鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2020年03月06日
動力鋰電池技術之爭，歐洲輸了嗎？
在我國的力推下，新能源汽車的銷量持續高速上升，而在新能源汽車的核心技術--動力鋰電池方面當下正呈現中日韓三足鼎立的格局，面對這個龐大以及事關汽車行業未來的領域，歐洲公司不希望落在后面，正欲在動力鋰電池新技術上取得后來居上的地位。
今天我們文章里，斯圖加特大學車輛工程及汽車電子碩士SamGIU，從他的從業視角和大家聊聊：
電動汽車動力鋰電池之爭，歐洲輸了嗎？
在汽車電動化的大背景下，動力鋰電池已經毫無疑問成為電動汽車的核心部件，其地位如同傳統內燃機汽車的發動機。它不僅決定了車輛續駛里程、充電時間以及制造成本、售價等諸多因素，整個汽車產業鏈的分布也在因此悄然發生變化。目前，電池占電動汽車成本的四分之一左右。預計到2025年，全球電池市場將達到約2500億歐元。據保守估計，2025年單為滿足歐盟的電動汽車電池需求，就要至少20座電池超級廠。
電芯和動力鋰電池
電芯是汽車動力鋰電池組的最小組成單元。簡單來說，電池組就是由許許多多的電芯組合而成，另外再加上電池管理和冷卻系統。在每一個電芯中，化學能轉化為電能輸出電流驅動電機，動力進而經過傳動系統驅動汽車。現在量產電動汽車上使用的電芯一般為鋰離子電池（Lithium-ionbattery）。鋰離子電池由現年70歲的吉野彰（AkiraYoshino）在1985年開發完成，80后熟悉的索尼Walkman隨聲聽是第一個使用鋰離子電池的產品。
雖然現如今鋰離子電池的功率已經大幅提升，但是其基本工作原理沒有發生任何變化：在電池放電時，帶正電荷的鋰離子在電池內部通過電解液由正極流向負極，充電時相反。正是因為鋰離子長久保持移動性，基本不會在電池內部形成晶體結構，這一工作原理保證了鋰離子電池可以多次充放電的特性。
不同于歐洲，亞洲電子公司將發展鋰離子電池作為行業的重要戰略分支。加上便攜式電子設備的強大市場需求，推動了電池業在亞洲的持續發展。時至今日，亞洲電池制造商已經在鋰離子電池制造方面積累了大量knowhow，在電芯質量和價格上頗具競爭力。放眼全球，各大整車廠的電芯供應商都在亞洲。雖然特斯拉在內華達州建有電池超級廠（Gigafactory），但其依然要松下集團的技術支持。
德國整車廠：電芯是買還是造？
面對未來即將爆發的電動汽車產業，曾經坐擁頂級發動機技術的德國車企，現如今在電芯上卻極度依賴亞洲供應商。歐洲人深知，在鋰離子電池的制造技術方面，亞洲已經遠遠走在前面。如若未來德國電動汽車產業長期依賴亞洲電芯進口，恐怕拱手相讓的還有行業技術標準制定等主動權。在要不要自行投資建廠生產電芯的問題上，德國幾大整車廠態度較為保守。
戴姆勒曾與贏創工業（EvonikIndustriesAG）聯手成立Li-Tec公司，于2010年在卡門茨興建鋰離子電芯制造廠。投產后不久，就于2014年十一月宣布電芯生產將在2015年末全面停止，而Li-Tec成為戴姆勒的全資子公司，大部分員工并入戴姆勒。蔡澈在之后的采訪中公開表示："按照現有技術，戴姆勒無法在鋰離子電芯的自行制造上獲得任何經濟上的優勢。"
其實德國整車廠的擔憂既有技術上無法超越亞洲供應商，更多的是在德國建廠自制電芯的超高成本。制造電芯屬于能源密集型產業，然而德國能源價格超高，再加上在電池的原材料上不占任何優勢，在短時間難公司很難從自制電芯上看到盈利。專家預測，整車廠從建廠到盈利至少要六至八年。關于已經上市的公司如戴姆勒、寶馬、大眾等，投資人也將無法理解公司為何將大筆資金投入到大約十年后才能看到盈利的業務。
固態電池："電芯歐洲造"的彎道超車？
基于戴姆勒曾建廠造電芯的"失敗"試驗，德國汽車界似乎一度達成一致，按照現在的鋰離子電池技術在德國建廠自制電芯不劃算。那么有沒有一種電池技術會讓這比生意劃算呢？幾乎所有德國汽車界高層都提到一項可能量產的技術——固態電池。他們認為這項技術成熟后，極有可能會顛覆現有的鋰離子電池格局，動力鋰電池產業鏈將被重新洗牌。
固態電池顧名思義，相關于鋰離子電池的液態電解質，它的電解質為一層很薄的固體材料。液態電解質的致命問題在于其易燃性，特別是汽車在被強太陽光照射，或者發生車禍后電動汽車被對方燃油車引燃，在這種情況下電池都有可能因為過熱，最終引燃液態電解質。因此，現今電池組中都要一套冷卻和電池管理系統，這套冷卻系統所占據的空間基本上奪去了電池組一半的電池容量。然而固態電池因其工作特性不要冷卻系統，固態電解質也不可燃，在安全性上大幅提升。因為使用固態電解質材料，不必再擔心電解質外泄的問題，因此固態電池的尺寸極為靈活。固態電池可以做到十分輕薄而不犧牲功率密度。簡而言之，與鋰離子電池相比，固態電池可以以相同的重量和體積存儲更多能量，達到很高的能量密度。另外，固態電解質中幾乎沒有有毒有害物質，相比鋰離子電池更為環保。
固態電池另一重要優勢在于其充電電壓范圍較大且可變。現今的鋰離子電池雖然已經實現相對較高的能量和功率密度，但是進一步提高電壓以縮短充電時間的能力十分有限，這限制了其繼續發展的可能性。另外，由于鋰離子電池液態電解質的易燃性，在充電過程中必須不斷控制充電速度，防止電池過熱損害電芯甚至造成自燃。而固態電池或許為"充電一分鐘，續航800公里"帶來可能，另外固態電池的超長壽命和其理論上可達上千次的充電循壞，令汽車界對其充滿希望。
固態電池研究：德國乃至歐盟層面的政策支持
前文提到戴姆勒曾建廠自己生產鋰離子電芯最終因為經濟原因失敗收場。無獨有偶，同樣位于斯圖加特的汽車零部件供應商巨頭博世公司也曾研究并生產固態電池。博世于2015年收購研究固態電池的Startup公司Seeo，在之后的近三年時間內投入上億歐元資金研發固態電池，但是最終在2018年初將該業務歸類為"風險過高"宣告項目停止。據博世預測，為了達到理想的市場份額，至少要近200億歐元的投資，但不確定的是這項投資是否以及何時能夠獲得回報。
面對德國汽車公司界在電池研究上的"節節敗退"，德國乃至歐盟層面的政界為了讓歐洲在未來的電動汽車時代仍有話語權，紛紛推出相關扶持政策。2017年十月歐盟委員會在整個歐盟層面聯合各成員國、工業界、學術界以及歐洲投資銀行發起了"歐洲電池聯盟"（EuropeanBatteryAlliance,EBA）。該電池聯盟的重要目標就是在歐盟境內建立創新、環保和有競爭力的電池產業鏈，力爭排除歐盟在電池上關于亞洲的高依賴性并充分利用電池技術的革新為歐洲帶來的新上升和工作機會。
同樣是2017年十月，德國聯邦教育和研究部出資320萬歐元，發起了為期三年的SOLID（innovativesolidstatebatteriesbasedonsol-gelmaterialswithlithiummetalanodeandimplemented3Dstructuring）項目。該項目重要目標在于利用溶膠-凝膠法并結合智能涂層技術生產固態電池的陽極層、電解質層和陰極層，以提高固態電池在高功率密度下的穩定性、降低生產成本、簡化生產流程并且不降低固態電解質的離子導電性。據悉，該項目科研工作由德國著名研究機構Fraunhofer承擔，2019年該項目將展示其最新研究成果。
根據普華永道汽車領域咨詢師估計，為了建造一個年產量為8千兆瓦時的電池廠，預計將要投資8億到10億歐元。而僅根據大眾集團2025年的電動汽車計劃交付量計算，所需的電池容量為一年150千兆瓦時，這意味著在歐盟境內要近20座8千兆瓦時規模的電池廠。關于任何一家整車廠或零部件廠而言，這都是一筆巨大投入。因此，歐洲廠商要購買進口電芯的局面短時間內不會改變。
雖然業界對固態電池給予厚望，但是德國汽車公司面對電池業務的較高公司風險，都保持了極為保守的態度。雖曾有戴姆勒和博世涉足電池研發和生產領域，但最終都草草收場。歐洲層面雖然成立了如同當年空客級別的電池聯盟，德國政府也大力扶持固態電池研究，但是至今還未看到技術上的巨大突破，不知歐洲電動汽車的未來是否依舊"芯"在東方？
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