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磷酸鐵鋰領跑新能源車產業 利潤率達70%

發布時間: 來源:中國證券報

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  新能源汽車產業鏈的主要部分是新能源整車生產、動力電池和動力電池材料,其中,我們最看好磷酸鐵鋰動力電池正極材料的投資機會,我們不看好作為過渡產品的輕度混合動力汽車的鎳氫電池。

  發展的關鍵是動力電池

  混合動力汽車和電動汽車的組成大致包括電池、驅動電機、電機調速控制系統、電池管理系統和車體五個部分。

  電力驅動及控制系統是混合動力汽車和電動汽車的核心,是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由電源、驅動電動機和電動機的調速控制裝置等組成。系統中最關鍵的部件是動力電池。

  動力電池的性能、成本和安全性,將很大程度上決定混合動力汽車和純電動汽車的發展進程,而性能、成本和安全性也決定了動力電池各種技術路線的前景。

  不僅如此,動力電池的技術突破有可能帶動整個新能源產業鏈發展,風電、核電、太陽能、電網調峰、新能源汽車都離不開動力電池,動力電池將成為各種新能源的儲能工具,將取代燃油成為移動能源的主要供應設備。

混合動力汽車和電動汽車的動力電池主要包括鉛酸電池、鎳金屬電池、鋰離子電池、高溫鈉電池、金屬空氣電池、超級電容、飛輪電池以及更具遠景的燃料電池和太陽能電池。當前應用的主流技術是鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池。

  動力電池的經濟效益取決于壽命,電池循環壽命如達不到1000次以上,電動汽車的優勢將無法體現。循環壽命是指電池組,不是單節電池,因此,電池的一致性,電源管理系統的使用非常重要。成本下降的另一關鍵因素在電極材料。

  鋰離子動力電池性能更優

  電動汽車對動力電池的基本要求可以歸納為以下幾點:(1)高能量密度;(2)高功率密度;(3)較長的循環壽命;(4)較好的充放電性能;(5)電池一致性好;(6)價格較低;(7)使用維護方便。

目前鎳氫電池技術最成熟,購置和使用成本較低,不改變人們的駕駛習慣,是目前HEV市場的主流產品。鎳氫電池的正負極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料,不存在重金屬污染問題,且其在工作過程中不會出現電解液增減現象,電池可以實現密封設計。

  但是,鎳氫電池具有難以克服的缺點,記憶效應給鎳氫電池的使用帶來不便。記憶效應是指在電池充放電過程中,會在電池極板上產生許多小氣泡,時間一久,這些氣泡會減少電池極板的面積,也間接影響電池的容量。鎳氫電池的記憶效應和充電發熱等方面的問題直接影響到該電池的使用。除此以外,鎳氫電池自放電率高、比能量較小,只能用在HEV上,這些缺點的存在使鎳氫電池只能是過渡產品。

  鎳氫電池由于技術成熟度和成本上的優勢,在短期內仍將是混合動力汽車的首選。

  鋰離子電池是90年代發展起來的高容量可充電電池,能夠比鎳氫電池存儲更多的能量,比能量大,循環壽命長,自放電率小,無記憶效應和環境污染。鋰離子電池的正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等,負極是碳素材料。根據鋰離子電池所用電解質材料不同,鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類,動力鋰電池主要包括鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等,因為原材料鈷、鎳價格高和污染較重,性能活潑易爆炸,目前電池業界的投入集中在成本低廉的錳酸鋰動力電池與磷酸鐵鋰動力電池上。 

  由于汽車用鋰離子電池體積大,其散熱性變差,安全性大幅下降,如何解決該問題十分重要。目前最常用的鈷酸鋰離子電池在大型化后,會有過熱著火或爆炸的危險,相對而言,正極材料為錳酸鋰和磷酸鐵鋰的鋰離子電池安全性能更好。另外,液態鋰離子電池電解液的有機成分為碳酸酯,閃點很低,沸點也較低,正極為強氧化性化合物,負極為強還原性化合物,當電池內部壓力過大或過熱時,會引起爆炸,或外殼破裂后與空氣接觸,因溫度高和鋰負極的高活潑性引燃起火。聚合物鋰離子電池的安全性較好。

  從技術成熟度來講,錳酸鋰材料更為成熟,但磷酸鐵鋰的安全性和成本更好。磷酸鐵鋰材料目前在美國和加拿大已實現了批量生產,國內企業比亞迪、天津斯特蘭、深圳貝特瑞、深圳天驕等有小批量供應。

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