230V交流電源進(jìn)行充電，在鋰電池模組滿電的情況下，Ampera可提供60公里的續(xù)航距離；而欲駕駛更遠(yuǎn)的路途，Ampera所搭載的小型內(nèi)燃機(jī)引擎，也能持續(xù)產(chǎn)生電力，以提供更長途的續(xù)航能力。

　　身為資本市場(Rialto)上最早一批關(guān)注電動汽車產(chǎn)業(yè)的研究人員之一，我已利用上次的機(jī)會對電動車的技術(shù)瓶頸做了初步的剖析。這次我將介紹電動車的關(guān)鍵核心零組件：車用充電（二次）電池！由于車用電子應(yīng)用的高速(High Speed)發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機(jī)械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導(dǎo)體、電子、通信等技術(shù)的整合式平臺。2004年每輛新車在電子產(chǎn)品的支出為1518美元，更有人預(yù)估隨著機(jī)電整合技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品的成本未來(Futura)有望達(dá)到車輛成本的40％。

　　由于車用電子應(yīng)用的高速(High Speed)發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機(jī)械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導(dǎo)體、電子、通信等技術(shù)的整合式平臺

　　對應(yīng)車輛高度電子化的趨勢，汽車產(chǎn)業(yè)推動42V 或42V/14V 電力系統(tǒng)的力度也逐漸加快。汽車電子系統(tǒng)對電力的需求從現(xiàn)在到2030 年將保持每年5~8%的速度(Tempo)增長，在過渡階段42V/14V 電力系統(tǒng)有望成為新世代車輛電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。目前國外高級轎車電子產(chǎn)品需要的線束超過2000條、各種控制器件的連接點超過4000 個、線束總長度超過4000 米、重量大于40 公斤。未來(Futura)改用42V電力系統(tǒng)之后，現(xiàn)有主流導(dǎo)線截面積由0.5~1.5mm降低為0.35mm。提高車內(nèi)電壓所帶來的好處表現(xiàn)在：（1）相同功率下，導(dǎo)線流過的電流要小，降低每歐姆導(dǎo)線的損耗，油耗可因此降低10~20%；(2)導(dǎo)線節(jié)省出來的空間可以添加新的電子系統(tǒng)功能；（3）采用鋁線代替銅線，尺寸得以更加縮小；（4）符合混合動力車輛發(fā)展的需要。隨著車輛進(jìn)入42V電力系統(tǒng)時代，對電能儲存媒介/電池的需求也將進(jìn)一步提升。

　　電動車技術(shù)誰主沉浮 日韓中暫時領(lǐng)跑世界(Mondi)

　　2006年全球電池市場(Rialto)（未含低階鋅錳干電池）為540億美元，未來(Futura)4年將以每年6.9％的復(fù)合成長率穩(wěn)定增加。電池的使用范圍已由過去的手電筒、收音機(jī)、汽車和摩托車的啟動電源發(fā)展到現(xiàn)在的40-50種用途，可說是人類社會必不可少的電能來源。車用電池的需求占電池市場(Rialto)總需求的三分之一以上（34.2％，如圖一所示），年成長幅度更將由目前的2.1％（2007年）上升至9.2％（2010年）。被視為混合動力車輛關(guān)鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來(Futura)5年實現(xiàn)高速(High Speed)成長。

　　自從1800年Alessandro Volta發(fā)明世界(Mondi)上第一個電池，1859年Gaston Plante 發(fā)明可充電的鉛酸電池后，工程師就沒有停止過尋找更好儲能方式的努力。化學(xué)電池依據(jù)電池可充電與否的特性，又分為“一次電池”與“二次電池”兩大類。一次電池包括市面上常見的堿性電池、水銀電池，以及錳干電池、氧化銀電池、鋰電池與空氣電池等，二次電池則為目前可攜式電子產(chǎn)品的應(yīng)用大宗，包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池與鋰離子電池、鋰高分子電池及超級電容等。1990年鋰離子電池問世、并于1991年完成商用化，采用凝膠聚合物電解質(zhì)為隔膜和電解質(zhì)聚合物的鋰離子電池則于1995年推出并于1999年商用化。不過鋰離子電池的封裝始終存有安全性顧慮。

　　被視為混合動力車輛關(guān)鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來(Futura)5年實現(xiàn)高速(High Speed)成長

　　要探討車用電池未來(Futura)趨勢，可從兩方向出發(fā)：擁有充電與放電功能的二次電池與提供動力的電化學(xué)電池，前者過去的主流為鉛酸電池，但由于混合動力車型對二次電池的性能要求大幅提高。Ni-MH（鎳氫電池）由于較優(yōu)秀的性價比與安全性（相對于鋰離子電池）而且具有能量密度高、功率密度高、可快速充放電、回圈壽命長以及無記憶效應(yīng)、無污染、可免維護(hù)、使用完全等特點，被稱為“綠色電池”。Ni-MH電池的能量密度是鎳鎘電池的1.5～2倍，充放電時無記憶效應(yīng)、低溫特性好、綜合性能優(yōu)于鎳鎘電池，又無鎳鎘電池的廢電池處理問題。目前市面上多數(shù)混合動力車型皆選擇鎳氫電池作為儲存回收能量的媒介。未來(Futura)倘若鋰電池成本及安全性能符合車用要求，逐漸取代鎳氫電池的趨勢幾可確定。

　　許多行業(yè)內(nèi)人士迫不及待希望能夠拆解BYD F3DM進(jìn)行研究

　　目前全球鋰離子/鋰高分子電池市場(Rialto)的廠商主要集中在亞洲地區(qū)，日、韓、中國大陸與中國臺灣地區(qū)廠商分食市場(Rialto)大餅，其中掌握技術(shù)優(yōu)勢的日本廠商占據(jù)80-90%的市場(Rialto)份額，霸主地位屹立不搖。日本廠商發(fā)展鋰離子/鋰高分子的歷史最悠久、技術(shù)與品質(zhì)的穩(wěn)定性在業(yè)界均處于領(lǐng)先地位，技術(shù)復(fù)制自日本的韓國廠商則因為背后有三星、LG等大廠支持，亦有不錯的成績。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及隔膜組成，因正、負(fù)極及電解質(zhì)材料不同而冠以不同名稱。目前市場(Rialto)上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰（LiCoO2），另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料的鋰離子電池，這兩種都已在手持式電子產(chǎn)品中相當(dāng)普及。

　　截至目前為止，鐵鋰電池仍未能大規(guī)模商用化

　　鋰離子電池正極材料的價格與原料金屬的價格行情一致，其中以鈷（Co）最為稀缺，鎳（Ni）、錳（Mn）較為便宜，但其價格也大幅制約電動車降低成本以達(dá)到普及化的可能性。目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極的鋰離子電池，原因在于鐵砂的價格大大低于其他稀有金屬。磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池的4-5倍，還有高于鋰電池8-10倍的高放電功率(可瞬間產(chǎn)生大電流)，加上同樣能量密度下的整體重量較鋰電池減少30-50%等特性，讓它被視為最合適需要大扭力的電動車輛所使用的二次電池技術(shù)。據(jù)傳這也是世界(Mondi)股神沃倫·巴菲特（Warren Buffett）看上比亞迪車廠并入股的重要原因，不過關(guān)于比亞迪技術(shù)團(tuán)隊所擁有的“鐵電池”技術(shù)內(nèi)容，目前仍在產(chǎn)業(yè)界及投資圈內(nèi)引起巨大的爭議，其謎底恐怕要等到F3DM正式量產(chǎn)面向消費者時才能略知一二，日后我也會將這背后錯綜復(fù)雜的專利糾紛專門撰文說明。

　　鐵鋰電池背后有著背后錯綜復(fù)雜的專利糾紛

　　難道除了鋰離子電池，就沒有其他電池技術(shù)能夠滿足電動車市場(Rialto)的需求？這個問題的答案也是否定的，包括本田車廠傾注大量研發(fā)資源的燃料電池領(lǐng)域，以及寶馬(BMW)車廠曾試驗過的“超級電容”技術(shù)都是可行方案，后者更與FIA 正在F1賽道內(nèi)大力推動的動能回收系統(tǒng)(Kinetic Energy Recovery Systems，簡稱KERS)息息相關(guān)。