一、新能源汽车电池产业宏观背景
习近平总书记曾强调,“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,要加大研发力度,认真研究市场,用好用活政策,开发适应各种需求的产品,使之成为一个强劲的增长点”。坚持以推动高质量发展为主题,增强产业对绿色消费的有效拉动和汽车强国的创新支撑,新能源汽车具有风向标意义。作为核心零部件之一,动力电池堪称新能源汽车的“心脏”,其重要性远胜于发动机之于传统燃油车。动力电池占据整车成本近40%,两倍于传统燃油车动力系统,成为汽车价值链重构制高点。可以说,在“双碳”目标驱动的产业变革中,动力电池已成为强化新能源汽车竞争水平,打造汽车产业竞争力的关键。故此,动力电池强,则新能源汽车强。动力电池弱,则新能源汽车弱。关注动力电池产业的现在,就是关注新能源汽车产业发展的未来。中国动力电池产业,经过多年奋力追赶,不仅突破了欧美技术专利封锁,而且打破了日韩市场垄断,在全球新一轮动力电池竞赛中成为领跑者。
在全球新能源汽车起步阶段,我国前瞻性地将其列入战略性新兴产业,中央和地方政府陆续出台了一系列政策加以引导和扶持。截至2021年底,我国制定出台了300多项政策措施,涵盖12大方面,发布了106项国家和行业标准,已构建起全方位、系统化和多维度的新能源汽车产业政策和标准体系。同时,在技术路线上,坚持以纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”,布局整体技术创新链;以动力电池、电机、电控为“三横”,构建关键零部件技术供给体系。这些政策措施的制定和技术路线的确立,不仅有效推动了新能源汽车市场化应用,而且带动了动力电池产业和储能技术的大发展。在大规模市场应用中,动力电池能量密度、安全性能、使用寿命等核心技术指标得到提升,成本快速下降。2011年,主流动力电池比能量仅在100瓦时/千克左右、系统成本为4元/瓦时,电池占到了整车成本的一半以上。到2021年,电池比能量达到270瓦时/千克,系统成本降到1元/瓦时以内,电池占整车成本降低到1/3左右。这些技术指标的重大改变表明,部分新能源汽车成本在不依赖财政补贴的情况下,已降至可以与燃油车进行市场竞争的水平。在新能源汽车发展浪潮中,中国的新能源汽车企业越发彰显出蓬勃生机。2023年6月1日,宁德时代介绍,搭载宁德时代CTP3.0麒麟电池的极氪001千里续航套装(CLTC综合工况续航里程1032公里)已在宁德时代总部完成交付。以宁德时代麒麟电池、比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池为代表的创新产品占据领先地位。
总体来看,在现有政策和技术的支持下,新能源汽车动力电池产业在中国得到了飞速发展,占据世界前列,但是目前的动力电池技术仍然无法使新能源汽车超越传统燃油车的固有优势。具有超高能量密度和本征安全性的新型固态电池技术虽然前景广阔,但仍处于实验室研发阶段,商业化仍需时日。克服这些挑战需要产业各方的合作,不断的技术研发与创新,以及政策支持,从而推动新能源汽车动力电池产业在未来取得更大的突破和进步。
二、闵行区新能源汽车相关产业基础背景
长三角地区作为我国经济最发达的区域之一,具有优越的产业发展条件,除了科技创新和人才聚集的优势,还有政策支持。长三角地区正在发展成为我国新能源汽车“新硅谷”。长三角一体化发展高层论坛提出,要将长三角打造成新能源汽车世界级产业集群。车企的汇集带动了动力电池产业、配件企业产能迅速拓展到上海周边,在江苏、浙江和安徽形成了上百个产业园区,区域内发达的制造业,便利的贸易、活跃的民营经济和丰富的劳动力资源助力产业集群协同效应形成。
与此同时,近年来智能新能源汽车产业在闵行加速集聚,相关总部及研发中心增多。目前,闵行已和宁德时代、上海交大共建“宁德时代未来能源研究院”,和国电投、上海交大共建“智慧能源创新学院”,全面提升闵行在新能源领域的创新引领能力。通过瞄定这一产业及其关联产业优质项目,围绕招商引资、场景打造、产研对接、技术创新等环节,充分发挥闵行区产业基础好、人才总量多、营商环境佳等优势,积极推进新能源汽车产业高质量发展。截至目前,闵行已经引进了蔚来汽车、高合汽车、宁德时代、瑞明集团、利氪汽车、采埃孚等一批新能源汽车研发中心、关键零部件企业集聚发展,打造闵行区新能源汽车产业发展新高地。而在新能源汽车零部件环节,闵行拥有上海加冷松芝汽车空调股份有限公司;在新能源汽车相关服务(充电及后市场服务)环节,闵行拥有上海阑途信息技术有限公司;在新能源汽车相关设施制造环节,闵行拥有思源电气股份有限公司。闵行的新能源汽车相关基础配套设施也十分齐全,截至2023年2月,闵行新能源公共桩和专用桩总计23564个,涉及商业、工业产业园、酒店、医院、P+R地铁站等多个行业领域。
作为新能源汽车的关键部件,近年来,出于保供与自主安全的目的,大众、特斯拉、通用、蔚来等多家主机厂已开始布局动力电池产业,深度介入原材料布局、动力电池研发、生产制造和回收利用等全产业链。新能源汽车动力电池产业在推动可持续交通的浪潮中取得了巨大进展,然而,它也面临着多重挑战。这既是国家总体布局需要考量的,也是闵行区亟待解决的难题。
1、制造成本高昂。电池原材料的高成本以及生产和制造流程中的高投资需求,使得新能源汽车的售价相对较高,和传统燃油车相比在价格上没有明显优势,这影响了消费者的购买决策,也限制了新能源汽车的普及。
2、续航里程有待增长、充电速度有待提高。虽然技术不断进步,但电池能量密度的限制和快充性能的不足仍然制约了新能源汽车的实用性。
3、全产业链有待完善。在产业上游,原材料中稀有的锂、钴、镍等金属在电池制造中的需求连年增加,可能导致供应短缺和价格上涨,进而影响产业的稳定性。在产业下游,废弃电池的处理和回收也是一大难点,在应对环境污染和资源浪费方面面临迫切的挑战。
4、安全性和可靠性有待进一步保障。高能量密度使得电池在事故或极端条件下可能引发火灾或爆炸,在电池材料本征安全性和电池包管理系统上仍有发展空间。
闵行区可从以下几方面多维发力,主动提升新能源汽车动力电池产业技术创新效率,以此在未来的经济发展和行业进步中取得先机。
1、提高政策供给力度。政府政策属于产业发展的辅助因素,但对动力电池产业的竞争力有着重要影响。近年来新能源汽车动力电池产业技术的快速发展,与政府的政策支持是分不开的。从宏观层面,随着国家“双碳”目标的提出,新能源汽车动力电池作为目标实现的主力军,国家给予新能源汽车以及动力电池产业相应的政策照顾,将会对新能源汽车动力电池产业的推广起到很好的促进作用,对于新能源汽车动力电池产业能够迅速发展以及占领新能源汽车市场是一个重大的国家政府政策机遇期,是不容错过的机会因素。
2、促进校企合作开展基础研究与创新研究。新能源汽车动力电池产业属于技术和资金双重密集型特征结合的产业。政府应在高校与企业间促进合作发展,强调基础研究,倡导原始创新,避免受制于海外专利限制,积极探索高能量密度、长循环寿命电池的新体系。例如,提前布局基于卤化物电解质的新体系,钠离子电池技术,电池成像诊断技术等领域,避免盲目趋从,实现差异化发展,弯道超车。同时注重人才资源的积蓄,一方面要聘请国内外专家人才进行技术指导,并引进创新性人才;另一方面,闵行区内各大院校要响应政府的号召,开设相关专业培养人才,并与企业实行人才对接,加强人才培养。这两点一个从短期出发,一个从长期出发,相互配合。
3、建立产学研融合的研发生态系统。要通过建立产学研融合的动力电池研发机构,整合资源,加速科研成果的应用转化,全力保卫二次电池领域的领先地位。在新型固态电池技术发展上,政府应通过补贴政策,引导固态电池技术落地。通过应用端的引导,牵线搭桥,积极推动固态电池样品进行车辆装车试验,从实际应用中发现关键问题,从而引导技术侧的研发需求,建立起固态电池产品的行业标准,在电池能量密度和快充性能上实现进一步技术突破。新能源汽车动力电池产业不是单独存在的,与其关联的产业是实现动力电池产业价值链拓展和产业价值增值的重要路径。动力电池产业的发展与日趋成熟必然需要依靠与之相关的众多产业作为支撑。