■ 中国工业报记者 郭宇
近年来,铅酸电池产业面临的政策、市场环境愈发严苛,低价竞争、铅价上涨、产能过剩等问题并未得到全面改善。铅酸蓄电池作为能源领域的成熟和不可缺少的产品将如何继续前行。沈阳蓄电池研究所副所长、全国铅酸蓄电池标准化技术委员会主任委员伊晓波近日接受中国工业报记者采访时全面的对行业进行了分析。
需要鼓励高端产品
铅酸蓄电池作为目前综合性价比最高的二次电源,虽然市场的需求非常广泛,但由于前期发展过程中的一些铅污染事件造成了社会对铅酸蓄电池的误解和偏见。实际上,铅酸蓄电池技术上升的空间还很大。
铅酸蓄电池作为一类高安全性、高资源再生率及使用温带宽的二次电源,一百多年来广泛地应用于交通运输、通信电力、铁路矿山、航海航空、国防军工以及计算机系统等各个经济领域,并且在二次电源市场中一直占据70%左右的份额。近10年来,受国际和国内两个市场的驱动,中国铅酸蓄电池产业持续高速增长,已成为世界最大的铅酸蓄电池生产国、出口国和消费国,根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会统计,2018年铅酸蓄电池总产量达到了2.6亿KVAh,占全球铅酸蓄电池总产量的四分之一左右。
在政策支持上,特别是新能源领域的一系列政策扶持上铅酸蓄电池始终处于边缘化状态。加之国家取消铅酸蓄电池的出口退税、增加消费税等一系列限制发展的政策,使行业始终处于一种政策困难的环境,行业发展承受巨大的压力。
进入2016年,受到市场宏观政策的影响,铅酸蓄电池原材料市场铅价持续大幅度上涨,上涨幅度超过80%,更加地影响了企业的生产秩序,近期行业处于一种举步维艰的状态。
伊晓波认为,目前行业产品总体环境是高端产品缺乏,中低端产品产能过剩。
近5年来,在行业的产能升级过程中由于对产品技术升级的乏力,导致市场低价竞争和不正当手段竞争现象日趋深化。
实际上,铅酸蓄电池实际上技术上升的空间还很大,比如产品的能量密度,铅酸蓄电池的理论能量密度为170Wh/kg,而现在只做到了40Wh/kg左右,但由于铅酸蓄电池的科研项目列入不了国家科技创新和863科技项目,国家层面的科研机构完全取消了铅酸蓄电池的创新研究,国内主要研究电化学专业大专院校,比如哈尔滨工业大学、上海复旦大学和厦门大学等院校也由于没有课题研究的资金来源,也纷纷转向研究其它二次电源。
目前,铅酸蓄电池的科研和技术发展完全是由生产企业来承担,由于生产企业的科研资金投入和科研力量受限,使得铅酸蓄电池在技术进步上出现严重的动力不足。因此,铅酸蓄电池的技术创新和产品升级急需良好的动力驱动环境。
市场环境压力陡增
近年来,中国汽车、通信、高铁、电动车以及可再生能源等行业的快速增长,带动了铅酸蓄电池的需求持续增长,在 “十一五”、“十二五”期间,行业保持12%左右的增长幅度。这些增长主要集中在以下几方面。
首先是轻型电动车动力电池领域。电动自行车是最大的铅酸蓄电池市场应用对象,尽管电动自行车在今年进入行业发展的 “拐点”,但目前的年产量仍在2500万辆左右,市场保有量近2亿辆,其中95%用铅酸蓄电池,年需求小型动力蓄电池约8亿只。此外,电动三轮车、电动叉车和低速四轮电动车的增速也很快。
2018年5月17日,国家标准委发布了《电动自行车安全技术规范》,规定了电动自行车整车重量 (含电池)不超过55kg,电机功率不超过400W等技术要求,该标准于2019年4月15日起正式实施。由于目前市场上运行的电动自行车有70%的整车重量达不到新标准的要求,这样为电动自行车配套的铅酸蓄电池将面临着被淘汰出局的形势。
其次,汽车、农用车、摩托车、船舶、内燃机车领域。中国是目前全球最大的汽车生产国和消费国,汽车市场每年都呈现出较快的增长势头。此外,是通信机站、电厂、银行、医院、商场、宾馆、学校、影院、计算机系统等备用电源用电池市场。在4G牌照发放后,我国加大了对通信基站建设的力度,通信电源方面的需求也有较高的增长,2018年全国通信机站总数已达190万个,98%用铅酸蓄电池,年需求大型铅酸蓄电池约3000万只。此外,全国1300家发电厂、21万个银行网点、3万家医院、7000家影院,年需求大型蓄电池约2000万只。
抓住发展时机
随着中国以新能源及新能源汽车为代表的战略性新兴产业发展模式的不断深化,电动车和储能市场两个重大的市场将应运而生。如果转变概念,调整运行方式,中国的新能源汽车和储能领域一定会取得长足的进步,铅酸电池由此也可带来发展的契机。
伊晓波表示,首先要做到观念的转变。
在高额补贴及诸多扶持政策的条件下,新能源汽车的市场始终不甚如意。而无任何补贴的电动三轮车和低速四轮汽车却在悄然发展起来,至2017年中国的电动三轮车的市场保有量超过了3000万辆,低速电动四轮汽车市场保有量也近300万辆。而在欧美日韩国家微混启停汽车的新车比例已达到90%以上。这些微混启停汽车、电动三轮车及低速四轮汽车95%以上采用的动力源都是铅酸蓄电池,这是因为铅酸蓄电池安全性高、低高温条件下性能稳定及价格低廉的缘故。而在我国的新能源汽车动力电池领域的声音几乎一边倒地偏向锂电池,不管是国家政策还是公司战略,而作为已成功运用在电动车节能减排的铅酸蓄电池始终被边缘化。
与新能源汽车领域相同,在智能电网、储能电站等储能领域,一直也期望由锂电池、钒液流电池和超极电容器来完成储能系统的储能电源,但由于这些储能电池在储能系统中应用的储多的问题,使得我国储能系统的建设进展缓慢。
综上所述,可以认为铅酸蓄电池与其它种类的电池应扬长避短,实现不同细分市场内的互补,才能满足市场和国民经济发展的需求。所以随着我国新能源汽车和储能领域应用的不断深化,铅酸蓄电池终将会迎来发展的生机。
创新发展迫在眉睫
面对现阶段铅酸蓄电池的行业所处的环境以及锂电池等新能源材料电池的异军突起,倒逼铅酸蓄电池在技术上要有较大的进步和革新。
虽然近年来铅酸蓄电池在结构上、工艺上有所改善和提高,比如:卷绕式电池、超级电池、铅炭电池等,在循环寿命和能量密度上有了较大的进展,但与锂电池仍然有较大的差距,因此,铅酸蓄电池的技术创新和产业升级迫在眉睫。
伊晓波介绍了铅酸蓄电池的技术创新的方向。
双极电池。现代电化学理论奠基人、保加利亚科学院院长DetchkoPavlov(德切柯·巴普洛夫)在2014国际先进铅酸蓄电池联合会中国峰会上发言时最后说,铅酸蓄电池的未来期望于双极电池。中国最权威的电化学专家中国工程院院士杨裕生也认为铅酸蓄电池是一个生气勃勃的行业,其技术进步的目标是实现双极电池。
目前世界一些先进工业国家都在加大对双极电池的研究和开发力度,中国一些企业也在双极电池的研究方面取得了很好的进展。双极电池比常规的铅酸蓄电池的能量密度和循环寿命提高了近1倍,并且可实现了充电15分钟可荷电80%的能力。
高离子能电解质。目前铅酸蓄电池的能量密度和循环寿命很大程度上制约于离子的能量,由于在电极反应过程中离能的反应能级与电子反应能级相差较大,导致电极反应的能量偶和不匹配,电极反应速度因此变得缓慢,为此,对电解质载体的研究将是提升离子能量的重要方向。
双极电池加之高离子能电解质是铅酸蓄电池的升级换代产品,将有助于中国新能源汽车和智能电网等领域发展的需要。
此外,制造模式转型也是行业亟需创新之处。随着工业4.0发展概念,铅酸蓄电池行业也进入了由传统制造模式向智能化制造模式转型的实施过程。