小型鋰電池是目前的主角?
備受矚目的特斯拉也有了新動向。2月26日的《日本經濟新聞》在頭版頭條報道稱,松下將與特斯拉共同在美國建設小型鋰離子電池新工廠,預定2017年投入使用,總投資額超過1000億日元。生產目標是每年生產可供50萬輛汽車使用的電池。
筆者預測,2020年全球的電動汽車約為600萬輛,其中EV的比例約為10%(60萬輛)。不過,從事EV用鋰離子電池業務的電池廠商除松下外還有很多。日產與NEC的合資公司Automotive Energy Supply Corporation(AESC)、杰士湯淺與三菱商事和三菱汽車的合資公司Lithium Energy Japan(LEJ),還有東芝、三星SDI和LG化學等,圍繞EV用鋰離子電池的競爭已經達到白熱化狀態。
再來看一下已經進入普及期的HEV用鋰離子電池,日本電池廠商方面,松下、松下與豐田的合資公司Primearth EV Energy(PEVE)、杰士湯淺與本田的合資公司Blue Energy、AESC以及日立車輛能源都構筑了穩固的地位。而韓國廠商在該領域陷入苦戰,這種格局是輕易無法推翻的。可以說,韓國廠商相應地把重心放在了EV和PHEV上。
三星SDI還決定在西安建設車載鋰離子電池工廠。到2020年,EV用鋰離子電池存在供過于求的風險,各電池廠商可能會像個人電腦等使用的小型鋰離子電池那樣陷入價格競爭。
另外,還有必要討論一下EV用鋰離子電池采用的技術。用于個人電腦等的小型鋰離子電池與面向EV開發的大型鋰離子電池之間存在競爭。主力汽車廠商的量產EV都采用專用的大型鋰離子電池,但拉動EV市場增長的特斯拉公司的獨特之處在于采用小型鋰離子電池。沿用消費類電池在成本方面占優勢,這種方式是可以理解的,但反過來看,小型鋰離子電池降低成本的余地比較小。
由于鋰離子電池對安全方面的要求非常嚴格,所以每個電池的控制系統極其重要,需要以個數而非電池尺寸為單位進行控制。對于特斯拉的Model S那樣配備7000多個小型鋰離子電池的系統,控制起來要比配備不到100個大型產品的系統更加復雜。2013年10月以后接連發生的Model S起火事故至今未能查明原因。
即使先不考慮特斯拉的EV能多大程度在市場上普及,松下的決定也一樣既是機會又是風險。筆者以前研發鋰離子電池時曾調查了車載鋰離子電池的應有形態。
之后,筆者在客觀的立場上經常能看到原松下陣營與原三洋陣營的觀點基本不一致的情況,二者合并成同一家公司后,在電池戰略方面也經常聽到意見不統一的聲音。目前在技術開發和戰略方面好像是原松下一方掌握主導權,因此導致原三洋相關業務的主要負責人紛紛離職。
FCV是終極環保車嗎?
FCV同樣是可能性與疑問并存。燃料電池車看上去確實可以說是零排放汽車,但從其整個生命周期來看,配備的氫燃料大部分是通過天然氣改質生產的,生產時會排放二氧化碳。同樣,為EV供應的電力在通過化石燃料發電過程中也排放二氧化碳。
將來需要構筑以零二氧化碳生成氫的工藝,并降低氫燃料的價格。當然,車身價格是個重要因素。在筆者離開本田的2004年,每輛FCV的價格高達1億多日元。10年后,大型汽車廠商計劃2015年投放市場的FCV雖然沒有公布具體售價,但估計可能在500萬~1000萬日元(約30萬~60萬元人民幣)的范圍內。
日本經濟產業省在2000年前后曾積極推進FCV并為開發提供支援。之后,因時機還不夠成熟,FCV開發熱潮一度中斷。
有觀點認為,建立量產體制可大幅降低成本,但也未必一定如此。促進氧與氫的反應的鉑催化劑就是個例子。以前,配備100kW燃料電池的汽車,每輛需要100g的鉑。之后各公司紛紛宣布通過研究開發大幅減少了鉑的用量,但并未公布具體數值。
假設用量削減了50%,變為50g,從鉑的實際價格來看,每輛車也需要20萬日元。如果FCV的量產擴大,鉑的價格可能不降反漲。這樣就只能寄希望于不依賴鉑的新型催化劑,不過,雖然進行了大量研究,目前這方面還沒有取得成果。
汽油車的尾氣排放控制催化劑的情況與此相同。筆者1978年剛進本田時才開始開發鉑-銠-鈀三元系催化劑。雖然可以應對尾氣排放規定,但由于催化劑必須一直使用這些元素,導致銠的價格暴漲,曾一度引起很大的騷動。燃料電池中的鉑催化劑性能較高,實現代替催化劑的困難非常大。
在燃料電池中,采用“固體高分子”的電解質膜是必不可少的部件,不過化學廠商已經開始量產,因此無望再通過FCV的量產效應降低其成本。所以,需要在考慮這些因素的基礎上,定量分析通過量產效應能將FCV的成本降到什么程度。
跟EV一樣,日本在FCV領域的開發實力同樣在全世界遙遙領先。這是因為日本大型汽車廠商以零部件企業的技術實力為基礎實施了開發投資,而且通過EV和HEV的開發成績確立了電動化技術。從FCV方面的專利來看,日本的實力也很強。
現代汽車也在開發FCV,不過與日本廠商相比,其影響力較低。因為現代汽車的開發起步較晚,而且韓國的零部件廠商的實力較弱。
日本能否笑到最后?
雖說如此,但2025年的ZEV規定要求大型汽車廠商將PHEV、EV和FCV三種汽車的銷售比例提高到15.4%。日本某大型汽車廠商的高管表示,“由于無法確定終極的環保車,因此需要全方位開發”,這是非常穩妥的戰略。
但從資源開發看,大型汽車廠商這樣做沒有問題,而中等規模的汽車廠商無法開發所有的技術。如果車輛電動化能取得進展,汽車行業的技術合作和授權提供等商業模式就會大幅增加。
除了日韓歐美市場外,今后中國市場也不容忽視。大眾和通用在中國汽車市場上如魚得水,日本廠商中,雖然日產一直在奮戰,但差距依然很大。通用及時設立尖端技術研究所,擴充了功能。
豐田和本田此前在中國市場上的影響力都不高。但今后兩公司均計劃在中國展開電動汽車的技術開發,并在當地生產車輛。為此正在擴大研究開發功能。如果考慮到電動化市場的擴大,今后日本廠商也有可能東山再起。
屆時存在的課題是各行業的協作方式。在中國開展業務的前提是與當地企業設立合資公司,資本比例方面也存在外國企業不得超過49%的限制。此外還存在其他方面的諸多制約,比如在中國市場的營銷、與政府機構建立關系、構建人脈網、構筑零部件的供應鏈、中國自己的鋰離子電池相關安全性評測標準的制定等,在這些限制下,考慮什么樣的商務模式和業務戰略最合適至關重要。
電動汽車普及的關鍵在于電池。放眼世界,能真正推進車載電池業務的只有日本和韓國。目前,日韓之間還存在技術差距,而且中美歐電池廠商的實力較弱。不過,在電池安全性相關的國際標準等方面,德國和法國等歐洲廠商正在積極活動。
日本究竟能否笑到最后?今后在各領域展開的競爭將受到關注。

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