【读懂产业链】新能源汽车行业
1.行业定义与分类
工信部出台的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
新能源汽车包括五大类型:混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、氢能源动力汽车、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚之外的燃料。
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迈腾音响改装2.产业链结构
电池、电机和电控是新能源汽车的三大核心系统。新能源汽车实际上是在传统汽车产业链基础上进行延伸,增加了电池、电机、电控系统等组件,从而具有环保、节约、简单等特性。此外,充电桩、车身零部件也是新能源汽车产业链的重要组成部分。
图表 1:新能源汽车的产业链结构示意图
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(1)电池
动力电池是新能源汽车的核心零部件,也是新能源汽车研发与应用的关键攻关技术。目前,全球大部分新能源汽车使用的动力电池以铅酸电池技术、镍氢电池技术、锂电池技术为主。其中,铅酸电池技术最为成熟,生产成本较低,放电效率不错,已实现大批量生产。然而,铅酸电池有明显的短板,能量密度、比能量与比功率相对较低,无法达到理想的通勤距离,直接制约着该电池技术在新能源汽车领域的使用。镍氢电池也进入了成熟期,是混合动力车型电池中被大规模商业化运行的电池技术。数据统计,现有混合动力车型中,镍氢动力电池市场份额高达98%以上,丰田普锐斯、本田思域插电式混合动力车均使用了镍氢电池。然而,从动力电池发展趋势来看,锂电池才是未来的主力军,各个车企均将锂电池的开发作为新能源汽车的主攻方向。具体包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料等等。
锂电池电解液、锂电池隔膜、正极材料和负极材料并称为锂电池的四大材料,技术壁垒上,石墨类负极材料<电解液<钴酸锂以外的正极材料<隔膜。在整个电动汽车中,锂电成本占比最大,接近50%。而锂电成本中,又以正极材料占比最大,一般占比30-40%。
图表 2:锂电池的产业链结构示意图
正极材料
正极材料是锂电池最为关键的原材料,它决定了锂电池的安全性能和电池能否大型化。目前使用的正极材料主要有钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂,其上游原材料主要有锂、钴、镍、锰等金属材料。锰酸锂因价格低廉、资源丰富以及在消费类电池市场上的大量应用;三元材料价格居中,同时在循环稳定性、热稳定性和安全性能上有所改善,具有广阔的市场前景。2012-2013年国内正极材料产量同比增长近40%,2014-奇瑞4s店2015年产能仍将
以30%的速度增长,增长动力主要来自三元材料需求量的增加,以及高电压钴酸锂的增量。猎豹cs6怎么样
负极材料
在锂电池四大材料中,负极材料的技术相对最成熟。通常将锂电池负极材料分为两大类:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳,如天然石墨、改性石墨、石墨化中间相碳微珠、软炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。
索兰托2012图表 3:锂电池负极材料分类
现阶段,我国锂电池负极材料中以石墨产品占据绝对主流位置。2013年中国负极材料总体市场规模为20多亿人民币。其中,天然石墨占比35%;人造石墨(不包含MCMB)占比53%;中间相碳微球和钛酸锂等其它负极材料占比12%。不过从近几年的变化趋势来看,天然石墨占负极材料的比重在逐步降低,而人造石墨占比不断提升,主要是由于:电子产品对锂电池安全性能、容量和倍率的要求逐步提高,具备极高性价比的低端天然石墨逐渐失去市场;目前国内用于智能手机和平板电脑的负极材料大多开始转向人造石墨,尤其是替换市场的锂电池;天然石墨循环膨胀较大,电解液消耗多,高压实下吸液性能较差,倍率性能也较差,在高容量电池,如动力电池方面,大多都采用人造石墨。
③锂电池隔膜
隔膜性能的优劣决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
锂电隔膜发展两大趋势。目前隔膜的发展有两条路线:一是对消费电子类电芯而言,为了迎合美观、便于携带的要求,轻薄化和提高能量密度是发展趋势,一般采用单层PP、PE隔膜;二是对动力电池而言,由于主要应用在电动自行车、汽车、储能电站上,因此更注
重安全性,通常采用多层功能性复合隔膜。
隔膜作为锂电池中技术壁垒最高的材料之一,其难点主要体现在生产工艺、基体材料上,其中生产工艺的难度体现在隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性;基体材料的难度体现在获取合格的原材料和添加剂上。
电解液
锂电池电解液,是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体,对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。电解液是由高纯有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂等配制而成的非水溶液,其中电解质锂盐环节与隔膜类似,是电池国产化和降成本的关键环节,目前主要为日系企业垄断。
电解液由锂盐(六氟磷酸锂)、溶剂、添加剂组成,其中六氟磷酸锂是电解液成本最重要的组成部分,约占到电解液总成本的43%。电解质材料中六氟磷酸锂相对于其他锂盐优势明显,尽管六氟磷酸锂热稳定性不佳且易水解,但凭借其良好的电导率、电化学稳定性及突出的氧化稳定性,六氟磷酸锂已成为目前应用最广泛的电解质。
图表 4:六氟磷酸锂占到电解液成本的43%
(2)电机
新能源汽车与传统汽车的最大区别在于动力系统,新能源汽车电机取代发动机并在电机控制器控制下,将电能转化为机械能来驱动汽车行驶。因此,驱动电机的性能能直接影响整车运行性能。新能源汽车用电机的安装环境较为狭小,工作环境复杂多变且恶劣,因此新能源汽车对驱动电机系统的基本要求是:高密度、小型轻量化;高效率;高扭矩和宽调速;可靠性、耐久性与适应性;噪音低和成本低。