電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
正確的技術路線選擇和技術升級是我國動力鋰離子電池公司的核心競爭力。例如，比亞迪是磷酸鐵鋰電池紅利受益者；寧德時代是三元電池紅利的受益者。目前，國內氫燃料鋰離子電池行業投資也逐步升溫，走的是國人熟悉的逆向開發的老路子，拿不到核心技術，離產業化仍有距離。但從國家能源戰略角度來看，可能跟汽車工業一樣是下個輸不起的“賽道”。
從全球氫燃料鋰離子電池汽車發展來看，氫燃料鋰離子電池已經基本能夠達到商用水平，但成本依然偏高，基礎設施也有待完善，但這些問題隨著加工規模張大，投入巨大資源的增多會逐步處理。
1）氫燃料鋰離子電池并非全新技術，經歷幾次商業化浪潮和不斷技術進步，氫燃料鋰離子電池已經逐步進入民用市場。
早在上世紀60-70年代，氫燃料鋰離子電池就已經使用到航空和軍工范疇，由于石油危機爆發，民用氫燃料鋰離子電池受到一段時間熱捧，但終因為技術不成熟，難以商業化而退潮。在2000年前后以巴拉德為代表的燃料鋰離子電池廠商，開始推出燃料鋰離子電池電站，在非洲、北美等多地運用良好，這一階段受到了市場熱捧，大量資本涌入，巴拉德股價也飛漲，但由于成本高，大規模商業化依然存在較大問題。就在此時，基于國家能源戰略角度出發，日本提出了氫能社會，逐步加大了在燃料鋰離子電池范疇的研發，在2009年，開始推廣家用燃料鋰離子電池，此后燃料鋰離子電池在日本國內燃料鋰離子電池商業化邁上了快速發展階段，隨著2013-2015年量產氫燃料鋰離子電池車型的推出，氫燃料鋰離子電池被推到風口浪尖。
圖表1氫燃料鋰離子電池三次發展浪潮
資料來源：玖牛投資
雖然氫燃料鋰離子電池經歷了兩次發展浪潮，都沒有實現大規模商業化，而本次豐田推出量產燃料鋰離子電池汽車，并積極開拓海內外市場，在日本國內已經建立百座加氫站。日本在國內已經推廣了近3000臺燃料鋰離子電池汽車，2020年將產量提升到20000臺。這些信息聲明燃料鋰離子電池技術已經接近成熟，商業化已經臨近。從產業發展階段來看，氫燃料鋰離子電池汽車處于導入期，技術仍待完善，成本高。
圖表2全球氫燃料鋰離子電池汽車銷量（臺）
資料原來：玖牛投資
現代、豐田、本田量產車已經證明氫燃料鋰離子電池已經能夠滿足車用要求。
功率密度和續航是氫燃料鋰離子電池關鍵參數，日韓在這方面取得了重大進展。豐田和本田燃料鋰離子電池技術最近10年取得飛速發展，功率密度從1.4kW/L上升到3.1kW/L,使得氫燃料鋰離子電池能夠裝入汽車，不影響整車設計。據豐田相關技術人員解析，豐田將在2020年推出第二代Mirai車型，燃料鋰離子電池系統性能將進一步提升。整車由于高溫、低溫、震動等特殊環境，對燃料鋰離子電池耐久性、可靠性要求更高，早期氫燃料鋰離子電池只能在固定或者關閉的環境中使用，如家用、電站備用等均已經有一定規模商用。目前豐田在運行的數千輛Mirai沒有出現大規模性能衰減，驗證了氫燃料鋰離子電池能夠滿足車輛運行的苛刻環境。
圖表3豐田燃料鋰離子電池技術參數
資料來源：豐田公司，玖牛投資
從目前三款量產車型來看，其基本參數達到了日常用車要求，續航、功率、加速、充氫時間等均能滿足日常需求。價格方面，這三款車作為中端車型，價格高于常規車型。隨著技術提升，這些參數可以進一步提升，如下一代儲氫罐壓力提升到95Mpa（在一兩年內推向市場），同樣體積儲氫罐儲氫量將提升35%，意味著續航提升35%左右。另外在核心電堆技術方面，新的技術將進一步提升功率密度和效率，綜合性能將進一步提升。由于鉑金屬（氫燃料鋰離子電池堆關鍵材料）儲量少，價格高，氫燃料鋰離子電池汽車非得使用更少的鉑或者替代材料。目前提高鉑活性，降低用量方面已經取得非常大沖破，預計將來還會有進一步降低。替代材料的研究也有非常大沖破，將來氫燃料鋰離子電池堆鉑的依靠會逐步降低。
圖表4豐田、本田、現代燃料鋰離子電池量產車性能比較
資料來源:公開資料，玖牛投資
2）降低成本是氫燃料鋰離子電池汽車大規模量產處理的第一要務。
由于氫燃料鋰離子電池汽車核心成本在電池系統，電池系統成本占據整車將近60%成本，降低燃料鋰離子電池系統成本，是目前燃料鋰離子電池非得沖破的關鍵條件。依據DOE研究機構數據顯示，氫燃料鋰離子電池在近10年來，成本出現了下降，較10年前降低超過50%。依據DOE預測，氫燃料鋰離子電池成本規模效應在將來不斷加強，50萬臺產量規模將使成本降低至今朝的一半。核心組件電堆催化劑用鉑量大幅降低，關鍵材料加工工藝優化，材料改進，也能進一步氫燃料鋰離子電池成本。
圖表5氫燃料鋰離子電池系統成本
資料來源：DOE，玖牛投資
3）制氫、儲氫是氫燃料鋰離子電池汽車推廣緊要障礙。
目前日本、美國、德國均在加大力度推動加氫站建設和配套產業培育。相比于純電動車充電站而言，加氫站建設成本更高，基礎配套完善度遠不如充電站。目前，單座加氫站建設成本超過5000萬元，其成本遠高于同類別充電站。加氫站成本高，同時制氫能耗高，導致氫燃料成本偏高，弱化了其經濟性。
圖表6全球加氫站數量
資料來源：玖牛投資
啟示：我國新能源汽車采取鋰電池技術路線，緊要原由是我國鋰電池技術儲備充分，產業配套完善，發展更容易。在氫燃料鋰離子電池方面，我國遠遠落后于日本。
從國家層面來看，多元化路線更能保障能源安全，我國不會輕易放棄氫燃料鋰離子電池技術路線。從產品技術層面來看，鋰電池依然存在不足，長續航，意味著質量大大幅新增，降低能源經濟性，但鋰電池充電方便，且便宜，日常通勤及短距離行駛更具能源經濟性。氫燃料鋰離子電池，采用氫氣作為儲能介質，質量輕，能量高，更適合長續航的要求。因此將來氫燃料鋰離子電池和鋰電池會長期并存，互為補充。
氫云鏈認為，在政策扶持下，國內各科研院所及公司在氫燃料鋰離子電池范疇的投入不斷加大，在核心技術方面不斷沖破，電池堆、儲氫罐、制氫等技術方面不斷提升，拉小了與日本差距。從早期汽車工業、光電半導體工業引進失敗經驗來看，我國氫燃料鋰離子電池產業要大力自主創新，掌握核心技術（電堆、儲氫等），才能形成真正競爭力。
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