中大業翔徐博:電動自行車鋰電池產業現狀分析材料


隨著節能與環保問題的日益突出,綠色交通工具已成為人們普遍關注和各國大力支持的對象。電動自行車具備質量輕、速度低、售價低廉、省時省力、綠色環保等突出優點,市場前景已被普遍看好。再加上我國歷年來一直是自行車的生產、消費和外貿出口大國,自行車產業長期保持良好穩定發展勢頭,關聯產業的配套支持更有助于推動電動自行車的快速興起。
目前電動自行車絕大部分仍采用的是鉛酸蓄電池,該電池在能量密度、工作電壓、使用壽命等方面缺點明顯,且存在嚴重的不可逆環境污染風險,已遭到各國嚴格使用限制。與之相比,鋰離子電池無論在電性能上還是綠色環保上均具有明顯競爭優勢,且隨著政府對全國范圍內鉛酸蓄電池行業的有力整治,二者制造成本差距已大大縮小。另一方面,近幾年來,政府對超標電動車加強了管理,這進一步推動了電動車的輕量化發展趨勢,在這一背景下,鋰電自行車輕便、小巧的優勢得以充分體現,更容易得到市場普及。因此鋰離子電池大有在電動自行車市場領域取代傳統鉛酸電池、占據頭把座椅之勢。據報道,2006 年中國鋰電自行車的產銷量還僅停留在 5 萬輛左右, 而2011 年這一數值已接近 50 萬輛,未來幾年內有望突破百萬輛,由此可見該產業的發展速度之快。
然而,電動自行車用鋰離子電池產業在快速發展的同時,也存在一些不可回避的制約性問題,這主要可概括為以下兩個方面:
1、電池組整體質量性能不夠穩定
消費者經常遇到這樣的問題:剛買回的鋰電自行車各方面運行狀況良好,但一旦使用上幾個月之后,車子性能感覺有明顯下降,如續行里程、起步速度等,嚴重時電動車完全無法騎行,甚至出現安全事故。電池組經返修檢查分析,發現主要有以下幾個方面原因:要么是各單體電池性能差異性較大、無法保證充放電過程的一致性同步,從而影響到電池組整體性能的發揮;要么是電池組 PACK 連接處發生松動,由此增大了電池組整體阻抗,導致倍率性能變差;要么是電源保護板發生了異常故障,其不但沒起到保護電池的作用,反而損害了電池性能,甚至直接引起電池組斷路、無法正常充放電。而事實上,拆卸下來的單顆電池往往沒有什么異常,性能上仍能滿足使用要求。
因此,電池的性能指標高低不是問題的關鍵癥結,欲解決上述問題,確保電池組整體質量的穩定性和可靠性,需有針對性的從以下三條途徑入手:(1)進一步提升電池加工制造水平,實現批量化生產工藝的穩定可控,以確保單體電池性能的一致性與穩定性;(2)進一步攻關電池分選及成組配對技術,同時加強 PACK 技術工藝控制,以確保電池組合性能的有效發揮;(3)進一步開發更為安全可靠的電源保護板技術,加強電池組的外部保護控制,以有效降低電池組的成品故障率。
2、電池組整體成本價格仍然偏高
目前,鋰電自行車價格普遍比鉛酸自行車高出數百元,造成這一現象的根本原因在于鋰電池組的成本一直居高不下。雖然鉛酸電池的行業整頓和鋰電市場規模的擴大逐漸縮小了二者的價格差距,但現有鋰電自行車價格離消費者的心里可接受價位仍有一定距離,成本能否得到進一步下降是生產企業能否搶占到市場先機的關鍵因素。
鋰離子電池應用于電動自行車的時間并不長,生產鋰電自行車的技術門檻相對較高,這是導致電池價格成本偏高的一方面原因,但電池成本根本上是由所使用的原材料成本所控制。長期以來,高水平關鍵電池原材料技術基本掌握在發達國家手上(如磷酸鐵鋰、隔膜等),這些國家對材料出口設置重重貿易壟斷和限制,導致材料價格高昂,國內很多企業無力承擔,這嚴重制約了其規模化的發展。
近幾年來,隨著國家產業政策的大力扶持和國內材料制備水平的不斷提高,部分電池材料已實現了國產化。與國外相比,國產原材料最大的優勢在于價格低廉,然而,多數廠家的產品性能水平可以與國外產品接近,但一旦批量化供貨,產品質量缺乏穩定性與一致性,目前只有少數廠家的產品能同時具備高指標性能與高穩定質量兩方面條件,因此對國產材料需要進行慎重的評估選擇。另一方面,由于各家材料產品的組成、結構、性能相差很大,加工應用工藝各不相同,即使選擇對了一款材料,還需學會如何有針對性的用好這款材料,對材料調配工藝的開發和掌握也是非常重要。因此, 為有效降低電池成本,需要在對材料結構性能有充分理論理解和對國產各家材料有豐富應用經驗的基礎上,合理的去選擇和使用國產高水平原材料。
當然,通過合理優化電池加工工藝、合理選擇加工制造設備、合理配置崗位操作人員以及逐步放大企業產能規模等途徑,也可以從另一個角度一定程度上降低電池的加工制造成本。
綜上所述,鋰電池質量性能的不穩定性以及成本偏高的劣勢,成為目前制約其在電動自行車市場領域應用、影響鋰電自行車普及率的主要因素。進一步提升電池質量與降低電池成本是電動自行車用鋰離子電池技術未來幾年內的主要發展趨勢。