充电5分钟,续航800公里?新能源汽车何时大爆发?

小商帮科技 · 2017-11-09
随着政策的不断加码,新能源汽车的销量逐渐从不温不火,逐步转变到了快车道,汽协的数据则显示,1-9月,新能源汽车的总销量为39.8万辆,比上年同期增长37.7%,今年全年70万辆的目标应该能够实现。

来源:小商帮科技(公众号:xiaoshangbang),作者:辰阳 

1、背景

随着政策的不断加码,新能源汽车的销量逐渐从不温不火,逐步转变到了快车道,汽协的数据则显示,1-9月,新能源汽车的总销量为39.8万辆,比上年同期增长37.7%,今年全年70万辆的目标应该能够实现。

9月份,中国首度表态,将燃油车退出时间表提上议程,此外,工信部也透露出将于近期发布实施“双积分”政策,加上各地对燃油车的限购政策,这些都成为了新能源车热销的推动力。以北京为例,北京在今年4,5月份,新能源汽车的指标就已经告罄,这与前两年指标一直有剩余形成了鲜明的对比。

不过,从绝对值来看,新能源车占比依然是很低的,以10月份的数据为例,中国10月份广义乘用车销量228.5万辆,其中新能源车仅6.5万辆,占比仅为2.84%,所以,产业仍然处于小规模出货的状态,远远没有到达爆发的状态。

究其原因,其实非常的简单,就是:充电慢,续航短这两个主要的短板。

也就是说,如果解决了充电慢,续航短的短板,加上价格控制在合理的范围内,新能源汽车就将迎来真正的爆发期。而且新能源车除了清洁能源之外,还有操控性强,加速快等明显的优点。

那么,这两个问题什么时候可以解决呢? 

2、锂电池

长期以来,我国的新能源汽车主要集中在锂电池技术为主的新能源汽车技术路线上,包括北汽的三元锂电,比亚迪的磷酸铁锂以及银隆的钛酸锂电池等,这些都是已经量产的,主流的锂电池技术。

三种电池技术都有非常明显的优缺点,我们一一来介绍一下:

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三元锂电池:

优点:电池比能量、比功率、大倍率充电、低温性能等方面表现优秀,电池的能量密度还有较大的提升空间(意味着未来新型的三元锂电池续航能力会进一步提升),在-30℃条件下可保持正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

缺点:燃点低,容易发生爆炸,高温性能不稳定,制造成本高,循环寿命低,充电速度慢。

典型使用案例为特斯拉,北汽等厂商;

磷酸铁锂电池:

优点:零电压存放时并不会有泄漏,高温条件下或过充时安全性非常高,可快速充电,高放电功率,无记忆效应,循环寿命高。

缺点:低温性能差,正极材料振实密度小,能量密度较低,产品的成品率和一致性也饱受质疑。

典型使用案例为比亚迪等;

钛酸锂电池:

优点:充电快、使用寿命长、高低温性能优秀;

缺点:能量密度低,续航里程短、价格高(相同功率相比三元锂电池成本贵1.5倍以上)

典型使用案例为银隆等。

在实际使用中,消费者最关心的是四个问题:1、安全性如何;2、续航能力如何;3、充电速度如何;4、价格贵不贵。

从安全性上来看,三元锂电池是最差的,虽然像特斯拉这样的厂家给电池加了很多的保护措施,但在极端情况下,依然发生过多起燃烧事故,而且由于电池本身材料的问题,未来很长时间内很难有比较完美的解决方案。磷酸铁锂电池和钛酸锂电池在安全性上面都有不错的表现。

从续航能力来看,钛酸锂电池是三者中最差的,目前银隆推出的乘用车中,最理想的续航能力仅200公里左右,这还是在技术突破的情况下达到的。不过,有报道称在钛酸锂电池领域有着几十年研究的东芝公司,新研发的电池中采用了新型钛铌氧化物阳极材料,进而容纳两倍于目前锂电池的阳极材料,能够做到充电6分钟,续航320公里的惊人成绩,且在通过5,000次充电/放电循环后,它保持了其初始容量的90%以上。东芝公司称:下一代SCiB TM 在2019财年投入应用。如果东芝公司的说法是真的,那么钛酸锂这个类别的电池将会在最终胜出,当然,目前其续航能力是三者中最差的。而从续航来看,磷酸铁锂电池目前的密度接近饱和,尽管比亚迪在其中加入了锰变成了磷酸锰铁锂,使其密度提升,但并非质变,磷酸铁锂电池成为过渡产品的概率是很高的。三元锂电池的密度还有较大的提升空间,续航能力是目前三者中最好的。

从充电速度来看,钛酸锂电池有明显的优势,基本上6分钟之内就能充满电,这几乎可以和油车相媲美了。三元锂电和磷酸铁锂的产品,大家看看特斯拉和比亚迪就知道了,就算是快充,至少也要2个小时左右,这还是让人受不了的。

从价格来看:磷酸铁锂电池的价格最便宜,三元锂电池次之,钛酸锂电池最贵。此外,如果考虑充放电的寿命的话,钛酸锂寿命远高于其他(循环寿命轻松突破10000次),磷酸铁锂电池的寿命也很长(约4000次左右),而三元锂电池的寿命就相对短很多了(约2000次左右)。

综合以上情况来看,三者都各有优缺点,从我国工信部的角度来看,三元锂电池因为安全性被排除在商用车之外,目前商用新能源车主要采用磷酸铁锂电池和钛酸锂电池。

而乘用车领域则主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池的天下,钛酸锂电池因为价格较贵,续航时间短,重量和体积都过大,所以在乘用车方面依然处于研发阶段。

从小商帮科技(公众号:xiaoshangbang)的角度来看,我们认为未来在锂电池领域中,从目前的技术进展来看,钛酸锂电池是最有希望成为未来主流的汽车锂电池产品的,三元锂电池次之,而磷酸铁锂成为过渡产品的概率最大。

以钛酸锂电池为例,目前银隆的钛酸锂电池车在商用车和乘用车上都有了应用,尤其是在公交车上,由于其车身较大,可以容纳更大的体积以及更重的质量,而且续航里程要求不高,钛酸锂的优势就出来了。而其乘用车中,一款广通艾菲商务车和一款广通皮卡电动汽车,都号称达到了大于200公里的续航能力,由于其6分钟之内的充电速度,这样的续航能力实际上已经可以被接受了。

在后续的研发中,增强密度,降低体积将成为重要的研发方向,从潜力来看,钛酸锂电池的潜力是三者中最强的,这也是董明珠押上全部身家的主要原因。东芝公司的下一代SCiB TM产品号称6分钟充满,续航320公里,就是这方面研发的一个阶段性成果,而这种成果如果商用,将会奠定钛酸锂电池未来的地位。

不过,从最近的种种迹象表明,锂电池要遭遇氢燃料电池的“逆袭”。 

3、氢燃料电池

在近期举行的2017第五届节能与新能源汽车成果展上,共有11家国内商用车品牌、改装企业及电池制造企业,携32款新能源商用车产品亮相,包括:比亚迪、银隆新能源、中车时代、北汽集团等厂商。

本次展会共透露出三大风向标:一为混合动力客车需求不断缩水;二为车企纷纷向氢燃料电池车领域发力;第三,动力电池企业在不断攻破成本壁垒。

这里对于未来的新能源汽车核心的电池领域,至少透露出两个要点:1、氢燃料电池车在多年后重新被重视;2、动力电池技术不断在提升。

在本届节能与新能源汽车成果展上,6款氢燃料电池商用车无疑成为展会的一大亮点,长江汽车、福田欧辉、山东沂星、银隆新能源、上汽大通,以及来自东风汽车的一款东风氢燃料电池物流运输车,纷纷亮相。

众所周知的是,我国对于氢燃料电池的支持由来已久。“2009年时,根据中国新能源汽车发展规划,氢燃料电池车和目前磷酸铁锂电池、三元锂电池一样,处于并驾发展,技术上和日韩、德国、美国基本处于同一水平线,但是自美国2015年取消该领域政策补贴后,中国也采取了跟随政策,由同步发展变成产业研究,造成了日韩一枝独秀的状态。” 清华大学汽车工程系主任李克强表示,中国在氢燃料电池的落后,主要原因还是在于政策引导的变化。

那么,目前日韩的氢燃料电池的技术发展到什么程度了呢? 

根据规划,现代汽车将在2018年推出新一代途胜(即ix35)燃料电池车,该车一次加注满氢气只需不到5分钟,续驶里程高达800公里。而丰田最新量产氢燃料电池车MIRAI,在700帕的加氢站一次充满氢气只需3分钟,续驶里程里程达到500公里。

同时,在能源利用率上,氢燃料电池汽车也具有绝对的优势。目前,在传统燃油汽车中热效率技术做得最好的丰田,其热效率能达到40%。氢燃料电池汽车在能源利用上更高效,目前的技术能够达到50~70%之间,较高的技术通常都能做到60%以上的利用率。

这种便利性,即便是和传统的燃油车相比也不逞多让,更何况氢燃料燃烧后是水,没有任何污染,且氢气是宇宙中分布最为广泛的气体之一,资源取之不竭。

而氢燃料电池汽车已经不仅仅是实验室产品,早在2015年,现代汽车就在法国推广氢燃料电池车,目前巴黎拥有37辆现代汽车的氢燃料电池出租车,并拥有10万人以上的乘客使用量。可以说,通过这样的应用和认证,就证明了氢燃料电池车可以实现量产,而且能够确保顾客的安全以及舒适度。

在以往,氢燃料电池汽车最大的成本和安全问题,目前也已经得到了极大的改善。

在氢燃料电池汽车领域有着25年耕耘的丰田汽车,在短短的几年内,将氢燃料电池汽车的制造成本相比2008年降低了95%,而且这一比例仍然在提升。

2008年,一辆FCV(氢燃料电池车)造价成本高达1亿日元(折合人民币593.1万元,按当前汇率折算,下同)。目前,一辆Mirai(丰田于2014年12月推出全球首款真正意义上量产氢燃料电池轿车)在日本的售价为723.6万日元,除去日本政府的补贴,消费者只需支付约521万日元(约合人民币30.9万元),价格与丰田同级别的皇冠车型相差无几,已经进入了民用的价格区间。

除了成本大幅下降之外,在安全性方面,现代汽车的李记相提出:“老款FCEV版途胜已经通过了火灾、枪击、跌落等试验场景;燃料电池系统在感知到火灾危险时会在高压状态瞬间释放氢气,在大量高压氢气喷出时,环境氧气不足导致氢气无法充分燃烧,反而可以起到灭火的效果;针对储氢罐优化了整车结构,在80km/h追尾碰撞和50km/h刚性正碰的情况下,都能通过试验要求。”

此外,在技术不断进步,产业链不断完善的今天,氢气的价格也将出现快速下滑的趋势。

正是这种惊人的变化,让氢燃料电池车在全球的关注度骤然提升。

而中国在氢燃料电池领域虽然起步很早,但在这些年处于“踏空”状态。

为此,从今年开始,政府对纯电动、插电式混合动力汽车的财政补贴已经开始退坡,但对氢燃料电池的补贴持续到2020年。

2016年10月28日,中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会燃料电池分会在广东省云浮市联合举办“中国氢能与燃料电池产业高峰论坛”,隆重发布了《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》(以下简称《蓝皮书》)。

《蓝皮书》深入剖析了我国氢能产业基础设施的发展现状、存在的问题及发展前景,明确了我国氢能产业基础设施在近期(2016-2020年)、中期(2020-2030年)和远期(2030-2050年)三个阶段的发展目标和主要任务,首次提出了发展路线图,并就加快发展氢能产业基础设施提出了政策建议。

据《蓝皮书》路线图规划,到2020年,我国氢能产业基础设施发展将取得重大突破。其中,以能源形式利用的氢气产能规模将达到720亿m3;加氢站数量达到100座;燃料电池车辆达到10000辆;氢能轨道交通车辆达到50列;行业总产值达到3000亿元。到2030年,氢能产业将成为我国新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分,产业产值将突破10000亿元;加氢站数量达到1000座,燃料电池车辆保有量达到200万辆,高压氢气长输管道建设里程达到3000km,氢能产业基础设施技术标准体系完善程度迫近发达国家水平,氢能与燃料电池检验检测技术发展及服务平台建设形成对氢能产业发展的有效支撑。

今年9月,上海首个氢能源基础设施投资建设运营平台成立,在3至5年内建成“环上海加氢站走廊”。同月,上海发布《上海市燃料电池汽车发展规划》,规划到2020年上海将聚集超过100家燃料电池汽车相关企业,于2025年建成50座加氢站。

可以说,从目前来看,氢能源汽车是未来新能源车领域终极产品的最有利竞争者,也是环保的最佳选择方案之一。 

4、结语

世界各国都传出了停售燃油车的时间表,德国2030年、法国2040年、挪威2025年、荷兰2025年,甚至印度也要在2030年全面禁售燃油车。

这对新能源汽车领域是一个绝对的利好。在1-2年内,会出现一波普涨的格局,但在3年后,由于技术路线的不同,将会出现明显的分层。小商帮科技(公众号:xiaoshangbang)认为,钛酸锂相关技术的电池汽车成为主流的概率是非常大的。充电和续航问题将得到极大的改善,安全性能也将得到极大的提升。

属于钛酸锂电池的时代,应该在2020-2025年左右。从这个时候开始,基本上新能源汽车的使用便利度跟燃油车已经没有太大区别了。在这个阶段,新能源车销量出现爆发式增长的概率是非常高的。

而2020年开始,氢燃料电池汽车也将开始出现快速的商业化发展,并有望在2015~2030年之内,成为最主流的新能源车方案之一。

最后说一下钛酸锂和氢燃料电池的相关部分上市公司,供参考:

  • 钛酸锂概念:金浦钛业、中核钛白、佰利联、安纳达、天齐锂业、赣锋锂业;

  • 银隆概念:中集集团、京东

  • 氢燃料概念:大洋电机、雪人股份、德威新材、富瑞特装、雄韬股份等 

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