研究周报 | 锂电池如何应用于低速电动车?机会在哪里?

朱玉龙

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【特约研究员 朱玉龙】去年10月,《四轮低速电动车技术条件》国家标准正式立项,相关政策导向之一是动力系统从铅酸电池升级为锂电池,这一导向在业界引起了较大的反响。那么,低速电动车的锂电化过程会带来哪些机会和挑战?锂电池升级是否会让低速电动车企业得到一次升华的机会呢?这一问题颇值得探讨。

一、 低速电动车切换为锂电池的相关需求

低速电动车能成就现在这么大的应用量,有很多原因,从整体来看,其价格限定在2~3万甚至更低一些的范围,这个价格区间加上地方宽松的使用限制,是低速电动车目前快速发展的助燃剂。如果依据保持这个价格区间不变的要求进行探讨和对比,可以得到低速电动车对电池系统的需求概览:

·硬需求:锂电池总的成本需要与现有成本具有可比性

·锂电池整个系统的性能需要与当前系统有一定的兼容性

·锂电池系统的供应模式需要与当前的模式有相似性

表1 低速电动车电池需求概览

A.耐久性基本要求

1

全功能使用时

3

2

使用时间(不含充电

2000

3

充电循

1000

B.基本特性

4

电池系统电压运行范围(正常值)

48,60,72

V

5

电池系统容

100,150,200

Ah

6

放电功率5s30S @ 25°C

1510

kW

7

放电功率 @ 25°C

35

kW

8

充电功率5s@ 25°C

5

kW

9

充电功

1.63.3

kW

10

IP

IP67

11

工作温度范

-1050

12

配置BMS基本功能(单体电压、电流、温度监控

表2 铅酸电池应用于低速电动车的核心优势及升级为锂电系统的需求

考虑项目

描述

改进成锂电池系统

成本

580/

核心困难

安全性

耐滥用特性较好

对整个系统的要求很高

控制系统

简单

对整个系统的要求很高

布置要求

简单

对整个布置提出了要求

从低速电动车的系统结构看,各个部件形成稳定和相对简单的架构是非常重要的,如图1所示,如果沿着以下的架构:

·低速车核心的供应商已经把整个系统做好了样板和成本控制,然后留给厂家进行组装和搭建

·如果依照现有的体系,锂电池系统的组装和布置也要相对简单,对厂家来说更多的还是按照可以布置的位置把电池布进去,可利用的位置无非以下三个:

1.前舱:前舱布置动力电池对发生单车碰撞和与其他车辆碰撞时产生的对电池结构性滥用(结构侵入和损失、挤压和针刺等情况)要加倍注意;

2.座椅下:座椅下布置动力电池对电池起火后往上蔓延有更为苛刻的阻燃和时滞要求;

3.后舱布置动力电池。

低速电动车能够快速发展与整个系统比较简单以及现成的核心零件体系有着直接的关系,可以看到在控制和特性方面,部件商的方案占主导地位。

锂电池

图1 低速车原有的基本系统架构

二、 锂电池的安全问题

从最恶劣的情况看问题,依据公安部印发的《新能源汽车灭火救援规程》,由于锂电池的一些特点,导致道路消防和救援也出现了新的特点。

锂电池

图2 锂电池较大的新能源汽车消防处理规程

如果低速电动车根据要求一下子切入锂电池的系统,我们就要考虑以下的一些问题:

1. 与现有的新能源汽车相比,事故发生的频率是否会增大?这个比较主要基于几点对比:低速电动汽本身的数量基数、严格的成本约束以及新导入的时间问题;

2. 现有的市场需求、整个合规过程所需时间、以及后续起量的时间较短是否会加大风险?新能源汽车在发展过程中发生了很多事故,车企是在事故试错和问题改进中成熟起来的,本身也有相对较长的时间去实施开发和系统安全验证。;而在低速电动车高市场需求量的推动会使相关企业的完善过程短很多;

3. 低速电动车的市场具有私人市场分散性的特点,如果前面两项做不到位,则可能引发低速电动车自燃后的二次事故,殃及房屋或其他停放车辆。

这里就牵涉到为什么要用锂电,此处不做争论,产业引导政策和未来发展的大方向已然既定,我们就照这个大的框架往前走。可以预期,新能源汽车性能和工况方面的要求会进行降级和减配,但新能源汽车安全国家标准的制定,将会纳入低速电动车安全性的核心要求,可能里面每项内容会有调整,多个项目可能会有变动或者取舍,这是大势所趋。

表3 电池有关的安全性实验

锂电池

三、机会与预测

1. 由于上述分析的安全管控可能性,对低速电动车进行实时监控倒是可能会比新能源汽车实现的更为彻底;地方监控平台将会成为低速电动车安全性监控的主要平台。

2. 铁锂电池目前主要应用于商用车和部分专用车,随着商用车市场在未来几年逐渐趋于饱和、物流车市场追求更高的比能量和能量密度指标,铁锂电池的销量将很难实现倍速的增长。在这一走势下,电芯、模组领域需通过国标、同时又卡着补贴的能量密度的坎儿的磷酸铁锂电池企业,将把重心移向低速电动车市场可能是大概率事件。未来随着竞争格局的明朗化,将会出现专注于低速电动车的铁锂电池企业。不过低速电动车的区域化发展格局有可能会导致地方保护主义的出现。

3. 低速电动车的锂电化是在电池系统低成本的条件下进行的,而安全又是一个无法规避的因素。动力电池企业要实现成本控制和安全保障,一是要把产能拉上去,再就是把性能参数分组之后的B类电芯利用在低速电动车用锂电系统,以此获得价格下探动力。

4. 在低速电动车锂电化的进程中,锂电池企业和低速电动车企更容易出现新型的伙伴关系,更容易出现相互结盟乃至收购的案例,在这个领域出现的变数特别大。

参考文件:

1. 研究周报 | 详解低速电动车标准中“安全性”“锂电”与产业化的博弈, 企业需未雨绸缪

2. 研究周报 | 低速电动车造百亿锂电市场,如何抢食?

3. 动力电池四级梯队市场格局初定,投资创业风口渐去

作者:朱玉龙

来源:第一电动网

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