关于我们 | English | 网站地图

碳中和红利能否催生新能源汽车产业的“黄金时代”?

2021-01-25 15:59:58 中国能源网   作者: 张学坤 冉泽  

2020年是新能源汽车发展的里程碑,受新冠疫情影响,以年中为分水岭新能源汽车行业2020年呈现了“V”型走势,上半年遭受疫情冲击,让新能源汽车市场增速放缓,下半年在疫情好转、复工复产、政策扶持等推动下,汽车市场逐步回暖。尤其是我国提出2030碳达峰和2060碳中和目标给新能源汽车行业带来巨大红利,行业前景明朗。可以说新能源汽车的黄金时代就此开启。

政策指向明确

2020年4月16日,《关于新能源汽车免征车辆购置税有关政策的公告》明确从2021年-2022年对新能源汽车免征车辆购置税。

2020年4月23日,四部委发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,将新能源汽车推广应用财政补贴政策延长至2022年底。

2020年11月2日,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年)》,提出到2025年新能源汽车销量达到新车总量的20%,纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百千米。到2035年,纯电动汽车成为新车主流,公共领域用车全面实现电动化。

另外,2020年,国家还印发了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》、《智能网联汽车技术路线图2.0》,从各个方面具体描绘了未来15年我国新能源汽车产业的发展蓝图。

在一系列政策的支持以及我国经济实现V型反弹的大环境下,新能源汽车市场开始复苏和回暖,2020年年终,国内新能源汽车产销量回归同比正增长。

据中汽协数据显示,2020年1-12月,新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆,同比分别增长7.5%和10.9%。分车型看,纯电动汽车产销分别完成110.5万辆和111.5万辆,同比分别增长5.4%和11.6%;插电式混合动力汽车产销分别完成26万辆和25.1万辆,同比分别增长18.5%和8.4%;燃料电池汽车产销均完成0.1万辆,同比分别下降57.5%和56.8%。

一、电池创新

电动汽车的核心是“三电(电池、电机和电控)”,而其中最重要的是电池。电池创新成为了支撑电动汽车发展的关键。电池创新主要包括两方面,电池材料创新和电池结构创新。中科院院士欧阳明高认为,电池材料需要平衡比能量、寿命、快充、安全、成本等矛盾,未来需要长期研发,厚积薄发实现大的突破。电池系统结构创新辅以电池单体材料改进成为近年来中国动力电池技术创新的明显特征。

1、动力电池材料创新

快充相关:高电压镍锰酸锂正极材料

高电压镍锰酸锂材料是下一代动力电池的主流正极材料之一,它具有高电压、高能量密度、低成本、高安全和快锂离子传导特性。在高电压下,电极材料与电解液的剧烈副反应是限制镍锰酸锂材料商业化的主要障碍。如何构造稳定的正极材料与电解液界面和耐高电压的材料体系,是解决该问题的关键。具体包含高电压正极材料表面改性技术,高电压镍锰酸锂材料电解液开发匹配技术,高电压辅助配套材料的匹配改性技术,这些技术也将推动电池行业向高电压、高能量密度和高安全的目标前进。

固态电池相关:聚合物复合固态电解质技术

固态锂电池以高比能、高安全性等优势被认为是未来动力电池发展的核心方向,其设计、制备物理与电化学性能优异的固态电解质迫在眉睫。聚合物复合固态电解质设计理念,是以尺寸热稳定性好的“刚”性材料为骨架支撑,复合电化学窗口宽、室温离子传输性能优异的“柔”性聚合物材料和高离子迁移数锂盐,有效解决单一聚合物电解质尺寸热稳定性差和力学强度低,以及单一无机固态电解质界面传输和加工性能差的瓶颈问题,利用该聚合物复合电解质研制的固态锂电池具有高安全、高比能、高耐压、长寿命等突出特点,是未来新能源汽车动力电池技术的重要选择。

对于动力电池的未来路线,高镍锰酸锂正极材料及电池技术、聚合物复合固态电解质技术可以看出,我国动力电池基本会走向高镍无钴化、固态电解质路线。

2、动力电池结构创新

三电技术是目前新能源汽车产业关注的焦点,近年来动力电池热失控成为新能源汽车产业发展的核心痛点,高电压电气架构成为制约充电速度与车辆性能的关键所在。比亚迪的刀片电池、宁德时代的CTP电池包是未来一至两年内解决产业痛点的利器。

以比亚迪为代表的高集成刀片动力电池技术

高集成刀片动力电池技术,是由比亚迪旗下弗迪电池有限公司研发,全球首创的具有高集成效率、高安全防护的动力电池技术。该技术突破传统拉深/挤出工艺制约,攻克超薄铝壳焊接技术,成功开发长宽比为10:1、厚度为0.3mm的超长超薄铝壳刀片电池,打破传统电池系统的模组概念,利用刀片电池独特长宽比特征,实现超长尺寸电芯的紧密排列,获得超过60%的体积集成效率。

简单来说,比亚迪的刀片电池是采用电芯的扁平化设计,通过横跨包体的长条状单体电池,取消了横纵梁结构,进而提升空间利用率。与传统电池系统40%的体积效率相比,体积集成效率提升50%,使得搭载磷酸铁锂体系的纯电动汽车续航里程达到600km。同时,基于磷酸铁锂先天的安全优势,刀片电池的紧密组排设计、多功能集成包络设计和系统三明治式结构设计可以从多层级多维度保障动力电池系统安全。

王传福在电动车百人会高层论坛上提到,比亚迪开发的“刀片电池”是新一代磷酸铁锂电池,“刀片电池”在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%,具有高安全、长寿命等特点,整车寿命可达百万公里以上。

以宁德时代为代表的动力电池高效成组CTP技术

CTP是CelltoPackage的缩写,即电池直接到包技术,省去了中间的模组环节。特斯拉要走的也是这个路线。

宁德时代CTP技术将电池包的重量成组效率从行业平均水平70%提升至80%,体积成组效率从56%提升至65%,零件数量减少25%。同时,减少了传统模组的生产工序,生产效率提高20%。量产电池包重量能量密度超过170Wh/kg,同时在研产品电池包重量能量密度达到215Wh/kg。除了CTP,宁德时代还在研发CTC(CelltoChassis)技术,即电池直接到底盘技术。

宁德时代董事长曾毓群表示:未来一定周期时间内,磷酸铁锂、三元材料还有提升空间,还是应用的绝对主流。系统结构创新方面,宁德时代的CTP、CTC等,主要是优化系统,提高集成度,实现系统能耗和成本的降低、效率的提升。

二、电动汽车智能化趋势

智能网联汽车被公认为汽车智能化发展的最佳方向,其整体技术架构十分复杂,涉及车辆、信息交互与基础支撑三个领域。云平台与大数据技术、高精度地图与高精度定位技术是智能网联汽车的基础信息平台,而V2X通讯技术是车联与基础信息平台之间交互的通道。

2020年2月24日,11部委联合发布《智能汽车创新发展战略》,2020年成为智能网联汽车产业落地的元年,在5G以及人工智能等技术的推动下,智能网联的浪潮正在席卷新能源汽车行业。具备了先进环境感知和V2X通讯能力的智能网联汽车已经能够实现全速域L3级别自动驾驶。

智能驾驶技术主要体现在以下几个方面:

1、感知系统

感知系统可以看做是智能汽车的“眼睛”,主要为智能网联汽车获取更准确、更全面的信息。主要包括摄像头、雷达、高精度地图和高精度定位。

摄像头、雷达等传感器:目前超声波雷达的应用已经相对成熟,摄像头、毫米波雷达和激光雷达正随着自动驾驶技术的发展实现活跃的技术创新。

高精度地图:高精度地图用于自动驾驶的地图匹配、路径规划、特定情况下的自动驾驶,是智能驾驶产业链中不可缺少的一个环节。从角色定位来看,高精度地图在智能驾驶的作用,已经逐步脱离单纯地图数据导航的作用,而更多的是与其它传感器融合在一起,发挥环境感知的作用。

高精度定位:L3级以上智能驾驶需要厘米级的高精度定位技术。现有的定位技术手段包括卫星导航、惯性导航和环境特征匹配。智能驾驶中的高精度定位技术,有绝对定位和相对定位之分。

人口稠密地区的L3级以上自动驾驶的最佳定位技术方案有两种,一种是4G/5G定位方案,另一种是汽车传感器融合定位方案。在人口稀少地区,不适合大规模铺设5G基站,将主要依靠卫星定位技术,GNSS定位的主要优势是成本低、精度高。

2、决策系统

决策系统相当于智能驾驶的“大脑”,通过处理感知环节搜集的信息,做出行为预测、路径规划和行为决策等。决策系统主要包括智能计算平台、操作系统、芯片和算法。

车载智能计算平台:车载智能计算平台是智能汽车电子电气架构的核心,主要完成汽车行驶和信息交互过程中海量、多源、异构数据的高速计算处理,运用AI、大数据、云计算等新技术,实时感知、决策、规划,并参与全部或部分控制,是L3级及以上智能驾驶的必要解决方案。

车载操作系统:车载操作系统包括智能驾驶操作系统和车控操作系统。其中智能驾驶操作系统为全功能量级操作系统,提供智能驾驶软件系统调度以及高性能计算的管理。车控操作系统为轻量级操作系统,负责车辆的MCU级实时安全控制机安全控制算法的调度管理。两者相比,车控操作系统对实时性要求更高。

3、执行系统

执行系统包括对加速、制动、转向等功能的控制。其中,线控制动是执行系统的核心功能。目前博世推出的ibooster线控制动系统,产品已批量应用于大众、奥迪、特斯拉以及凯迪拉克等品牌的车型。日立、大陆、天合也分别推出了EACT、MKCI、IBC线控制动系统。中国京西重工、万向集团、武汉元丰、伯特利、易立达等企业正加速布局。

除了单车智能驾驶外,车车协同、车路协同等车联网概念也在逐步落地之中。也就是说智能化之外还有网联化。虽然车联网大的发展方向是明确的,但是车联网的落地还存在行业标准、投资主体、商业模式等一系列挑战。

结语

碳达峰、碳中和目标为电动汽车开启了“黄金时代”。到底是黄金十年(到2030年碳达峰),还是黄金四十年(2060年碳中和)我们还不得而知。但即使是黄金时代,也必将是大浪淘沙的黄金时代。

当前,时代的确定性和技术的不确定性共存。谁能够抓住电池创新和电动汽车智能化(以及更进一步的网联化)这两个牛鼻子、并能够不断取得突破的话,谁就更有可能立于不败之地。应该说,电动汽车市场(包括动力电池市场)的格局还没有定型,黑天鹅和黑马都有可能出现。

(张学坤 冉泽)




【中国能源网独家稿件声明】 凡注明 “中国能源网”来源之作品(文字、图片、图表), 未经中国能源网授权,任何媒体和个人不得全部或者部分转载

责任编辑: 张学坤

更多

行业报告 ?