特斯拉抢先入局定调，比亚迪被迫跟进，宝马另辟蹊径，电动车电池市场剧变在即，电池涨势难挡！

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提到这几年最抓眼球的话题，电动车必然是其中之一。电动车市场需求维持良好的成长势头，除了各大厂商扎堆入局，更主要的动因来自各个国家强力支持环保趋势，祭出补贴政策。电动车已经成为势在必行的发展，几个大国家更已经订定了终结燃油车的期限。

法国为履行《巴黎协议》，在 2017 年 7 月宣布 2040 年禁售汽柴油车，随后英国政府也跟进，强调为了降低有害二氧化氮的排放量，同样希望在 2040 年前达成禁售汽柴油车的终极目标。而其他更早宣布燃油车即将出局的国家，还包括 2030 年禁止柴油车路权的德国、荷兰、挪威，以及在 2025 年全面禁止销售柴油车的挪威。

图丨法国政府宣布将在 2040 年全面禁售汽柴油车

另外，作为全球最大汽车市场的中国则是设定在 2020 年达到电动车年销量 200 万辆。因此，电动车超越燃油车的那一天始终会来到，全球电动车的销售量只会一路向上。但面对纯电动汽车的持续火热，一个很直接的问题摆在了人们面前：市场上的锂电池还够用么？

“最近电池很缺货，因为电动车的需求很强，在电池业者产能有限，连 PC、手机产品的电池供货都受到影响，”一位台湾电子业代工厂的高阶主管对 DT 君透露。从行业人士的几句话就能看出电动车市场的热度有多高。

 

由于一台电动车大约平均会使用 5000 颗电池芯，相较于一般笔记本电脑使用 6 或 8 颗电池芯，规模庞大许多倍，随着车厂拿货积极，三元锂电池今年下半年需求恐急，导致 IT 类产品的电池的供应也受到排挤。

图丨一辆特斯拉 Model S 所搭载的单个电芯超过 7000 颗

业界人士指出，目前电动车电池的报价为大约在 1100～1200 人民币／千瓦时（kWh），今年是呈现持平走势，但值得注意的是，三元锂电池使用到的“钴”、“镍”原材料都创下近年来价格新高，因此合理推估明年上半年电池将出现涨价趋势。

主流厂商不再固守磷酸铁锂电池，三元锂电池成长性高

 

过去车厂对于选择磷酸铁锂电池还是三元材料锂电池（简称三元锂电池）的纠结其实已经有了答案，根据高工产业研究院（GGII）数据统计显示，今年 1～11 月三元电池装机电量 11.51GWh，同比增长 141%；磷酸铁锂电池装机电量 11.56GWh，同比下滑 20%。在电池能量密度要求明年确定会有进一步提升的情况下，三元电池装机总量有望进一步扩大。

甚至连以磷酸铁锂电池起家的比亚迪也在近期宣布，从 2018 年开始所有乘用车都将使用三元锂电池，目前看来，三元锂电池在电动车电池的规格及标准上抢下了主导的地位。

图丨电动车充电口

 

很多人在提到电动车电池时，会将其称为动力电池，事实上，动力电池是指具有较高容量和较大的输出功率，应用范围广泛，从家用、工业到交通都有，像是有一个需求明确且销售量不断提升的应用，就是电动工具，像是电钻、电锯、电动钉枪等所使用的动力电池，而交通工具则有电动车、电动摩托车、电动脚踏车、或是未来型的单人电动小型车等。

 

在电动车动力电池部分，磷酸铁锂电池、三元锂电池因优缺点不同，过去各有拥护者，磷酸铁锂电池的技术最初是从美国和加拿大开始发展，具有代表性的厂商像是加拿大的 Phostech以及美国的 A123 Systems，它们分别掌握了磷酸铁锂电池正极材料的绝大多数专利，后来 A123 Systems 在 2012 年被中国汽车零部件巨头万向集团收购，而 Phostech 则在 2014 年卖给了英国有色金属巨头 Johnson Matthey。另外，中国的比亚迪也是以磷酸铁锂电池起家。磷酸铁锂电池的优点是可充电次数多，使用寿命可以长达 5 年以上，是早期电动车主要采用的电池技术。

图丨A123 Systems

但为什么三元锂电池可以获得车厂的青睐，主要原因就在于能量密度高（energy density）。随着汽车行业不断追求电池“能量密度”的提升，电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量越多，用户充一次电可以驾驶的距离自然就越长。能量密度是电动车选用电池的关键。国务院发布的《中国制造 2025》中提出， 2020 年我国动力电池要达到能量密度 300Wh/kg，2025 年达到 400Wh/kg 的目标。以这个标准来看，磷酸铁锂电池是很难达到的。

 

三元锂电池的技术领导者则是以日韩为主。之所以称为三元，是因为采用三种元素：镍钴锰（NCM）或是镍钴铝（NCA）作为正极材料。一直以来，三元锂电池在 IT 行业广泛使用，像是笔记本电脑、平板、智能手机的电池都是，也因为在 IT 行业的应用行之多年，不论是在技术上跟价格上都已经达到很成熟的阶段，所以车厂希望将此技术转移至电动车上，其中最积极的就是特斯拉。

 

前特斯拉电池技术总监 Kurt Kelty（2017 年 8 月已于特斯拉离职）过去就曾公开表示，特斯拉尝试了市面上超过 300 种电池后才选择三元锂电池，第一个理由就是能量密度更大，稳定性、一致性佳，另一个很重要的就是可以有效降低电池系统的成本。特斯拉旗下首款车型 Roadster 使用的是 18650 钴酸锂电池，第二款车 Model S 就开始使用镍钴铝三元正极材料的 NCA 锂电池。

图丨特斯拉 Model S 使用了松下提供的三元锂电池

而 NCA 就是特斯拉的伙伴松下（Panasonic）带起来的技术，但因工艺难，必须使用特殊的制程方法，所以能生产出好品质产品的业者并不多。而韩系厂商则多是发展 NCM 电池，不过，因为看到 Panasonic 提供特斯拉 NCA 锂电池，其供电能力已获得验证，于是三星旗下的 Samsung SDI、LG 集团旗下的 LG 化学近期也相继表示，考虑推出能够供电动车使用的 NCA 锂电池。

 

再加上特斯拉采用的是三元锂电池，其高市占率以及在电池管理技术的领先，都让特斯拉在电动车电池的技术规格上掌握了相当关键的话语权，因此许多大厂都纷纷转向，就连比亚迪也放弃固守磷酸铁锂电池，近期宣布可能除公共交通领域还会继续使用磷酸铁锂电池外，从 2018 年开始所有乘用车都将使用三元锂电池。并且将在青海扩建一个拥有 10 GWh 三元锂电池产能的电池工厂。

 

“当特斯拉将三元锂电池的量产化提前实现后，产业就被带往这个方向走，电动车电池的规格标准就大致成形了，车用考量的是能量密度跟续航力，三元锂电池比较适合，而‘定置型’（电池位置相对固定，如电网储能电池）市场则是考量寿命，那就是磷酸铁锂。”专门研究能源行业的调研机构 EnergyTrend 资深研究经理吕理舜如是说。

 

很多人或许会质疑“磷酸铁锂电池是不是就没有未来了？”，吕理舜强调，这些电池技术还是会经历一段市场应用跟时间上交叠的过程，而且“磷酸铁锂电池并不会消失”，在“定置型”市场像是光伏电池、以及机房、资料中心做备援等非移动需求的领域，磷酸铁锂电池还是很有竞争力的，也就是说，未来的市场应用细分会更加明显。

 

原材料价格大涨，明年上半年电池价格将维持高位

 

目前全球电动车电池前五大业者包括宁德时代（CATL）、比亚迪、Panasonic、Samsung SDI、LG Chem。电池绝对是电动车最重要的关键零组件，不仅安全性要求高，成本比重也高，大约占一台电动车物料清单（BOM）的 3～4 成。

 

不论是镍钴锰（NCM）或是镍钴铝（NCA）电池，都有两项重要的原料：镍与钴，国际金属市场上，钴价格持续创新高，甚至来到了近五年的高点：12 月钴的期货报价维持在 75000（美元／公吨）左右，市场预期明年上半年价格仍会维持在高位，另外，镍的部分也上涨不少，伦敦金属交易所（LME）镍价在今年 11 月一度创下两年新高。

图丨锂、镍、钴原材料近期价格走势图，其中钴原料价格将是三元锂电池价格的主要影响因素

就有行业人士表示，虽然电动车需求上涨，但这些金属材料飙涨其实是因为期货价格操作影响，加上钴主要产地在刚果，当地政局不稳定，因此已经无法以单纯的市场供需来解读，预期明年上半年的三元锂电池将会出现涨价，对汽车品牌业者来说，是否要将增加的成本反应到市场售价上，还是选择自行消化，优先做大电动车市场，考验每家业者的策略判断。

 

新希望：全固态电池

 

为了提高电动车的续航力里程，业界可采取的做法一是放置更多电池，但如此就会占据更多的车体空间，因此另一个比较实际可行的方式就是想办法提高电池的能量密度，甚至研发新一代的电池技术，因此尽管三元锂电池成为了电动车电池目前的主流，但已经有众多大公司投入研发“全固态电池”（Solid-State Battery）”。

图丨全固态电池

 

苹果在 2015 年底获得了一项与全固态电池充电技术相关的专利，让外界开始注意到这个技术。一直到近期，车厂布局全固态电池的消息纷纷浮上台面，像是丰田（Toyota）目前开发固态电池的团队规模已经达到 200 人左右，目标是在 2020～2025 年将其导入到汽车中。

另外，由知名汽车设计师 Henrik Fisker 新成立的豪华电动汽车公司 Fisker 最近则递交一份专利，号称电动车充电最快只需要 1 分钟时间，续航里程高达 500 英里，不过，Fisker 也预估在 2023 年之后才能投入量产。

 

那么，全固态电池到底是什么？锂电池有四大关键元素，分别是正极材料、负极材料、隔离膜以及电解液，例如三元锂电池就是使用液态的电解液。而全固态电池顾名思义就是没有使用液体。

 

如果还是使用与锂电池现有的正负极材料，只是改变隔离膜以及电解液的做法，可以称为是固态锂电池，也能视为是锂电池的进化，固态锂电池在制程中会使用到电解液，但到了成品时就不会有液体，隔离膜则会被大幅简化，涂布层可能使用陶瓷材料，甚至不用隔离膜也是可能的做法。另外，有些全固态电池则是强调采用金属以取代上述的关键材料，像是金属电池也可视为是全固态电池的一种。

图丨传统电池（左）与全固态电池（右）最大的区别在于是否使用电解液

 

全固态电池全部都采用固态材料，没有液体外漏的问题，所以防爆，安全性高，另外，充电时间也比现有的锂离子电池更快，更重要的是，具备高能量密度、大容量化特性，现有的电动车液态锂离子电池的能量密度大约在 150～250Wh/kg，而固态电池在实验室的能量密度能够达 400Wh/kg 左右，符合电动车追求高续航力的需求，有助于电动车提升行驶里程，例如目前电动车一般充一次电可以行驶 400 公里，采用固态电池后就可能大幅提高到 600 公里，因此被视为是下一代电池。

 

量产最快得等到 2020 年之后

 

以锂电池的发展历史来看，是从笔记本电脑跟手机等 IT 应用已经很成熟了才慢慢扩张到汽车领域，但吕理舜认为，全固态电池会是汽车行业来主导，因为应用在电动车上会比在 IT 产品上更有显著的效益，对 IT 业者来说，续航力在 IT 产品上固然重要，但更追求功能的创新才会是比较大的卖点。

 

因此，可以预料全固态电池将会由车厂积极介入研发，推动其在电动车上的应用，事实上，目前的发展也是如此，包括德国 BMW 日前宣布与美国全固态电池领头企业 Solid Power 结盟，力求让全固态电池效能跨越高性能电动车的要求门槛。另外，日产汽车（Nissan）、本田汽车（Honda）、丰田集团旗下的丰田织机（Toyota Industries Corp）都正在研发全固态电池。

图丨宝马在官方博客中宣布将与 Solid Power 联合研发全固态电池

 

而先前宣布将投入电动车开发的吸尘器品牌 Dyson 也表示，预计在 2020 年推出的一系列纯电动汽车将会采用固态电池，并预计投入 10 亿英镑用于研发和制造固态电池，其中包括收购了初创公司 Sakti3。但是就在不久前，负责其固态电池技术的 Sakti3 CEO Ann Marie Sastry 已经离职，虽然目前尚无法得知是否将影响 Dyson 的固态电池制造进度，但仍为这项技术带来了一点不确定性。

 

一项新技术要走出实验室总是不容易，“现在技术还不成熟，电池供应商也还没有准备好，量产时间会在 2020 年以后了，”吕理舜说，加上车厂自身评估的时间表，想要看到采用固态电池的电动车上路的时间应该会是在 2022、2023 年较有机会，不过可以肯定的是，电池是未来零碳生活的关键，电池研究人员可望持续向外界展现新的突破。

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