动力电池与内燃机区别分析

近几年，轿车工作最热的论题无疑是新能源动力与传统内燃机之争。内燃机工作是不是日薄西山了，能不能用到本世纪中叶？现有的出产设备出资要不要再持续投入？发动机技能要不要进一步再研发？现在，社会上与工作界的争论非常多，有将内燃机打入十八层地狱完全抛弃的，也有力挺内燃机再活五百年的，社会争论与争持此起彼伏。Diss内燃机，新能源动力电池真的做得到吗？

根据世界轿车组织与轿车工业协会的核算，2016年全球轿车产量抵达9498万辆，其间乘用车和商用车产量占比别离约为75%和25%。2017全年，估量我国的轿车产销量将打破2900万辆。其间，新能源轿车（包括混合动力）将逾越65万辆，总产销量占比2%。

根据咨询机构LMCAutomotive发布的世界轻型轿车展望（GlobalLightVehicleOverview）猜想，2018年前后，全球轿车年产量将打破1亿辆。其间，亚洲区域是最大的增量地址，均匀每年大约将增加250万辆，其间我国占比约100万辆。现在世界年增人口为8600万，人类出产轿车的速度比生孩子还要快。现在，全球每秒钟约出产3辆轿车，其间就有1辆诞生在我国，我国现已成为世界性轿车出产大国和消费大国。

至2020年世界轿车产量状况猜想

（单位：万辆）

区域2017年猜想2018年猜想2019年猜想2020年猜想

亚洲5123.225379.385648.355930.76

欧洲2168.012211.372255.592300.70

北美1848.931885.911923.631962.10

南美415.19427.65440.48453.69

其他区域193.43201.17209.22217.58

全球总产量9748.7810105.4710477.2610864.85

根据NavigantResearch公司发布的《交通运输业猜想：轻型轿车》报告，到2016年末，世界轿车保有量已逾越12亿辆，2017年将抵达13亿辆。去除筛选的作废车辆，估量未来几年世界轿车保有量还将以每年5千万辆的速度增加。

未来几年全球轿车保有量状况猜想

（单位：万辆）

区域2017年猜想2018年猜想2019年猜想2020年猜想

我国21048.7523043.3625100.0227223.33

亚洲其他区域25659.5127175.9528758.8630411.96

欧洲38096.6338784.1439488.3640209.53

美洲40268.2440971.0741696.3342444.27

全球总保有量129371.04134301.66139406.86144695.43

巨大的轿车出产量和保有量现已对全球环境产生了显著影响，尤其是人类的生存环境遇到了前所未有的应战。在最近十几年内，轿车工作一向致力于整车系统的轻量化、动力系统的小型化和节能减排，以缓解轿车工业对全球气候与环境产生的巨大影响，一起，也包括了对新能源动力的运用。从2017年下半年开端，全球各国都有发声禁售燃油车，其间，欧洲的反响最为激烈，法国、德国、英国、挪威等西欧工业强国都相继声明，至2030年前后将全面禁售燃油车。虽然德国、法国等几个国家的相关部分相继出来弄清，这不代表政府的言辞，而是环保工作协会的发声，但不管禁不禁售燃油车，内燃机的“电气化”进程将肯定会加速。在未来的10～15年内，内燃机工作将注定会产生巨大的改动。最近，长安轿车和北汽集团都宣告将中止出售燃油车，并不约而同的把时刻节点都指向了2025年，这一宣告很有深意。

新能源轿车最关键的三大部件为动力电源、电机和动力控制系统。其间，动力电源是中心中的中心，是新能源轿车的“心脏”。虽然现在商场上动力电源种类繁复，其间锂动力电池具有体积小、质量轻、循环寿命长、无污染等利益，现在在新能源轿车动力电源领域，锂动力电池占有主导地位。

索尼公司研发的18650锂电池

2014年全球锂电需求约为59GWh，2015年增加至76GWh，2016年锂电需求同比增加25.0%，抵达95GWh。根据全球锂电产能的预期，2017-2020年锂电产能将持续坚持每年约20GWh的增量，至2020年锂电需求估量将抵达170GWh。

2014-2020年全球锂电总产能及猜想

（单位：GWh）

从对锂电需求的猜想可以看出，锂电产能从2016年开端显着遭到了束缚，产能受限首要是遭到了锂电材料供应量的束缚，锂电产能的年增幅将一路下滑。估量2020年锂电正极材料所运用的碳酸锂将抵达12.5万吨，所运用的氢氧化锂将达2.9万吨，但远远无法满足锂电工作的运用需求。

从全球锂矿的探明储量和资源分布图中可以看出，锂矿资源根本上会合在南美的东西大洋两端，几乎占有了全球锂矿资源的一半以上，除此以外，美国和我国储量也不少。首要矿种分为卤水矿、沉积岩矿和伟晶岩矿。其间，沉积岩矿比较难发掘，现在首要是发掘卤水矿和伟晶岩矿。值得指出的是，澳大利亚的探明储量只需170万吨，但其开发力度却最大，年产量接近于全球总发掘量的一半。

全球锂矿探明储量及资源分布

国家（区域）探明储量（万吨）

玻利维亚900

智利750

阿根廷650

美国550

我国540

澳大利亚170

葡萄牙6

巴西4.8

津巴布韦2.3

全球总计3950

据美国地质勘探局（USGS）发布的最新数据闪现，世界顶级锂出产国正在尽最大努力满足不断增加的锂电需求。实际上，各锂矿资源大国关于锂矿的发掘非常有节制，因为锂矿资源是不可再生的，并且动力锂电池中的锂元素收回非常困难，收回本钱远远高于发掘本钱。这就像吃胡萝卜，吃一段就少一段，所以各锂矿资源大国有必要进行计划性发掘。下表为这两年全球锂矿出产国的发掘量，其间澳大利亚和智利占有了总发掘量的四分之三，而其他国家出于自身国情和资源战略考虑，现阶段关于锂矿的发掘都微乎其微。2016年全球锂产量较2015年增加了12%至3.5万吨，假设电动车商场在未来持续进行扩张，锂产量很可能在未来几年持续增多。现在，我国是最大锂资源消费国。

2016年全球八大锂矿出产国产量

（单位：万吨）

国家（区域）2015年2016年首要矿种

澳大利亚1.411.43伟晶岩矿

智利1.051.20卤水矿

阿根廷0.360.57卤水矿

我国0.20.2伟晶岩矿

津巴布韦0.090.09伟晶岩矿

葡萄牙0.030.02伟晶岩矿

巴西0.020.02伟晶岩矿

美国未知未知伟晶岩矿

全球总计3.123.50

锂矿资源的出产链首要包括探矿、采矿、原矿清洗、配料、破碎、筛分、球磨、均化、除杂、分级、重选、浮选、锂云母精矿、含锂浓缩液，最终构成碳酸锂。整套锂电池出产链的树立大约需求2-3年时刻。

整套锂电池的出产链结构

根据锂矿资源及相关原材料的流向可以看到，最近几年新能源动力电池的运用量增速有爆发式增加，从2014年的8.3GWh，增加到35.2GWh，增幅4倍多。但便携式移动设备用锂电池占比仍将抵达60%，且年复合增加率抵达16%。我国新能源动力电池的运用量占比逾越30%，逾越全球的均匀值。

全球锂电池及相关原材料流向分布

分类2014年2015年2016年2017年（猜想）

便携式设备用锂电池/GWh46.754.362.869.2

新能源动力电池/GWh8.314.623.635.2

储能用锂电池/GWh4.16.78.610.6

锂电池总产量/GWh59.175.695.0115.0

正极材料/万吨9.812.515.718.9

负极材料/万吨5.67.18.910.3

隔膜/亿平方米4.35.56.99.8

电解液/万吨4.45.77.19.4

2016年我国锂电池运用领域会合度剖析

在纯电动轿车的收购本钱中，动力电池的本钱占到了48%，远高于运用传统发动机的本钱构成。其间，正极材料即锂电池的本钱占到了30%，隔膜材料本钱占比25%，是纯电动轿车收购本钱的大头。通过前一轮的碳酸锂原材料商场的价格竞争乱象，从2016年起，碳酸锂原材料价格在快速走高，导致纯电动轿车出产本钱的进一步上升。

新能源动力电池本钱剖析

新能源电池首要运用的正极材料首要分为磷酸铁锂、锰酸锂和三元锂。其间，磷酸铁锂因为安全功用高，循环寿命长，在国内有着广泛的运用，锰酸锂的高温功用一直得不到处理，现已被边缘化。而三元镍钴铝酸锂电池归于高富帅，首要运用于高端纯电动车型。其间，含贵金属钴元素的锂电池价格广泛宝贵，并且遭到贵金属产量的束缚严峻，难以得到大范围的推广。

首要正极材料的功用对比

分类钴酸锂镍钴锰酸锂锰酸锂磷酸铁锂镍钴铝酸锂

简称LCONCMLMOLFPNCA

电压途径/V3.73.63.83.33.7

比容量/(g/m2)150160120150170

振实密度2.8-3.02.0-2.32.2-2.41.0-1.42.0-2.4

利益充放电安稳，出产工艺简略电化学功用安稳，循环功用优锰矿资源丰富，价格较低，安全功用好安全功用好，循环寿命长能量密度高，低温功用好

缺点钴价格宝贵，循环寿命低钴价格宝贵能量密度低，电解质相容性差低温功用较差，放电电压低高温功用差，安全功用差，出产技能要求高

下表为现在全球比较有代表性的新能源车型，以及运用的动力电池状况。可以看出，除了特斯拉ModelS选用的镍钴铝酸锂，其他材料的能量密度根本维持在100-140Wh/kg左右，宝马和日产选用的改性锰酸锂能量密度也逾越了130，但是据称在夏天高温状况下能量的衰减仍是非常厉害，远不如磷酸铁锂的体现。

现在，单位新能源乘用车的碳酸锂用量大约在50～60kg，单位中大型客（货）车的碳酸锂的用量在800kg左右，动力电池系统逾越1吨。按照全球碳酸锂年增产能4000吨的规划核算，纯电动车型的年增产能将再难以打破5万辆的规划（包括中大型纯电动客车），无法满足现在全球年增50万辆新能源车的产能需求。新式电池储能材料短期内无法得到实际运用，考虑到政府补贴的持续落潮和企业的可持续展开，大部分车企都转而主攻混合动力作为企业将来几年内首要的盈利来源。

2018年4月1日，我国将实施燃油耗与新能源轿车积分并行政策，出产朴实的传统燃油车将无法得到配给。估量在2018-2025年，混合动力的车型种类和产能将会有爆发性的增加，新式内燃机的需求量和功用要求也将持续增加，这对传统内燃机也提出了更高的要求。传统内燃机的“电气化”进程将显着加速，内燃机的“电气化”展开要求内燃机需具有更高的可靠性，更小排量结构更紧凑的机型规划，进一步前进升功率体现，进一步前进低速扭矩体现，以及具有更长的保养路程。其间，新式48V集成式电机的运用可以完成对电子增压器、变排量水泵，以及空调系统的优化控制，将前进整个动力系统的功用和燃油经济性。下图为2018年即将或现已上市出售的混合动力车型，在未来几年内，几乎一切的乘用车车型都将装备新能源动力电池。一起，在商用车领域，包括中长途运输用载货车在内的大中型重卡、轻卡等也将完成内燃机的“电气化”，以前进能源的运用功率。新能源动力电池的运用将给内燃机工作带来新的展开机会，并必定深刻影响内燃机工作的技能革新和展开。