电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
9年前，我国开始通过政策导向大力发展新能源车型，产销数据一片大好。我们身边新能源车型，尤其是纯电动车型出现的频率越来越高，但很多9年前存在的问题仍未处理。正好近些天北京召开了一个重量级会议，其中公布了一些值得寻味的数字，让我们通过他们看看今朝新能源产业面临的问题以及将来导向吧。
2009年，科技部部长万钢在大会上表示发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，弯道超车概念随后写进了《汽车产业振兴规划》。将来发展需着眼于当下，去年的各项数据是新政策制定时的紧要参考资料。
2018年已经悄然过去了将近1个月，去年的各项总结、数据也慢慢浮出水面。从2009年《汽车产业振兴规划》中首次提出电动车弯道超车概念到今天，新能源产业在国家政策支持下一路飙升。从统计数据上看，2017年新能源车型共销售77.7万辆，不用相比9年前，就是相比3年前的2014年，销量也完成了10倍增长的目标。不过，全年77.7万辆的销售数字如果拿到整个车市中却显得有些尴尬，因为这只占去年全国新车总销量的2.69%。
成就固然喜人，但前面我们也说到了这更多依赖的是政策扶持。各大城市对于传统燃油车型的限购、限行措施，以及对新能源车减免税费、补贴等政策使得居住在很多限牌、摇号城市的消费者因为出行需要，不得已选择了新能源车型。续航里程不够、电池衰减、碰撞安全、充电不便、充电时间过长等问题仍旧困扰着消费者。
对于新能源，特别是纯电动车型的车主而言，充电桩的铺设数量、密度都决定了其使用感受。在电池技术还远未成熟的今天，硬件设施的建设情况决定了车主们能走多远，能放心走多远，这里同样有一组有趣的数字。
依据使用者分类，充电桩大体可以分为公共充电桩与私用充电桩两种。其中公共充电桩建设增速放缓，统计数据显示2017年月均增长量已从2016年的8000个下降为6000个，主要影响因素就是运营商已经由初期的重建设转向重运营，详尽而言就是他们已将工作重心转向要怎么样提升充电设施利用率。
在这21.4万个公共充电桩中交流慢充桩为8.6万个、直流桩6.1万个、交直流一体桩6.7万个。分布情况上看，相对聚集于京津冀鲁、长三角和珠三角地区，GDp前10的省市占比超过80%。其中，北京3万个充电桩名列首位，广东省以2.9万个充电桩屈居亚军，上海市2.6万个充电桩夺得季军。
据不完全统计，全国私人专用充电桩24万个，大部分为交流慢充。随着购买新车，车主私用桩的安装率超过80%。这之中，北京市、上海市以及广东省再次以8.3万个、7.8万个、3.9万个充电桩占据前三，三地保有量更是占据了全国私用充电桩数量的80%。
按照规划，2020年我国规划建设公共充电桩数量约50万个，但是与同期新能源汽车发展的规模依然不匹配，甚至如果按照2020年规划的年产新能源车200万辆推算，车桩比低问题不仅得不到缓解，甚至会出现进一步恶化的情况。
车桩比过高仅是我们可以从数字中读出的其中一部分问题，另一方面，现阶段充电桩使用率不高也是事实。依据不完全统计，目前我国充电桩均匀使用率不足15%，这意味着每天有大量设施可以满足使用需求，但因为各类原由出现闲置。
共享充电桩的设想来自欧美，其希望通过系统分配将私人充电桩闲置时间加以利用，但我国目前私人充电桩多与个人车位相互绑定。车位处于关闭小区时，外界车辆要怎么样进入？充电要怎么样计费？出现问题要怎么样赔付等等问题使得共享充电桩的前路也并非平坦。最终处理车桩配比问题，一定程度上还需国家、车企、第三方公司大力推进，共享充电桩仅仅是缓解现有问题的缓冲区。
新能源车型尤其是纯电动车型其实并非清新事物，其诞生时间甚至比内燃机车更久，不过其作为交通工具普及还是会碰到众多清新事物推广时遇到的妨碍。从小众事物到得到大多数人的认可，除了上页提到的政策扶持，还需要厂家进一步完善自身产品，随着技术的进步，普及路上的困难、障碍大部分会迎刃而解。因此，痛苦的技术攻关过程是车企、供应商们无法回避的问题。
对纯电动车型而言，动力电池包的角色异常紧要。此前大范围使用的磷酸铁锂离子电池正在逐步被三元锂离子电池取代，但是三元锂离子电池中的钴对于我国而言却十分稀缺。
除了钴以外，动力电池的加工离不开另一种矿藏镍，虽然我国镍产量相比钴略高，但随着高镍材料的使用以及总量的增加，现阶段2%左右的使用率提升至接近10%后，其价格也会像钴一样暴涨。
与此类似的还有锂，退一万步看如果考虑成本今后不使用钴、镍等元素，也就是退回磷酸铁锂或者锰酸锂离子电池时代，但锂的使用是无法规避的。同样尴尬的是，我国锂材料70%也依靠进口。
我们上面讲述的仅仅是制造动力电池中需要的几种紧要原材料，换言之这并不是全部问题。除了进一步张大进口，开辟新源头外，处理资源短缺的办法就是增强电池回收，从废旧电池中提炼出可以重复利用的资源。这方面我国目前处于薄弱阶段，将来资源紧缺下，电池回收行业必将迎来爆发性增长。
另一方面，动力锂离子电池回收存在回收成本高、回收产业链不完善的问题。国内动力锂离子电池的回收资源工作仍较多借鉴铅酸蓄电池回收利用经验，其回收价值约为30%，距离美、日等拥有成熟回收体制的国家尚有不小差距。3年前的2015年，动力锂离子电池累计报废量在2-4万吨左右，到2020年前后，我国新能源汽车动力锂离子电池累计报废量将达到12-17万吨的规模，可谓问题与前景并存。
受制于现有体系架构和关键正极材料影响，市面上锂电池能量密度基本上很难冲破300Wh/kg。其中磷酸铁锂离子电池单体能量密度以难超过140Wh/kg，规模化的三元锂离子电池单体能量密度最多做到220Wh/kg，试验室里的上限相对较高，但也仅仅是300Wh/kg。当消费者们不断追求车辆拥有更长续航里程时，传统锂电池显得有些力不从心了。既然实际无法满足需求，那这正好代表着有广大的市场。
全固态电池相比今朝市面上常见的锂电池能量密度有大幅度的提升，在国外的一些试验室中，已经试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池了，相比于目前锂电池100-220Wh/kg的能量密度可谓翻了一番。
另一方面，目前我国市场中销售的很大一部分新能源车型都是以传统燃油车作为基础开发的产品，整体质量较重，因此整体能耗较高，在电池技术短期内无法得到冲破性进展的情况下，车身轻量化开发工作从某种程度上说可以有效增加新能源车型续航里程。
每年年底的各类总结中，我们都能看到各类喜人的数字。得益于中国光大的市场，新能源车型尤其是纯电动车型在国家政策引导下正在大幅向前迈进。从产销数字上看，毫无疑问我国已经是新能源车型销量大国，暴增的销量也令基础设施建设不足的问题日益分明。另一方面，价格飞速上涨的原材料也令车企的制造成本居高不下，在这张与时间赛跑的博弈中，能否实现弯道超车还有待观察。
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