特斯拉抢先入局定调比亚迪被迫跟进宝马另辟蹊径电动车电池市场剧变在即电池涨势难挡！

2018-01-02 14:53:12 来源:DeepTech深科技作者:詹子娴　点击量：评论 (0)

提到这几年最抓眼球的话题，电动车必然是其中之一。电动车市场需求维持良好的成长势头，除了各大厂商扎堆入局，更主要的动因来自各个国家强力支持环保趋势，祭出补贴政策。电动车已经成为势在必行的发展，几个大

提到这几年最抓眼球的话题，电动车必然是其中之一。电动车市场需求维持良好的成长势头，除了各大厂商扎堆入局，更主要的动因来自各个国家强力支持环保趋势，祭出补贴政策。电动车已经成为势在必行的发展，几个大国家更已经订定了终结燃油车的期限。

法国为履行《巴黎协议》，在2017年7月宣布2040年禁售汽柴油车，随后英国政府也跟进，强调为了降低有害二氧化氮的排放量，同样希望在2040年前达成禁售汽柴油车的终极目标。而其他更早宣布燃油车即将出局的国家，还包括2030年禁止柴油车路权的德国、荷兰、挪威，以及在2025年全面禁止销售柴油车的挪威。

另外，作为全球最大汽车市场的中国则是设定在2020年达到电动车年销量200万辆。因此，电动车超越燃油车的那一天始终会来到，全球电动车的销售量只会一路向上。但面对纯电动汽车的持续火热，一个很直接的问题摆在了人们面前：市场上的锂电池还够用么？

“最近电池很缺货，因为电动车的需求很强，在电池业者产能有限，连PC、手机产品的电池供货都受到影响，”一位台湾电子业代工厂的高阶主管对DT君透露。从行业人士的几句话就能看出电动车市场的热度有多高。

由于一台电动车大约平均会使用5000颗电池芯，相较于一般笔记本电脑使用6或8颗电池芯，规模庞大许多倍，随着车厂拿货积极，三元锂电池今年下半年需求恐急，导致IT类产品的电池的供应也受到排挤。

业界人士指出，目前电动车电池的报价为大约在1100～1200人民币／千瓦时（kWh），今年是呈现持平走势，但值得注意的是，三元锂电池使用到的“钴”、“镍”原材料都创下近年来价格新高，因此合理推估明年上半年电池将出现涨价趋势。

主流厂商不再固守磷酸铁锂电池，三元锂电池成长性高

过去车厂对于选择磷酸铁锂电池还是三元材料锂电池（简称三元锂电池）的纠结其实已经有了答案，根据高工产业研究院（GGII）数据统计显示，今年1～11月三元电池装机电量11.51GWh，同比增长141%；磷酸铁锂电池装机电量11.56GWh，同比下滑20%。在电池能量密度要求明年确定会有进一步提升的情况下，三元电池装机总量有望进一步扩大。

甚至连以磷酸铁锂电池起家的比亚迪也在近期宣布，从2018年开始所有乘用车都将使用三元锂电池，目前看来，三元锂电池在电动车电池的规格及标准上抢下了主导的地位。

很多人在提到电动车电池时，会将其称为动力电池，事实上，动力电池是指具有较高容量和较大的输出功率，应用范围广泛，从家用、工业到交通都有，像是有一个需求明确且销售量不断提升的应用，就是电动工具，像是电钻、电锯、电动钉枪等所使用的动力电池，而交通工具则有电动车、电动摩托车、电动脚踏车、或是未来型的单人电动小型车等。

在电动车动力电池部分，磷酸铁锂电池、三元锂电池因优缺点不同，过去各有拥护者，磷酸铁锂电池的技术最初是从美国和加拿大开始发展，具有代表性的厂商像是加拿大的Phostech以及美国的A123Systems，它们分别掌握了磷酸铁锂电池正极材料的绝大多数专利，后来A123Systems在2012年被中国汽车零部件巨头万向集团收购，而Phostech则在2014年卖给了英国有色金属巨头JohnsonMatthey。另外，中国的比亚迪也是以磷酸铁锂电池起家。磷酸铁锂电池的优点是可充电次数多，使用寿命可以长达5年以上，是早期电动车主要采用的电池技术。

但为什么三元锂电池可以获得车厂的青睐，主要原因就在于能量密度高（energydensity）。随着汽车行业不断追求电池“能量密度”的提升，电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量越多，用户充一次电可以驾驶的距离自然就越长。能量密度是电动车选用电池的关键。国务院发布的《中国制造2025》中提出，2020年我国动力电池要达到能量密度300Wh/kg，2025年达到400Wh/kg的目标。以这个标准来看，磷酸铁锂电池是很难达到的。

三元锂电池的技术领导者则是以日韩为主。之所以称为三元，是因为采用三种元素：镍钴锰（NCM）或是镍钴铝（NCA）作为正极材料。一直以来，三元锂电池在IT行业广泛使用，像是笔记本电脑、平板、智能手机的电池都是，也因为在IT行业的应用行之多年，不论是在技术上跟价格上都已经达到很成熟的阶段，所以车厂希望将此技术转移至电动车上，其中最积极的就是特斯拉。

前特斯拉电池技术总监KurtKelty（2017年8月已于特斯拉离职）过去就曾公开表示，特斯拉尝试了市面上超过300种电池后才选择三元锂电池，第一个理由就是能量密度更大，稳定性、一致性佳，另一个很重要的就是可以有效降低电池系统的成本。特斯拉旗下首款车型Roadster使用的是18650钴酸锂电池，第二款车ModelS就开始使用镍钴铝三元正极材料的NCA锂电池。

而NCA就是特斯拉的伙伴松下（Panasonic）带起来的技术，但因工艺难，必须使用特殊的制程方法，所以能生产出好品质产品的业者并不多。而韩系厂商则多是发展NCM电池，不过，因为看到Panasonic提供特斯拉NCA锂电池，其供电能力已获得验证，于是三星旗下的SamsungSDI、LG集团旗下的LG化学近期也相继表示，考虑推出能够供电动车使用的NCA锂电池。

再加上特斯拉采用的是三元锂电池，其高市占率以及在电池管理技术的领先，都让特斯拉在电动车电池的技术规格上掌握了相当关键的话语权，因此许多大厂都纷纷转向，就连比亚迪也放弃固守磷酸铁锂电池，近期宣布可能除公共交通领域还会继续使用磷酸铁锂电池外，从2018年开始所有乘用车都将使用三元锂电池。并且将在青海扩建一个拥有10GWh三元锂电池产能的电池工厂。

“当特斯拉将三元锂电池的量产化提前实现后，产业就被带往这个方向走，电动车电池的规格标准就大致成形了，车用考量的是能量密度跟续航力，三元锂电池比较适合，而‘定置型’（电池位置相对固定，如电网储能电池）市场则是考量寿命，那就是磷酸铁锂。”专门研究能源行业的调研机构EnergyTrend资深研究经理吕理舜如是说。

很多人或许会质疑“磷酸铁锂电池是不是就没有未来了？”，吕理舜强调，这些电池技术还是会经历一段市场应用跟时间上交叠的过程，而且“磷酸铁锂电池并不会消失”，在“定置型”市场像是光伏电池、以及机房、资料中心做备援等非移动需求的领域，磷酸铁锂电池还是很有竞争力的，也就是说，未来的市场应用细分会更加明显。

原材料价格大涨，明年上半年电池价格将维持高位

目前全球电动车电池前五大业者包括宁德时代（CATL）、比亚迪、Panasonic、SamsungSDI、LGChem。电池绝对是电动车最重要的关键零组件，不仅安全性要求高，成本比重也高，大约占一台电动车物料清单（BOM）的3～4成。

不论是镍钴锰（NCM）或是镍钴铝（NCA）电池，都有两项重要的原料：镍与钴，国际金属市场上，钴价格持续创新高，甚至来到了近五年的高点：12月钴的期货报价维持在75000（美元／公吨）左右，市场预期明年上半年价格仍会维持在高位，另外，镍的部分也上涨不少，伦敦金属交易所（LME）镍价在今年11月一度创下两年新高。

就有行业人士表示，虽然电动车需求上涨，但这些金属材料飙涨其实是因为期货价格操作影响，加上钴主要产地在刚果，当地政局不稳定，因此已经无法以单纯的市场供需来解读，预期明年上半年的三元锂电池将会出现涨价，对汽车品牌业者来说，是否要将增加的成本反应到市场售价上，还是选择自行消化，优先做大电动车市场，考验每家业者的策略判断。

为了提高电动车的续航力里程，业界可采取的做法一是放置更多电池，但如此就会占据更多的车体空间，因此另一个比较实际可行的方式就是想办法提高电池的能量密度，甚至研发新一代的电池技术，因此尽管三元锂电池成为了电动车电池目前的主流，但已经有众多大公司投入研发“全固态电池”（Solid-StateBattery）”。

苹果在2015年底获得了一项与全固态电池充电技术相关的专利，让外界开始注意到这个技术。一直到近期，车厂布局全固态电池的消息纷纷浮上台面，像是丰田（Toyota）目前开发固态电池的团队规模已经达到200人左右，目标是在2020～2025年将其导入到汽车中。

另外，由知名汽车设计师HenrikFisker新成立的豪华电动汽车公司Fisker最近则递交一份专利，号称电动车充电最快只需要1分钟时间，续航里程高达500英里，不过，Fisker也预估在2023年之后才能投入量产。

那么，全固态电池到底是什么？锂电池有四大关键元素，分别是正极材料、负极材料、隔离膜以及电解液，例如三元锂电池就是使用液态的电解液。而全固态电池顾名思义就是没有使用液体。

如果还是使用与锂电池现有的正负极材料，只是改变隔离膜以及电解液的做法，可以称为是固态锂电池，也能视为是锂电池的进化，固态锂电池在制程中会使用到电解液，但到了成品时就不会有液体，隔离膜则会被大幅简化，涂布层可能使用陶瓷材料，甚至不用隔离膜也是可能的做法。另外，有些全固态电池则是强调采用金属以取代上述的关键材料，像是金属电池也可视为是全固态电池的一种。

全固态电池全部都采用固态材料，没有液体外漏的问题，所以防爆，安全性高，另外，充电时间也比现有的锂离子电池更快，更重要的是，具备高能量密度、大容量化特性，现有的电动车液态锂离子电池的能量密度大约在150～250Wh/kg，而固态电池在实验室的能量密度能够达400Wh/kg左右，符合电动车追求高续航力的需求，有助于电动车提升行驶里程，例如目前电动车一般充一次电可以行驶400公里，采用固态电池后就可能大幅提高到600公里，因此被视为是下一代电池。

量产最快得等到2020年之后

以锂电池的发展历史来看，是从笔记本电脑跟手机等IT应用已经很成熟了才慢慢扩张到汽车领域，但吕理舜认为，全固态电池会是汽车行业来主导，因为应用在电动车上会比在IT产品上更有显著的效益，对IT业者来说，续航力在IT产品上固然重要，但更追求功能的创新才会是比较大的卖点。

因此，可以预料全固态电池将会由车厂积极介入研发，推动其在电动车上的应用，事实上，目前的发展也是如此，包括德国BMW日前宣布与美国全固态电池领头企业SolidPower结盟，力求让全固态电池效能跨越高性能电动车的要求门槛。另外，日产汽车（Nissan）、本田汽车（Honda）、丰田集团旗下的丰田织机（ToyotaIndustriesCorp）都正在研发全固态电池。

而先前宣布将投入电动车开发的吸尘器品牌Dyson也表示，预计在2020年推出的一系列纯电动汽车将会采用固态电池，并预计投入10亿英镑用于研发和制造固态电池，其中包括收购了初创公司Sakti3。但是就在不久前，负责其固态电池技术的Sakti3CEOAnnMarieSastry已经离职，虽然目前尚无法得知是否将影响Dyson的固态电池制造进度，但仍为这项技术带来了一点不确定性。

一项新技术要走出实验室总是不容易，“现在技术还不成熟，电池供应商也还没有准备好，量产时间会在2020年以后了，”吕理舜说，加上车厂自身评估的时间表，想要看到采用固态电池的电动车上路的时间应该会是在2022、2023年较有机会，不过可以肯定的是，电池是未来零碳生活的关键，电池研究人员可望持续向外界展现新的突破。

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