純電動汽車市場的啟動晚于預期,車載電池廠商和電池材料廠商不得不改變業務計劃。歐洲雖然積極致力于該領域,但受金融危機影響,汽車市場表現低迷,EV市場未能如愿興起。雖然因大氣污染等環境問題各廠商對中國的EV市場寄予了厚望,但外資廠商的EV在中國市場上銷售困難,沒有一個通用的法則能夠用于中國。
盡管普及面臨困難,但尾氣和燃效相關的規定卻日益嚴格,因此汽車廠商除了向市場導入混合動力車外,還開始為原來的內燃機車配備怠速停止機構(ISS)。尤其是歐洲汽車廠商,開始使發動機啟動馬達和發電機(啟動發電機)實現48V化,并致力于比ISS車增加了制動能量回收裝置的簡易HEV“輕混合動力車”。車載電池廠商和電池材料廠商也將業務方向從EV領域轉向了HEV、ISS車和弱HEV。
實際上,目前已經有預測認為E V市場要在2020年以后才能擴大。據富士經濟介紹,未來幾年的市場規模不會比2012年的7萬輛擴大太多,預計2013年為9萬輛,2014年為10萬輛,2016年也只有17萬輛左右。
致力于EV的日產汽車,其EV“LEAF”(中國名:聆風)的累計銷量截至2013年1月剛剛超過5萬輛。但日產-雷諾集團制定的計劃是到2016年之前累計銷售150萬輛。為此,日產汽車與NEC的合資公司——Automotive Energy Supply構筑了每年供貨9萬輛EV所用電池的生產體制。另外,日產汽車還在英國和美國設立了每年最多可生產26萬輛(英國6萬輛,美國20萬輛)EV用電池的生產基地。目前的現狀是,電池的產能迅速提高,但實際的EV需求跟不上。
GS湯淺也因為EV電池業務而苦惱不已。該公司2012年度的產能為1090MWh(可供約6萬輛EV使用),原計劃將來擴大至最大2290MWh/年。但由于虧損額擴大,似乎也不得不改變計劃。
目光投向中國
在這種情況下,中國的EV市場備受期待。隨著大城市的空氣污染日益嚴重,中國的輕騎和摩托車推進了電動化,估計乘用車也將向EV的方向發展。不過,外資廠商在中國很難單獨投放EV。憑借LEAF先行一步的日產汽車就放棄了在中國銷售LEAF品牌,而是計劃2015年之前以中日合資公司——東風日產乘用車公司的“啟辰”品牌,在中國生產和銷售EV。
同樣,關于車載電池(高性能車載鋰離子充電電池)和主要電池材料(正極材料、電解液、隔膜)在中國的制造事宜,2012年1月中國出臺了外國企業的資本比例不得超過50%的規定,日本的電池廠商和電池材料廠商在中國的業務戰略也受到了考驗。
而且,在此前日本廠商一直擁有高份額的電池材料領域,最近份額也不斷降低,而中國和韓國廠商的份額逐年攀升。據矢野經濟研究所介紹,2011年與2008年相比,日本廠商的份額由62.7%減至46.6%,而中國廠商由14.0%增至23.9%,韓國廠商由11.8%增至20.6%。
據矢野經濟研究所首爾支社支社長稻垣佐知也介紹,在正極材料領域,韓國L&F公司的實力日益增強;負極材料領域,中國貝特瑞新能源材料和杉杉科技不斷發展壯大;電解液領域,中國張家港市國泰華榮化工新材料和韓國PANAX ETEC公司日漸崛起;隔膜領域,韓國SK Innovation和中國新鄉綠色新能源材料(Xinxiang Green New EnergyMaterial)等的存在感也越來越高。
混合動力成為主流
盡管發達國家的EV市場擴大前景并不明朗,但燃效規定從2015年前后開始將更加嚴格。在歐洲,2015年各廠商每輛汽車的平均CO2排放量為130g/km。另外還提出了更加嚴格的規定值,即2020年降到95g/km,估計電動汽車化勢在必行。
美國也打算強化C A F E ( 企業平均燃效)規定。計劃2016年之前將現在為27.5英里/加侖(約1 1 . 7 km/ h)的燃效提高到3 5 . 5英里/加侖(15.2km/L),2025年提高到54.5英里/加侖(約23.1km/L)針對規定的強化,汽車廠商為提高平均燃效,開始向市場投放HEV,并在原來的汽油車和柴油車中擴大了ISS的配備。另外,在強HEV和弱HEV的開發方面落后于日本廠商的歐洲廠商也開始致力于性價比高的48V弱HEV。
率先開發HEV的豐田宣布該公司2012年的年銷量終于突破了100萬輛。該公司的車載電池累計配備量已達到470萬個,其中大部分是鎳氫充電電池。
豐田為HEV“普銳斯á”的7座車配備了鋰離子充電電池,目前從Primearth EV Energy(PEVE)和松下(三洋電機)兩公司采購。預計今后鋰離子充電電池的配備量將增加。
同樣致力于HEV的本田計劃全面采用鋰離子充電電池。本田與GS湯淺的合資公司Blue Energy將把500萬個單元/年的生產體制擴大到1500萬個單元/年。以2013年推出的HEV“雅閣混合動力車”為首,預定2013年秋上市的新款“飛度混合動力車”
也計劃配備鋰離子充電電池。飛度是量販車型,因此有望實現較大的市場規模。
ISS車用電池
另外,為提高以往的汽油車和柴油車的燃效,汽車廠商還開始導入ISS。目前,通過在鉛酸蓄電池上并聯雙電層電容器或鋰離子充電電池等來提高性能的ISS已經開始導入市場。
馬自達2012年11月上市的新款“ATENZA”
就采用了日本貴彌功的雙電層電容器。另外,從鈴木2012年9月上市的新款“Wagon R”開始,新款“Spacia”及新款“ALTO ECO”等輕型車都采用了東芝的鋰離子充電電池。
松下集團能源公司車載電池業務部堿電池技術組組長川瀨龍二表示,“預計2020年ISS車的市場規模將由2012年的約1100萬輛擴大到約4800萬輛,我們開發的鎳氫充電電池有望實現擴銷”。
松下集團開發的系統的特點是,只需與鉛酸蓄電池并聯即可,無需DC-DC轉換器。而且,面向ISS車開發出了高溫特性出色的電池單元,因此可設置于發動機艙內。目前采用鋰離子充電電池的系統因溫度特性的問題,一直設置在車廂內。
該系統采用的鎳氫電池單元的形狀與松下為混合動力車量產的產品相同。為提高高溫特性,主要改良了電解液,由此可在與鉛酸蓄電池環境相同的75℃溫度范圍內利用。原來的HEV用電池單元在溫度超過60℃后,充電效率會大幅下降。
ISS的基本構成為串聯10個1號圓筒型電池單元。據松下集團介紹,在廣泛的SOC(充電狀態)范圍內,串聯10個鎳氫充電電池的系統與鉛酸蓄電池的充放電電壓基本一致,與目前已實現實用化的雙電層電容器,以及負極采用鈦酸鋰(LTO)的系統相比,有很大優勢。在60℃的環境下進行充放電循環加速試驗的結果顯示,僅利用鉛酸蓄電池時循環幾千次后就會劣化,而組合使用鎳氫充電電池的話,反復循環6萬8000多次仍足夠使用。
采用磷酸鐵鋰
GS湯淺和美國A123 Systems開發出了不與鉛酸蓄電池組合使用,而是取代12V鉛酸蓄電池的鋰離子充電電池模塊。兩公司均采用正極材料使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)的電池單元。
而A 1 2 3 S y s t e m s公司汽車營銷總監J e f fKesse表示,“從2013年開始將與德國戴姆勒共同啟動采用12V鋰離子充電電池模塊的新方案”(圖7)。A123 Systems稱,通過用鋰離子充電電池取代鉛酸蓄電池,可將重量減輕約14kg,能為減輕車體重量做出很大貢獻。
另外,A123 Systems還計劃提供48V鋰離子充電電池模塊。該公司表示,利用100V以上鋰離子充電電池模塊的HEV雖然能大幅提高燃效,但專用部件和耐壓部件成本高,難以實現高性價比。
而12V的ISS車或48V的弱HEV不但能將燃效提高10~15%,而且性價比非常高。

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