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交运设备:我国车用动力电池产业发展概况

发布时间:2018-09-13 来源:王佳 孟祥峰 责任编辑:wenwei

【导读】本文分析了我国动力电池产业的发展现状、趋势和问题,并提出了促进我国动力电池产业发展的建议。随着乘用车市场快速提升,磷酸铁锂电池配套占比由2016年的72.7%下降到2017年的49.6%,三元电池配套占比由2016年的22.4%提高到2017年的43.9%。动力电池企业研发创新能力持续增强,向下游合作拓展、向上游产业链延伸融合以及向国际化发展成为主流趋势,市场集中度不断提升,行业优胜劣汰开始加速,新型锂离子电池及固态电池等将加速发展。
 
与此同时,动力电池使用环节的管理体系亟待完善,结构性产能过剩风险突出,回收利用体系尚未形成,原材料供应可持续发展问题等亟待解决。建议政策端加强供给侧改革,加快建立回收利用体系,构建锂、钴等资源供给安全体系;企业端加强研发创新和智能制造能力建设,推动产业高质量发展,积极开拓国际市场。
 
根据汽车工业协会统计数据,2017年我国新能源汽车产销量分别达到79.4万辆和77.7万辆,同比增长达53.8%和53.3%。新能源汽车产业的快速发展直接带动了我国动力电池产业的发展,2017年动力电池配套量达364亿Wh,同比增长30%,占全球配套量的62.7%,产业规模继续保持国际领先,但仍存在诸多问题亟待解决。本文旨在通过研究分析我国动力电池产业发展现状、发展趋势和面临的问题,提出相关对策建议,为我国新能源汽车产业的发展提供支撑。
 
一 我国动力电池产业的发展现状
 
2017年我国动力电池政策体系不断完善,动力电池市场规模继续保持全球领先。磷酸铁锂电池配套量和客车配套比例出现下降,三元电池配套量以及乘用车、专用车配套比例大幅提升。同时,我国动力电池行业优胜劣汰不断加速、研发创新能力不断增强、技术水平大幅提升。
 
(一)政策体系不断完善,覆盖研发到回收全产业链环节
 
2009年至今我国出台了一系列动力电池相关政策,已经建立了较为完善的政策体系,涵盖了从研发、生产、销售、使用到回收利用的全产业链环节,为保障动力电池行业健康有序发展提供了强有力的支撑。财政部等四部委于2016年12月发布《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,将补贴标准与动力电池技术水平直接挂钩。工信部等四部委于2017年3月发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》,明确了发展方向、发展目标、主要任务和保障措施,成为近期指导我国动力电池产业发展的行动纲要。工信部等七部门于2018年1月发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,推动我国动力电池全生命周期管理。财政部等四部委于2018年2月发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,进一步提升了动力电池技术指标要求(见表1)。
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
表1 动力电池相关政策情况
 
(二)市场规模全球领先,三元材料电池配套量大幅提升
 
2017年我国动力电池配套量占全球动力电池配套量的62.7%,市场规模继续保持全球领先。磷酸铁锂电池和三元电池是应用的主流。2017年磷酸铁锂电池配套量约180.3亿Wh,同比下降11.2%,市场占比由2016年的72.7%降低至49.6%。三元电池配套量大幅提升至159.7亿Wh,同比增长达155.1%,市场占比由2016年的22.4%提升至43.9%。锰酸锂电池、钛酸锂电池、多元复合锂电池、镍氢电池和超级电容器配套量较少,配套总量约23.5亿Wh,市场占比仅6.5%。其中锰酸锂电池配套量约15.4亿Wh,同比增长约61.1%,市场占比由2016年的3.4%提升至4.2%。钛酸锂电池配套量约5.7亿Wh,同比增长约81.8%,市场占比由2016年的1.1%提升至1.6%。多元复合锂电池、镍氢电池和超级电容器的配套总量约2.4亿Wh,市场占比仅0.7%(见图1、图2)。
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
图1 2016~2017年不同种类动力电池配套量
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
图2 2016年、2017年不同种类动力电池配套量占比
 
(三)车型结构发生变化,乘用车和专用车配套比例增加
 
2017年客车配套量下降,乘用车和专用车配套量大幅提升。动力电池主要应用于纯电动客车、纯电动乘用车和纯电动专用车上,配套量约341.2亿Wh,占配套总量的93.9%。其中纯电动客车配套量约136.0亿Wh,同比降低约10.9%,市场占比由54.7%降低至37.4%。纯电动乘用车配套量大幅增长至121.5亿Wh,同比增长约51.5%,市场占比由28.7%增长至33.5%。纯电动专用车配套量大幅增长至83.7亿Wh,同比增长约169.1%,市场占比由11.1%增长至23.0%。插电式乘用车和客车配套量较少,配套量约22.1亿Wh,仅占配套总量的6.1%。其中插电式乘用车配套量约15.2亿Wh,同比增长约47.6%,市场占比由3.7%增长至4.2%。插电式客车配套量约6.9亿Wh,同比增长约40.8%,市场占比由1.7%增长至1.9%(见图3、图4)。
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
图3 2016年、2017年不同车型动力电池配套量对比
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
图4 2016年、2017年不同车型动力电池配套量占比
 
(四)技术路线逐渐明晰,各车型配套动力电池各有侧重
 
我国动力电池技术路线逐渐明确。磷酸铁锂电池由于安全性好、寿命长得到广泛应用,尤其是在纯电动客车上成为绝对主流,在其他新能源汽车上也占有一定份额。三元电池由于能量密度高,是乘用车和专用车的首选。2017年纯电动客车搭载动力电池主要为磷酸铁锂电池,占比约92.8%。纯电动乘用车搭载动力电池主要为三元电池和磷酸铁锂电池,占比分别为73.6%和23.8%。纯电动专用车搭载动力电池主要为三元电池和磷酸铁锂电池,占比分别为66.7%和26.2%。插电式乘用车搭载动力电池主要为三元电池,占比约92.9%。插电式客车搭载动力电池主要为锰酸锂电池和磷酸铁锂电池,占比分别为67.7%和32.2%(见图5)。
 
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
图5 2017年不同车型搭载动力电池类型占比
 
(五)行业优胜劣汰快速,一超多强的竞争格局初步形成
 
2016年财政部等四部委发布《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,对采用高技术水平动力电池的车型给予更多补贴,有效促进了动力电池技术进步和企业优胜劣汰。我国动力电池单体企业数量由2016年底的140多家减少到2017年底的近110家。2017年前10家单体企业累计配套量约268.5亿Wh,市场占比约73.8%。宁德时代和比亚迪配套量大幅领先,分别达105.3亿Wh和56.5亿Wh,宁德时代市场占比由2016年的20.0%提升至2017年的29.0%,比亚迪市场占比则由2016年的26.4%降低到2017年的15.5%。配套量超过1亿Wh的单体企业约40家,配套总量约350.0亿Wh,市占比超过96.5%,而其余70多家单体企业总的市场占比仅为3.5%(见表2)。
 
表2 2017年动力电池单体企业配套量排名
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
资料来源:中汽中心政策研究中心根据合格证数据统计分析。
表2 2017年动力电池单体企业配套量排名
 
(六)技术水平大幅提升,但产业国际竞争力仍待增强
 
我国动力电池技术进步明显,批量装车的三元电池单体能量密度最高达到230Wh/kg,系统能量密度最高超过150Wh/kg,系统价格降低到1400元/kWh左右。2017年我国宁德时代、比亚迪等7家企业进入全球动力电池销售前10名,这些企业正在加快进入全球新能源汽车关键零部件供应链,其中宁德时代已经成功进入大众、宝马等国际跨国车企的配套体系,成为全球知名的动力电池供应商(见表3)。但整体来看,我国动力电池产业在基础研发、前沿技术研发、生产制造管理、质量管理体系等方面,与国际先进水平相比仍存在不小差距。
 
表3 2017年全球动力电池企业销量排行榜
交运设备:我国车用动力电池产业发展概况
资料来源:EVTank,中汽中心政策研究中心整理。
表3 2017年全球动力电池企业销量排行榜
 
二 我国动力电池产业的发展趋势
 
随着动力电池技术进步、成本降低及市场规模扩大,动力电池产业将逐渐由追求量的增长转变为更加注重质的发展。动力电池产业竞争将日益激烈,向下游合作拓展、向上游产业链延伸融合以及向国际化发展成为主流趋势,行业洗牌和整合的步伐将不断加快,新型锂离子电池及固态电池等新技术体系革命将加速进行。
 
(一)财政补贴加速退坡,行业洗牌和整合不可避免
 
随着产业规模的快速增长,财政补贴也在加速退坡,我国动力电池产业盈利能力明显下降。由于我国动力电池企业数量众多,产品质量参差不齐,结构性产能过剩风险突显,在市场竞争下,行业洗牌和整合不可避免。为应对日益严峻的竞争压力,目前主要动力电池企业形成了与整车企业合资合作和产业链整合的发展模式,如国轩入股北汽新能源,宁德时代与上汽成立合资公司,比亚迪开始对外销售电池,多家电池企业开始自产锂电原材料。
 
(二)汽车产业生态变革,电池企业的市场地位提升
 
在传统燃油汽车产业格局中,整车企业掌握着终端产品定位和技术发展方向,反向输入上游零部件企业以开发满足整车技术要求的产品,以发动机为代表的关键零部件企业很难独立通过产品研发、规模化生产发展壮大,形成挑战整车企业地位的市场主体。汽车电动化对汽车产业的影响,表面上看是一次汽车驱动系统的技术变革,从长期影响来看,电动化和模块化将改变汽车生产的传统分工模式,产业组织形态将发生革命性变化。随着汽车电动化的推进,动力电池等零部件企业通过掌握产品的设计和标准制定,接受不同品牌整车企业的订单,大力推进产品标准化、通用化和模块化。随着标准化的推进和模块化生产方式的确立,垂直型分工的组织形态将逐步被打破,水平型分工将逐步取得主导地位。模块化的动力电池等关键零部件企业将取代整车企业获得核心产品的话语权,形成具有独立市场地位的重要产业主体。
 
(三)技术水平快速提升,新型锂离子电池将实现量产
 
我国动力电池技术水平进步明显,与全球知名领先企业产品差距进一步缩小。目前国外主流车型配套的电池系统能量密度已超过130Wh/kg,部分车型达到140~150Wh/kg,国内电池系统能量密度基本达到国际先进水平。安全性是动力电池最重要也是最基本的要求,清华大学、宁德时代等高校及企业不断加大安全性研究,通过原材料改性、提高产品一致性、组装结构设计、可靠性设计、防碰撞轻量化设计、电池包定位锁紧技术等提升动力电池安全性,为高能量密度、高安全性新型锂离子电池产业化奠定基础。
 
(四)技术革新加速进行,固态电池成为研发热点
 
我国中长期的动力电池技术是发展锂硫电池、金属空气电池、固态电池等新体系电池。锂硫电池目前主要存在硫溶解流失、循环稳定性差等问题,而且体积能量密度低限制了其在乘用车上的应用。锂空气电池需要解决放电性能、能量效率、催化剂、空气电极设计等一系列问题,和燃料电池相比不具备竞争优势。固态电池具有安全性高、能量密度高、正极材料选择范围宽等优点,是最具产业化前景的新体系电池。目前全球范围内有数十家企业、科研院所等致力于开发固态电池,法国博洛雷、日本丰田、韩国三星等企业处于世界领先位置,其中法国博洛雷研发的固态电池已经实现商业化示范应用,但技术成熟度仍待提高。我国目前还未有规模化的应用案例,但宁德时代、中航锂电、万向、北京卫蓝新能源、赣锋锂业等企业都在加大研发及产业化投入。随着固/固界面稳定性、循环寿命、温度适应性、制造成本等问题的解决,固态电池有望加速应用。
 
三 我国动力电池产业存在的问题
 
在全球汽车产业电动化、能源分布式产业发展的趋势中,我国动力电池产业存在多方面发展机遇,但在使用环节管理体系、产业结构、研发制造、国际化发展、回收利用、资源布局等方面还存在诸多问题。动力电池使用环节的管理体系亟待完善,结构性产能过剩风险突出,回收利用体系尚未形成,原材料供应可持续发展问题亟待解决。
 
(一)使用环节管理体系亟待完善
 
国家现有的政策措施主要是刺激新能源汽车的推广,但随着保有量的快速增长,使用环节的管理体系急需完善。例如,目前基于传统汽车特性的机动车安全检验制度,无论是检验周期还是检验项目都不能完全适用于新能源汽车,尤其是针对高压电气安全、动力电池安全等检验项目的缺失,大大增加了新能源汽车使用环节的安全隐患。新能源汽车使用环节成本低,因此很多被用于公交、出租、网约车等重度使用领域,但由于缺乏适用于动力电池技术水平的强制报废规定,有些车辆性能衰退严重却无法报废(国有资产处置问题),也有些车超期服役存在严重隐患。现有的车辆保险制度,对新能源汽车也不能完全适用,行业缺乏动力电池带来的新能源汽车事故危害、维修成本等系统研究。现有的二手车残值评估体系及专业人员缺乏,难以对动力电池的剩余能量及健康状态进行科学评价,导致二手新能源汽车残值难以评定。
 
(二)结构性产能过剩风险凸显
 
2015年以来,我国动力电池产业投资快速加大,动力电池产能从2015年底的400亿Wh,快速提升到2017年底的2000亿Wh,已大大超过未来几年的市场需求。按照2017年动力电池配套量364亿Wh计算,我国动力电池的产能利用率仅18.2%。目前多数企业的研发创新能力不足、产品质量控制和一致性水平较差,设备工艺在技术快速发展期可能存在“投产即落伍”的风险,真正能够进入国际主流汽车零部件供应商体系的优质产品仍然供不应求,呈现出结构性的产能过剩。
 
(三)回收利用体系尚未形成
 
随着我国新能源汽车保有量的快速增长,动力电池的报废量也将随之增长。动力电池梯次利用和资源回收利用与生态环境保护息息相关,是动力电池全生命周期价值链的重要环节,是新能源汽车产业链的重要组成部分。
做好动力电池梯次利用与材料回收即能满足降级技术要求的场景应用,又能够减少资源浪费,还能为动力电池生产制造提供有价值的再生材料资源。我国动力电池回收利用政策管理体系正在建立,但缺少相关激励和制约措施,目前尚未形成能够落地的回收利用体制机制,另外回收利用技术水平有待提升,有关标准和管理制度也有待进一步完善。
 
(四)锂钴等金属资源严重匮乏
 
随着新能源汽车的快速增长和部分国家宣布燃油车禁售时间表,行业普遍认为未来动力电池市场空间巨大,世界各地的锂矿、钴矿资源也随之炙手可热,可以说谁掌握了上游资源,谁就掌握了未来竞争的主动权。我国锂资源占全球的24%,但资源禀赋和产业竞争力较差,盐湖资源多位于高海拔、环境恶劣、工业基础薄弱地带,开采难度大,不同盐湖成分差异较大,提锂技术通用性差,导致我国锂资源对外依存度超70%。我国是钴资源的最大消费国,但钴资源储量仅占世界总储量的1%左右,对外依存度长期保持在80%~90%。近两年,锂、钴价格快速上涨已成为阻碍动力电池成本下降的重要因素。总体看来,我国的锂、钴等资源供应仍存在潜在风险,可能会影响我国动力电池产业的发展、威胁我国资源安全。
 
四 对我国动力电池产业发展的建议
 
在保证动力电池市场健康持续发展的前提下,建议重点从产业供给侧入手,推进政府管理方式创新,推动产业高质量发展,加强动力电池研发创新和智能制造能力建设,鼓励企业积极开拓国际市场,加快建立动力电池回收利用体系,构建锂、钴等资源供给的安全体系。
 
(一)推进政府管理方式创新,推动产业高质量发展
 
一是优化事前管理。根据行业技术进步和发展情况,不断完善动力电池产品的安全准入标准、产品耐久可靠性测试评价标准,加快制定回收利用相关政策和标准,建立动力电池产能预警机制,引导产业理性投资和发展。二是加强事中事后监管。研究适用于动力电池特性的新能源汽车安全检验制度、强制报废制度,引导生产销售企业建立维护保养制度,确保使用安全。加强产品质量和生产一致性监管,打击虚假承诺、弄虚作假现象,明确动力电池三包责任等,保障消费者权益。
 
(二)大力提升产品技术水平,积极开拓国际市场
 
一是加强研发创新能力建设。动力电池企业发展方式需要从盲目的产能扩张转到提质增效上来,坚持依靠科技创新,加快新型锂离子电池和新体系电池的研究开发进程,促进动力电池技术实现革命性突破。二是加快实现动力电池的智能制造。通过加强动力电池生产制造的信息化、网络化、智能化建设,保证动力电池制造的高安全性、高合格率、低成本和可追溯性。三是促进企业兼并重组和“走出去”。充分利用新能源汽车补贴政策的撬动作用,提高产业集中度,鼓励企业实施走出去战略,布局上游矿产资源和在海外建厂。
 
(三)加快建设回收利用体系,推动形成产业闭环
 
一是加快建立回收利用体系。贯彻落实《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,充分发挥市场作用,加快推行实施生产者责任延伸制度、实施信息溯源管理、加强标准体系建设、推进试点工作、营造良好发展环境。二是加大对回收利用技术和装备的研发支持。通过科技专项支持回收利用产学研用合作,加快拆解回收等技术的前瞻性研究和退役动力电池性能评价技术研究,攻克回收利用成套装备技术,推动回收利用技术进步。三是利用经济杠杆研究制定回收利用政策,培养壮大回收利用产业规模,推动建立回收利用的市场化机制,形成从动力电池生产到回收利用的产业闭环。
 
(四)构建资源供给安全体系,合理布局全球资源
 
一是加强锂钴资源布局。制定中长期资源规划,把锂、镍、钴等作为战略资源,支持国内企业加快“走出去”步伐,通过并购、参股等多种合作方式,参与全球锂、钴等资源配置。加强市场监管,引导价格理性回归。二是统筹规划和合理开发资源。加强各政府部门衔接和政策协同,按照开发和保护相结合的原则,统筹规划,分区施策,合理开发锂、钴等资源。三是加大力度支持提锂技术研发。通过国家专项支持骨干企业和科研院所建立工程技术研究中心,开展盐湖和锂云母等工程化技术攻关。
 
五 总结
 
本文详细分析了我国动力电池产业的发展现状,并从产业和技术两个角度分析了我国动力电池产业的发展趋势,深入剖析了我国动力电池在使用环节管理体系、产业结构、研发制造、国际化发展、回收利用、资源布局等方面存在的问题,最后提出促进我国动力电池产业发展的建议。我国动力电池市场需求巨大,但行业竞争日益激烈,行业洗牌和整合正在进行,市场将进一步向优势企业集中。在产业发展的过程中,动力电池企业必须将产品质量和安全性放到首位,不断加强动力电池研发创新和智能制造能力建设,只有拥有足够资金支撑、产品研发及制造能力强大、对市场快速反应的企业才能在未来激烈的市场竞争中存活下来。
 
 
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