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[电池材料] 稀土与新能源汽车的融合发展

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发表于 2021-8-12 14:05:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
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【汽车材料网】稀土与新能源汽车的融合发展
张丹琳
(五矿稀土集团有限公司,北京 100044)
摘 要:改革开放40 多年来,我国经济发展取得了巨大成就,尤其是汽车制造领域,已经成为国民经济的重要支柱产业。基于此,主要围绕新能源汽车与稀土最息息相关的镍氢电池、永磁电机和汽车催化剂等领域探讨稀土产业在下游的应用前景。
关键词:稀土;新能源汽车;电池

[size=1em]改革开放以来,我国汽车产量从1978 年的14.9 万辆增加到2017 年的2900 万辆[1],从缺重少轻、轿车几乎空白到重中轻微轿车客车全面发展。目前,我国汽车品种繁多、物美价廉,已经全面建成现代汽车工业体系。汽车的制造体系与国际全面接轨,汽车的质量水平已经达到了国际先进水平并且建成了全套零部件体系,行业稳步长足发展。

1 新能源汽车类型

[size=1em]在新能源汽车领域,汽车制造业同时面临着机遇和挑战。其中,最大的机遇当属汽车动力电动化和智能网联化带来的广阔发展空间。新能源汽车有助于解决环境问题和能源问题[2],主要有以下4 种类型。(1)燃油(气)型:属于清洁燃料,提高能源利用效率,配有能量回收装置,可减少污染排放。(2)混合动力型:通过智能技术使“油+电”达到最佳效率,能量回收系统完善。(3)电动型:电力资源清洁可再生,同时拥有一套系统可以回收能源,是自动驾驶和共享汽车得以实现的基础。(4)氢燃料动力型:未来可替代石化能源,但需要更长久的研究和基础设施方面的投入。

2 新能源汽车行业现状

[size=1em]新能源汽车是未来汽车行业的发展趋势,每一种形式的新能源汽车都有其存在价值。由于环境的承载力有限,加之石化能源可能有一天会被消耗殆尽,对于生存环境的保护已经成为人类的共识。另外,不同汽车产业技术的共同发展也可以形成一个积极良好的竞争环境和生态体系,在相互竞争中得到成长发展,不同汽车企业不是此消彼长的关系,而是一个和谐共荣的关系。最后,运气的成分也是要纳入考虑因素的,很多技术方面的突破都伴随着一定的不确定性和偶然性。

3 新能源汽车电池

[size=1em]镍氢电池在目前市场现有的技术路线上表现出明显的优越性能,见表1,表明该类电池未来在新能源汽车领域有广阔的应用前景[3]。

[size=0.8em]表1 电池评分表
[size=0.8em]注:满分5 分。

[size=1em](1)铅酸电池。较低的能量密度比使其无法作为车载动力电池,制造以及回收的环保问题导致未来供应商集中度很高;价格优势使其能够作为车用启停电源。

[size=1em](2)镍氢电池。由于能量密度比的局限性,适合应用于除了纯电动汽车以外的其他车型,如混合动力、氢燃料以及其他新能源汽车。除了能量密度比之外的优越性能,使其保持未来汽车领域的存在和应用价值。

[size=1em](3)超级电容。能量密度比很低,动力型的充放电装置,可以和镍氢/锂电一起使用。可作为公交车中无轨电车的补充电源,以及乘用车的快速充电补充装置。

[size=1em](4)锂电池。目前能量密度最高的产业化车用电池,但安全性是这类电池的硬伤,如果不能在固态电解质技术上实现产业化,在不远的将来会有可能被取代。同时,充电速度低的问题限制了其在电动车领域的推广。

[size=1em]综上所述,镍氢合金电池以其优越的性能和不太突出的缺点成为目前作为新能源汽车动力电池最好的发展方向。该电池在购买后不需要充电就能立即使用,并且长时间保持电荷以满足随时使用的需求。另外,以电池容量作为对比指标,镍氢合金电池比碱性/镍铬电池更加绿色环保且使用寿命更长,比锂电池更加安全更经济。从原材料资源分布来看,锂电池中必须使用的钴元素稀缺,这一点决定了锂电池未来无法大规模发展,并且存在随着市场规模的不断扩大,锂电池会越来越贵的弊端。从我国主要基础资源占比来看:稀土36%、镍3.94%、钴1.11%、锂23%、铅16%,锂电池的优势确实不如镍氢电池明显。

4 新能源汽车和稀土的发展4.1 能源利用效率方面

[size=1em](1)可靠和安全是基础。对于新能源汽车动力电池,需要适应各种恶劣环境,从而需要可靠的性能。(2)方便快捷是基本条件。补充电力或者燃料的方式不能给消费者增加负担。(3)经济性是推手。政府一定程度的补贴可以帮助市场初期化开发和运营;费用方面的节约决定使用者的成本,同时也是消费者是否乐意购买的最关键和最重要的指标。(4)智能化是未来。只有新能源汽车才会匹配和搭载人工智能,成为未来共享交通和公共交通的主要承载者。

[size=1em]2017 年,我国储氢合金销量约为8800t,日本销量约10000t;按照丰田产销计划,2020 年需要储氢合金8190t(HEV 合金用量按照5.46kg 保守核算,预计2020 年日本丰田销量为150 万辆)。2017 年全球混动汽车市场份额中,丰田占有率为69%,目前的技术路线是镍氢电池;其次是本田占有11%的市场,应用的是锂电混合动力;韩国的现代/起亚、美国的福特、日本的日产分别占有7%、4%和5%的市场份额。车载镍氢电池2017 年占整个镍氢市场的49%,后续增长稳定,未来非常看好。

4.2 稀土永磁电机方面

[size=1em]目前,电能清洁化+汽车电动化结合在一起,是我国的战略布局。由于国家的管控,能源污染排放量降低,引起未来油耗量的降低,汽车电动化因此会成为一个必选项,所有的车企都必须研发和生产新能源汽车才能存活下去。行业龙头企业精进电动研发出了少重稀土的永磁电机(即减少铽镝的添加),中国企业现在已经为宝马、大众等欧美知名汽车制造企业开发驱动电机和电机技术出口。来自中科三环的一份稀土永磁应用报告指出:2018 年上半年以来至8 月底,磁性材料行业经济运行保持2017 年的态势,总体较好。销售大致增长5%左右,增势较为强劲,许多企业处于赶货状态,开工率较高。但后续订单明显锐减,预计锐减20%~40%,最近部分产品已有显现,企业心中没有底。后面几个月会有较大回落,经济将处于下行。从项目投资来看,企业开始变得更为保守和理性,投资总额预计下降50%,特别是考虑投但还没投的部分,基本上会暂停。

4.3 贸易战影响方面

[size=1em]贸易战对稀土行业的直接影响不大。首次,该产品生产主体在我国占了80%产量,许多产品具有唯一性,无法替代。其次,直接到美市场的磁材产品并不多,总共不过1亿美元,企业具有分担能力。但是,对磁性行业的下游产业链以及后续影响很大,如下游的电机、电动工具、电子电声等产品。展望未来,贸易战将打乱原有的市场格局,组合新的市场结构。即磁性材料的下游市场由原来以国内为主改变为国内国外分散的市场布局,一定程度上会增大企业的销售成本和产品竞争成本。

5 结语

[size=1em]目前,人们一致认为稀土在汽车下游领域的应用方面有着不可替代的作用。对于新能源汽车是未来汽车产业发展大势所趋的大环境背景下,国家对于环保和节能方面不断提出新的要求。而稀土作为拥有特殊物理化学性质的元素,一直在为汽车制造企业达到国家严格的排放标准和能耗标准保驾护航。

[size=1em]参考文献

[size=1em][1]荀淼.中国汽车制造企业财务风险预警研究[D].南宁:广西科技大学,2013.

[size=1em][2]吴明阳,冀杰.电动汽车横摆力矩拉盖尔函数模型预测控制[J].重庆大学学报,2018,(1):61-69.

[size=1em][3]王涛.新能源材料超级活性炭市场营销战略浅析[J].现代经济信息,2016,(6):349-350.



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