動(dòng)力電池包用材聚焦輕量化

　　基于2020年后新能源汽車補(bǔ)貼取消的預(yù)期，傳統(tǒng)電池箱體用材也迎來煥發(fā)新生的機(jī)會(huì)。21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者了解到，寶山鋼鐵已經(jīng)與國內(nèi)幾家大型電池供應(yīng)商達(dá)成合作，共同推動(dòng)研發(fā)鋼制輕量化電池包，以在補(bǔ)貼取消的情況下，提供低成本的電池包輕量化方案。

　　輕量化機(jī)遇

　　業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，碳纖維復(fù)合材料是電池包箱體的理想用材，該材料不但強(qiáng)度高、成型性強(qiáng)，而且材質(zhì)極輕，有助于提高電池能量密度，并提高續(xù)航里程。據(jù)東華大學(xué)教授余木火介紹，與當(dāng)前新能源汽車車用電池包主流應(yīng)用的鋁合金電池托盤相比，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的重量只有后者的四分之一。

　　事實(shí)上，傳統(tǒng)車用電池箱采用鋼板、鋁合金等材料鑄造，然后對(duì)表面進(jìn)行噴涂處理。隨著汽車節(jié)能環(huán)保和輕量化發(fā)展，電池殼體材料也出現(xiàn)了玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料、SMC片狀材料、碳纖維復(fù)合材料等多種輕量化的材料選擇，但受制于技術(shù)和成本等方面的因素，這些材料尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。

　　相比較而言，目前行業(yè)應(yīng)用較多的是鋁合金材料。一位從事電池包材料研究的人士告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，擠壓鋁由于模具便宜，材料密度低，容易滿足電池系統(tǒng)能量密度的補(bǔ)貼要求，因此目前用量較大，成為主流。

　　2018年，中央政府對(duì)新能源汽車的財(cái)政補(bǔ)貼進(jìn)一步退坡，并提升補(bǔ)貼門檻，補(bǔ)貼朝著能量密度提升、續(xù)航里程提升、百公里耗電量下降的方向引導(dǎo)。

　　根據(jù)我國現(xiàn)行的新能源汽車補(bǔ)貼政策，單車補(bǔ)貼金額采用分級(jí)補(bǔ)貼方式，分別衡量續(xù)航里程、能耗系數(shù)以及電池系統(tǒng)的能量密度。從電池能量密度角度看，最低補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為105瓦時(shí)/千克，補(bǔ)貼系數(shù)為0.6，若高于120瓦時(shí)/千克，系數(shù)為1.1，高于140瓦時(shí)/千克，系數(shù)為1.2。

　　這無疑在很大程度上促進(jìn)了整車企業(yè)及電池廠商在電池包輕量化上的研究。國家新能源汽車創(chuàng)新工程項(xiàng)目專家組組長、中國新能源汽車知名專家王秉剛對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，補(bǔ)貼政策對(duì)技術(shù)提升有很大的促進(jìn)作用，這些年來我國動(dòng)力電池及電動(dòng)車行業(yè)飛速發(fā)展，與政策的引導(dǎo)是分不開的。

　　鋼板卷土重來？

　　目前，已有傳統(tǒng)原材料供應(yīng)商與電池供應(yīng)商達(dá)成合作，探索更具性價(jià)比及普及價(jià)值的電池包輕量化方案。

　　寶山鋼鐵股份有限公司中央研究院研究員楊智輝告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，寶鋼已經(jīng)與國內(nèi)幾家大型電池供應(yīng)商成立了科研項(xiàng)目，共同研發(fā)儲(chǔ)備鋼制輕量化電池包，而且時(shí)間節(jié)點(diǎn)就定在2020年，在那之前完成評(píng)估，包括設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、CAE、實(shí)物驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等，并從輕量化、成本和安全等方面優(yōu)化鋼制電池包的解決方案。

　　目前，動(dòng)力電池包多采用鋁合金鑄造，傳統(tǒng)的鋼板由于沒有輕量化優(yōu)勢(shì)，逐漸“失守”市場(chǎng)。但隨著補(bǔ)貼取消，鋁合金材料的成本將會(huì)轉(zhuǎn)移到電池供應(yīng)商及整車企業(yè)身上。楊智輝認(rèn)為，整車廠對(duì)成本的控制非常嚴(yán)格，所以未來電池包用材會(huì)采取更多選擇，那時(shí)鋼材的競爭力將逐漸體現(xiàn)。

　　隨著新能源車銷量提升，更具規(guī)模效益的解決方案也將進(jìn)入市場(chǎng)。無論是鋼板、鋁合金還是碳纖維，都將被整車企業(yè)重新納入考察，而成本、安全和續(xù)航里程都是它們關(guān)心的核心問題。

　　相比較而言，鋼板的最大優(yōu)勢(shì)在于成本。“在沒有補(bǔ)貼的情況下，鋼和鋁的電池包相差非常大。從材料到最終產(chǎn)品，鋁制包大概要2000塊，成本至少是鋼的兩倍，而一個(gè)白車身的價(jià)格也才6000-8000左右。”楊智輝指出。

　　在電池能量密度和續(xù)航里程方面，楊智輝認(rèn)為，電池技術(shù)的提升是核心能力，而不應(yīng)過分追求電池包的輕量化，而且由于動(dòng)力電池已經(jīng)顯著增加了整車重量，電池包輕量化對(duì)于續(xù)航的影響并不大。

　　事實(shí)上，電池包的輕量化的確只是一個(gè)方面。清華大學(xué)蘇州汽車研究院輕量化技術(shù)中心技術(shù)經(jīng)理吳中旺也向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者介紹，提升電池能量密度有兩種路徑，一是增加單體電芯的比能量，二是電池包的結(jié)構(gòu)輕量化，包括新材料的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、新工藝集成等方面，提升電池能量密度其實(shí)是個(gè)系統(tǒng)工程，因此材料不是唯一的變量。

　　誰是主流？

　　從政策制定上看，未來將放開對(duì)動(dòng)力電池能量密度的硬性要求。

　　盡管工信部此前發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》對(duì)今后動(dòng)力電池的能量密度提出了發(fā)展目標(biāo)，但在近期出臺(tái)的《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定》（下稱《規(guī)定》或“22號(hào)文”）中，對(duì)于新增動(dòng)力電池投資項(xiàng)目，之前意見稿中提到的能量密度要求被取消。

　　在最大程度上放開市場(chǎng)準(zhǔn)入規(guī)則的同時(shí)，也弱化了近年來行業(yè)發(fā)展過程中一直追求的電池能量密度等技術(shù)指標(biāo)。“22號(hào)文取消技術(shù)條件是很明智的。”王秉剛對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，現(xiàn)階段將能量密度拔高有些“太著急”，這樣容易產(chǎn)生一些安全問題。

　　事實(shí)上，業(yè)內(nèi)對(duì)高能量密度的電池需求一直持懷疑態(tài)度。一方面，市場(chǎng)對(duì)新能源汽車的需求是否全部集中在高續(xù)航能力上并不確定；另一方面，過分追求高能量密度、高充電倍率也會(huì)增加成本壓力和安全隱患。

　　楊智輝表示，在補(bǔ)貼退出后，業(yè)內(nèi)投資將會(huì)更為理性，整車企業(yè)會(huì)綜合考慮各方因素，結(jié)合市場(chǎng)需求、產(chǎn)品定位，決定采用什么樣的電池包解決方案。他并不認(rèn)為2020年后鋼一定會(huì)成為電池包用材的主流，但相比現(xiàn)在，有望占據(jù)更高的市場(chǎng)份額。

　　“中端以下的新能源汽車，補(bǔ)貼取消后，鋼會(huì)成為很重要的材料。但在中端以上，比如像特斯拉Model 3這種級(jí)別的，他們一旦形成用材習(xí)慣便很難改變。對(duì)于中高端產(chǎn)品而言，這一塊（電池包用鋁）并非很大成本，整車說不定都用鋁，以形成差異化競爭。”楊智輝認(rèn)為，技術(shù)指標(biāo)放開給市場(chǎng)后，中端A1級(jí)以下的車用電池包可能會(huì)用鋼，中端以上將有鋼也有鋁，甚至其他更輕、更具競爭力的材料。（彭蘇平）