電動(dòng)車電池是關(guān)鍵日韓中技術(shù)暫時(shí)領(lǐng)先

　　電動(dòng)車的熱潮方興未艾，而且看來(lái)一點(diǎn)都沒(méi)有因?yàn)榈滋芈绍囌沟慕Y(jié)束而有所冷卻！其中電動(dòng)車上所用的充電電池又是電動(dòng)車發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。為此，日本一些汽車商紛紛與傳統(tǒng)的電池技術(shù)強(qiáng)勢(shì)廠商或合作或參股，例如豐田(TOYOTA)與老搭檔松下，日產(chǎn)與NEC等進(jìn)行戰(zhàn)略合作開(kāi)發(fā)車用充電電池或稱二次電池。那么，在世界(Mondi)各大汽車廠商都把發(fā)展電動(dòng)車作為公司未來(lái)(Futura)發(fā)展戰(zhàn)略的當(dāng)前，全球車用電池技術(shù)的格局又是如何呢？它將怎樣影響到全球汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)(Futura)的版圖變遷？其中我們最為關(guān)心的比亞迪鐵電池技術(shù)又處于一個(gè)怎樣的位置呢？讓我們一起看看資深電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)分析師HUNTET HSU的精到深入的分析和介紹。

　　電子化乃汽車潮流 電動(dòng)車前景廣闊

　　美國(guó)通用集團(tuán)在2008年藉百年廠慶的時(shí)刻，正式推出量產(chǎn)版本的雪佛蘭(Chevrolet)Volt以開(kāi)啟全新的電動(dòng)車紀(jì)元。隨著消費(fèi)者的環(huán)保意識(shí)日益加深，同屬通用集團(tuán)旗下的德國(guó)品牌歐寶(OPEL)也宣布在2009年日內(nèi)瓦車展上，推出名為“Ampera”的全新電動(dòng)車款。采用五門四座設(shè)定的Ampera，事實(shí)上與雪佛蘭(Chevrolet)Volt有相當(dāng)?shù)南嗨瞥潭龋撼�了狹長(zhǎng)后掠的頭燈線條雷同外，Ampera采用了窄幅的水箱護(hù)罩，同時(shí)頭燈下緣也加入類似同廠Flextreme概念車的進(jìn)氣柵設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)動(dòng)感前衛(wèi)的設(shè)計(jì)風(fēng)格。動(dòng)力方面，Ampera搭載通用集團(tuán)的Voltec動(dòng)力系統(tǒng)，車主可藉由230V交流電源進(jìn)行充電，在鋰電池模組滿電的情況下，Ampera可提供60公里的續(xù)航距離；而欲駕駛更遠(yuǎn)的路途，Ampera所搭載的小型內(nèi)燃機(jī)引擎，也能持續(xù)產(chǎn)生電力，以提供更長(zhǎng)途的續(xù)航能力。

　　身為資本市場(chǎng)(Rialto)上最早一批關(guān)注電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的研究人員之一，我已利用上次的機(jī)會(huì)對(duì)電動(dòng)車的技術(shù)瓶頸做了初步的剖析。這次我將介紹電動(dòng)車的關(guān)鍵核心零組件：車用充電（二次）電池！由于車用電子應(yīng)用的高速(High Speed)發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機(jī)械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導(dǎo)體、電子、通信等技術(shù)的整合式平臺(tái)。2004年每輛新車在電子產(chǎn)品的支出為1518美元，更有人預(yù)估隨著機(jī)電整合技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品的成本未來(lái)(Futura)有望達(dá)到車輛成本的40％。

　　由于車用電子應(yīng)用的高速(High Speed)發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機(jī)械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導(dǎo)體、電子、通信等技術(shù)的整合式平臺(tái)

　　對(duì)應(yīng)車輛高度電子化的趨勢(shì)，汽車產(chǎn)業(yè)推動(dòng)42V 或42V/14V 電力系統(tǒng)的力度也逐漸加快。汽車電子系統(tǒng)對(duì)電力的需求從現(xiàn)在到2030 年將保持每年5~8%的速度(Tempo)增長(zhǎng)，在過(guò)渡階段42V/14V 電力系統(tǒng)有望成為新世代車輛電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)外高級(jí)轎車電子產(chǎn)品需要的線束超過(guò)2000條、各種控制器件的連接點(diǎn)超過(guò)4000 個(gè)、線束總長(zhǎng)度超過(guò)4000 米、重量大于40 公斤。未來(lái)(Futura)改用42V電力系統(tǒng)之后，現(xiàn)有主流導(dǎo)線截面積由0.5~1.5mm降低為0.35mm。提高車內(nèi)電壓所帶來(lái)的好處表現(xiàn)在：（1）相同功率下，導(dǎo)線流過(guò)的電流要小，降低每歐姆導(dǎo)線的損耗，油耗可因此降低10~20%；(2)導(dǎo)線節(jié)省出來(lái)的空間可以添加新的電子系統(tǒng)功能；（3）采用鋁線代替銅線，尺寸得以更加縮小；（4）符合混合動(dòng)力車輛發(fā)展的需要。隨著車輛進(jìn)入42V電力系統(tǒng)時(shí)代，對(duì)電能儲(chǔ)存媒介/電池的需求也將進(jìn)一步提升。

　　電動(dòng)車技術(shù)誰(shuí)主沉浮 日韓中暫時(shí)領(lǐng)跑世界(Mondi)

　　2006年全球電池市場(chǎng)(Rialto)（未含低階鋅錳干電池）為540億美元，未來(lái)(Futura)4年將以每年6.9％的復(fù)合成長(zhǎng)率穩(wěn)定增加。電池的使用范圍已由過(guò)去的手電筒、收音機(jī)、汽車和摩托車的啟動(dòng)電源發(fā)展到現(xiàn)在的40-50種用途，可說(shuō)是人類社會(huì)必不可少的電能來(lái)源。車用電池的需求占電池市場(chǎng)(Rialto)總需求的三分之一以上（34.2％，如圖一所示），年成長(zhǎng)幅度更將由目前的2.1％（2007年）上升至9.2％（2010年）。被視為混合動(dòng)力車輛關(guān)鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長(zhǎng)81％）及超級(jí)電容（成長(zhǎng)120％）有望在未來(lái)(Futura)5年實(shí)現(xiàn)高速(High Speed)成長(zhǎng)。

　　自從1800年Alessandro Volta發(fā)明世界(Mondi)上第一個(gè)電池，1859年Gaston Plante 發(fā)明可充電的鉛酸電池后，工程師就沒(méi)有停止過(guò)尋找更好儲(chǔ)能方式的努力�；瘜W(xué)電池依據(jù)電池可充電與否的特性，又分為“一次電池”與“二次電池”兩大類。一次電池包括市面上常見(jiàn)的堿性電池、水銀電池，以及錳干電池、氧化銀電池、鋰電池與空氣電池等，二次電池則為目前可攜式電子產(chǎn)品的應(yīng)用大宗，包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池與鋰離子電池、鋰高分子電池及超級(jí)電容等。1990年鋰離子電池問(wèn)世、并于1991年完成商用化，采用凝膠聚合物電解質(zhì)為隔膜和電解質(zhì)聚合物的鋰離子電池則于1995年推出并于1999年商用化。不過(guò)鋰離子電池的封裝始終存有安全性顧慮。

　　被視為混合動(dòng)力車輛關(guān)鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長(zhǎng)81％）及超級(jí)電容（成長(zhǎng)120％）有望在未來(lái)(Futura)5年實(shí)現(xiàn)高速(High Speed)成長(zhǎng)

　　要探討車用電池未來(lái)(Futura)趨勢(shì)，可從兩方向出發(fā)：擁有充電與放電功能的二次電池與提供動(dòng)力的電化學(xué)電池，前者過(guò)去的主流為鉛酸電池，但由于混合動(dòng)力車型對(duì)二次電池的性能要求大幅提高。Ni-MH（鎳氫電池）由于較優(yōu)秀的性價(jià)比與安全性（相對(duì)于鋰離子電池）而且具有能量密度高、功率密度高、可快速充放電、回圈壽命長(zhǎng)以及無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、可免維護(hù)、使用完全等特點(diǎn)，被稱為“綠色電池”。Ni-MH電池的能量密度是鎳鎘電池的1.5～2倍，充放電時(shí)無(wú)記憶效應(yīng)、低溫特性好、綜合性能優(yōu)于鎳鎘電池，又無(wú)鎳鎘電池的廢電池處理問(wèn)題。目前市面上多數(shù)混合動(dòng)力車型皆選擇鎳氫電池作為儲(chǔ)存回收能量的媒介。未來(lái)(Futura)倘若鋰電池成本及安全性能符合車用要求，逐漸取代鎳氫電池的趨勢(shì)幾可確定。

　　許多行業(yè)內(nèi)人士迫不及待希望能夠拆解BYD F3DM進(jìn)行研究

　　目前全球鋰離子/鋰高分子電池市場(chǎng)(Rialto)的廠商主要集中在亞洲地區(qū)，日、韓、中國(guó)大陸與中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)廠商分食市場(chǎng)(Rialto)大餅，其中掌握技術(shù)優(yōu)勢(shì)的日本廠商占據(jù)80-90%的市場(chǎng)(Rialto)份額，霸主地位屹立不搖。日本廠商發(fā)展鋰離子/鋰高分子的歷史最悠久、技術(shù)與品質(zhì)的穩(wěn)定性在業(yè)界均處于領(lǐng)先地位，技術(shù)復(fù)制自日本的韓國(guó)廠商則因?yàn)楸澈笥腥�星、LG等大廠支持，亦有不錯(cuò)的成績(jī)。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及隔膜組成，因正、負(fù)極及電解質(zhì)材料不同而冠以不同名稱。目前市場(chǎng)(Rialto)上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰（LiCoO2），另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料的鋰離子電池，這兩種都已在手持式電子產(chǎn)品中相當(dāng)普及。

　　截至目前為止，鐵鋰電池仍未能大規(guī)模商用化

　　鋰離子電池正極材料的價(jià)格與原料金屬的價(jià)格行情一致，其中以鈷（Co）最為稀缺，鎳（Ni）、錳（Mn）較為便宜，但其價(jià)格也大幅制約電動(dòng)車降低成本以達(dá)到普及化的可能性。目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極的鋰離子電池，原因在于鐵砂的價(jià)格大大低于其他稀有金屬。磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池的4-5倍，還有高于鋰電池8-10倍的高放電功率(可瞬間產(chǎn)生大電流)，加上同樣能量密度下的整體重量較鋰電池減少30-50%等特性，讓它被視為最合適需要大扭力的電動(dòng)車輛所使用的二次電池技術(shù)。據(jù)傳這也是世界(Mondi)股神沃倫·巴菲特（Warren Buffett）看上比亞迪車廠并入股的重要原因，不過(guò)關(guān)于比亞迪技術(shù)團(tuán)隊(duì)所擁有的“鐵電池”技術(shù)內(nèi)容，目前仍在產(chǎn)業(yè)界及投資圈內(nèi)引起巨大的爭(zhēng)議，其謎底恐怕要等到F3DM正式量產(chǎn)面向消費(fèi)者時(shí)才能略知一二，日后我也會(huì)將這背后錯(cuò)綜復(fù)雜的專利糾紛專門撰文說(shuō)明。

　　鐵鋰電池背后有著背后錯(cuò)綜復(fù)雜的專利糾紛

　　難道除了鋰離子電池，就沒(méi)有其他電池技術(shù)能夠滿足電動(dòng)車市場(chǎng)(Rialto)的需求？這個(gè)問(wèn)題的答案也是否定的，包括本田車廠傾注大量研發(fā)資源的燃料電池領(lǐng)域，以及寶馬(BMW)車廠曾試驗(yàn)過(guò)的“超級(jí)電容”技術(shù)都是可行方案，后者更與FIA 正在F1賽道內(nèi)大力推動(dòng)的動(dòng)能回收系統(tǒng)(Kinetic Energy Recovery Systems，簡(jiǎn)稱KERS)息息相關(guān)。