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6 挑战与展望
2019年8月中国汽车流通协会发布《2019新能源汽车消费市场研究报告》显示,车辆续航、电池安全、电池回收是消费者放弃购买新能源汽车三大主要因素,合计占比87%。未来这些消费者关心的行业痛点能够被解决吗?
6.1 解决里程焦虑:全固态、三元富锂电池值得关注
《2019新能源汽车消费市场研究报告》显示,电动车续航问题是消费者放弃购买纯电动车主因,占比高达46%。在整车空间和质量约束条件下,提高电池能量密度是增加电动车续航最好的办法。
为此,政府先后出台多项文件对动力电池能量密度提出规划。2017年2月,工信部联合其他部委发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》指出,到2020、2025年,动力电池单体比能量分别达到300、500Wh/kg;2018年1月,国家制造强国建设战略咨询委员会发布《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2017版)》指示,到2020、2025、2030年单体能量密度分别达到350、400、500Wh/kg。2019年1月工信部苗圩部长在“中国电动汽车百人会论坛(2019)”上披露,截止到2018年底我国量产的动力电池单体能量密度已达到265Wh/kg,基本达成2020目标。
目前三元高镍体系能够实现2020年动力电池单体能量密度目标,但2025、2030年目标有待新技术突破,全固态、三元富锂值得关注。理论上能够实现更高容量目标的技术有五种:全固态电池、三元富锂正极、锂空气电池、锂硫电池、氢燃料电池,其中前两者具有一定的产业化基础,后三者还有很长一段路要走。全固态电池有两大优势:1)安全性更高,使用的是全固态电解质,不易燃、不易发生副反应;2)能量密度更高,负极可采用金属锂,容量更高和电压更高。三元富锂正极也有两大优势:1)电池容量更高,理论容量较NCM811高20-35%;2)电压平台更高,综合放电平台在4.0-4.2V之间,比当前三元3.6V更高。
6.2提高电池安全性:加强监管与事前预警
《2019新能源汽车消费市场研究报告》显示,电池安全问题是消费者放弃购买纯电动车第二大因素,占比高达26%。2019年8月,新能源汽车国家大数据联盟发布《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》披露,自2019年5月起到报告发布前,新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故,涉及车辆96辆。从车辆状态看,在已查明状态的车辆中,41%处在行驶状态、40%处在静置状态、19%处在充电状态;从电池材料看,86%使用三元(与三元材料市场占比高有关)、7%使用磷酸铁锂、7%电池类型不确定;从原因来看,在已查明起火原因的车辆中,58%车辆起火源于电池问题,19%车辆起火源于碰撞问题,剩余部分车辆起火源于浸水、零部件故障、使用问题等原因。
我们认为新能源汽车安全性问题突出,主要原因有五个:
1)监管缺乏,部分事故可提前避免。《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,发现的79起新能源汽车安全事故中,接入国家监管平台的事故车辆有47辆,28起事故在发生前10天内,已经被监管平台预警提醒。
2)技术不够成熟,且参差不齐。2019年6月,某造车新势力宣布召回搭载在2018年4月至10月期间生产动力电池包的电动汽车,规模达数千辆,主要原因是搭载的电池模组内部电压采样线束走向不当。
3)当前动力电池特性决定,汽油着火点427℃,动力电池热失控温度200-220℃左右。2019年6月,欧阳明高教授在“2019中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛”上披露,其测试电池热失控起始温度T1约90℃、热失控触发温度T2约215℃、热失控最高温度T3可达900℃。
4)过度追求大容量,快充。高镍降低材料的热稳定性,快充增加单位时间产热量,皆会提高电池的热失控风险。
5)媒体对新事物更为关注,加深了消费者对电动汽车更容易发生安全事故的误解。以特斯拉为例,据美国消防协会披露,2003-2007年全美年平均28.7万起汽车火灾,按照2003年美国汽车保有量2.37亿台计算,燃油车着火概率1.2‰;特斯拉上市至今起火事故大约50起,到2018年底累计销量50万左右,起火概率0.1‰。美国NFPA和NHTSA多次表态,燃油汽车发生自燃概率是电动汽车的五倍。
对此,我们建议:1)政府侧:利用大数据平台等建立预警机制,并利用目录管理加强对产品的质量监管;2)企业侧:将安全性放在首位,加强技术研发与一致性检测;3)媒体侧:客观报道,正确引导消费者对于新能源汽车的认识;4)用户侧:车主应提高安全意识,减少电池过充过放、重视充电异常、预警提醒,及时上报。6.3 提高电池回收率:建立电池回收体系,重点在奖励处罚机制
据中国汽车技术研究中心预测,至2020年我国动力电池累计退役量将达20万吨(约25GWh),至2025年累计退役量约78万吨(约116GWh),其中可进行梯次利用的约为55万吨,占总退役量70%。动力电池按照电量分为三个场景:1)服役状态,使用时间较短,实际容量衰减较轻,可达额定容量80%及以上;2)梯次利用,使用时间较长,实际容量衰减严重,在额定容量20-80%之间,仍具有使用价值,用于储能和低速电动车领域;3)再生利用,实际容量低于额定容量20%,使用价值低,安全隐患大,只能破碎再生回收贵金属。
目前动力电池回收率不到1/4。庞大的数量让退役动力电池的回收成为不可忽视的问题,如不能妥善处理,不仅会带来巨大的环境污染、安全隐患,还会导致镍、钴、锂等贵金属资源的大量浪费。对此,政府非常重视,仅2018年工信部就发布了4项动力电池回收相关政策,例如发布首批“动力电池回收白名单”。但是我国锂离子动力电池回收占比仍然较低。据GGII统计,2018年我国实现废旧动力电池回收1.35万吨,实际回收比只有22.9%。
我们认为国内动力电池回收率低,主要原因有五个:
1)政策约束力度不够,无激励、处罚措施。电池回收问题在铅酸电池时就存在,由于政策处罚力度不够,实际回收率也不高。但锂离子动力电池回收必要性要大得多,主要是因为:1)锂离子电池污染更严重,铅酸电池主要是硫酸和铅,而锂离子动力电池中的HF酸、有机气体污染更严重;2)锂离子电池回收价值更高,中国少镍缺钴,锂、镍、钴等金属价格昂贵,回收价值更大;3)锂离子电池安全隐患更大,锂离子动力电池容量更高有爆炸安全隐患,而铅酸电池没有。
2)回收体系混乱,责任和能力脱节。国家规定新能源车企承担动力电池回收主体责任,但是车企并没有回收技术能力,2018年发布的首批5家动力电池回收白名单,没有一家车企。
3)回收技术不达标,技术和渠道脱节。当前大量的废旧电池进入小作坊,小作坊由于没有环保监管,半手工拆卸,固定开支低,利润更高,所以其废旧电池报价更高,拿货更多;而拥有动力电池梯次利用、再生利用技术的大企业,渠道拿货并没有优势。
4)梯次利用市场空间没打开,动力电池梯次利用主要用于储能、低速电动车领域,这两个领域的电池,之前长期被铅酸电池占领,目前还在替换期。
5)回收利润低,回收意愿不强烈。退役动力电池型号多,无法流水线作业;量很不稳定,无法保证设备开工率;且早期多为LFP电池,回收价值低;再加上环保、Li等贵金属降价压力,回收企业利润率很低。回收龙头格林美2018年报披露,公司2018年电池材料毛利率只有22.01%。
对此我们建议:1)政府侧:出台奖惩机制、加强行业监管;2)电芯厂:统一动力电池型号标准,完成电芯溯源标记;3)整车厂:采取充换电模式并举,鼓励以旧换新,完善回收体系;4)回收厂:加大回收技术投入,深化上下游产业链合作,提升回收效益。
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