電子化乃汽車潮流電動車前景廣闊
美國通用集團在2008年藉百年廠慶的時刻，正式推出量產(chǎn)版本的雪佛蘭Volt以開啟全新的電動車紀元。隨著消費者的環(huán)保意識日益加深，同屬通用集團旗下的德國品牌歐寶也宣布在2009年日內(nèi)瓦車展上，推出名為“Ampera”的全新電動車款。采用五門四座設定的Ampera，事實上與雪佛蘭Volt有相當?shù)南嗨瞥潭龋撼霜M長后掠的頭燈線條雷同外，Ampera采用了窄幅的水箱護罩，同時頭燈下緣也加入類似同廠Flextreme概念車的進氣柵設計，呈現(xiàn)動感前衛(wèi)的設計風格。動力方面，Ampera搭載通用集團的Voltec動力系統(tǒng)，車主可藉由230V交流電源進行充電，在鋰電池模組滿電的情況下，Ampera可提供60公里的續(xù)航距離；而欲駕駛更遠的路途，Ampera所搭載的小型內(nèi)燃機引擎，也能持續(xù)產(chǎn)生電力，以提供更長途的續(xù)航能力。
身為資本市場上最早一批關注電動汽車產(chǎn)業(yè)的研究人員之一，我已利用上次的機會對電動車的技術瓶頸做了初步的剖析。這次我將介紹電動車的關鍵核心零組件：車用充電（二次）電池！由于車用電子應用的高速發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導體、電子、通信等技術的整合式平臺。2004年每輛新車在電子產(chǎn)品的支出為1518美元，更有人預估隨著機電整合技術的不斷進步，電子產(chǎn)品的成本未來有望達到車輛成本的40％。
由于車用電子應用的高速發(fā)展，汽車已不再是傳統(tǒng)機械制品，而是集所有智慧型現(xiàn)代科技于一身，融合光電、半導體、電子、通信等技術的整合式平臺
對應車輛高度電子化的趨勢，汽車產(chǎn)業(yè)推動42V或42V/14V電力系統(tǒng)的力度也逐漸加快。汽車電子系統(tǒng)對電力的需求從現(xiàn)在到2030年將保持每年5~8%的速度增長，在過渡階段42V/14V電力系統(tǒng)有望成為新世代車輛電力系統(tǒng)標準。目前國外高級轎車電子產(chǎn)品需要的線束超過2000條、各種控制器件的連接點超過4000個、線束總長度超過4000米、重量大于40公斤。未來改用42V電力系統(tǒng)之后，現(xiàn)有主流導線截面積由0.5~1.5mm降低為0.35mm。提高車內(nèi)電壓所帶來的好處表現(xiàn)在：（1）相同功率下，導線流過的電流要小，降低每歐姆導線的損耗，油耗可因此降低10~20%；(2)導線節(jié)省出來的空間可以添加新的電子系統(tǒng)功能；（3）采用鋁線代替銅線，尺寸得以更加縮小；（4）符合混合動力車輛發(fā)展的需要。隨著車輛進入42V電力系統(tǒng)時代，對電能儲存媒介/電池的需求也將進一步提升。
電動車技術誰主沉浮日韓中暫時領跑世界
2006年全球電池市場（未含低階鋅錳干電池）為540億美元，未來4年將以每年6.9％的復合成長率穩(wěn)定增加。
電池的使用范圍已由過去的手電筒、收音機、汽車和摩托車的啟動電源發(fā)展到現(xiàn)在的40-50種用途，可說是人類社會必不可少的電能來源。車用電池的需求占電池市場總需求的三分之一以上（34.2％，如圖一所示），年成長幅度更將由目前的2.1％（2007年）上升至9.2％（2010年）。被視為混合動力車輛關鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來5年實現(xiàn)高速成長。
自從1800年AlessandroVolta發(fā)明世界上第一個電池，1859年GastonPlante發(fā)明可充電的鉛酸電池后，工程師就沒有停止過尋找更好儲能方式的努力。化學電池依據(jù)電池可充電與否的特性，又分為“一次電池”與“二次電池”兩大類。一次電池包括市面上常見的堿性電池、水銀電池，以及錳干電池、氧化銀電池、鋰電池與空氣電池等，二次電池則為目前可攜式電子產(chǎn)品的應用大宗，包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池與鋰離子電池、鋰高分子電池及超級電容等。1990年鋰離子電池問世、并于1991年完成商用化，采用凝膠聚合物電解質(zhì)為隔膜和電解質(zhì)聚合物的鋰離子電池則于1995年推出并于1999年商用化。不過鋰離子電池的封裝始終存有安全性顧慮。
被視為混合動力車輛關鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來5年實現(xiàn)高速成長
要探討車用電池未來趨勢，可從兩方向出發(fā)：擁有充電與放電功能的二次電池與提供動力的電化學電池，前者過去的主流為鉛酸電池，但由于混合動力車型對二次電池的性能要求大幅提高。Ni-MH（鎳氫電池）由于較優(yōu)秀的性價比與安全性（相對于鋰離子電池）而且具有能量密度高、功率密度高、可快速充放電、回圈壽命長以及無記憶效應、無污染、可免維護、使用完全等特點，被稱為“綠色電池”。Ni-MH電池的能量密度是鎳鎘電池的1.5～2倍，充放電時無記憶效應、低溫特性好、綜合性能優(yōu)于鎳鎘電池，又無鎳鎘電池的廢電池處理問題。目前市面上多數(shù)混合動力車型皆選擇鎳氫電池作為儲存回收能量的媒介。未來倘若鋰電池成本及安全性能符合車用要求，逐漸取代鎳氫電池的趨勢幾可確定。
許多行業(yè)內(nèi)人士迫不及待希望能夠拆解BYDF3DM進行研究
目前全球鋰離子/鋰高分子電池市場的廠商主要集中在亞洲地區(qū)，日、韓、中國大陸與中國臺灣地區(qū)廠商分食市場大餅，其中掌握技術優(yōu)勢的日本廠商占據(jù)80-90%的市場份額，霸主地位屹立不搖。日本廠商發(fā)展鋰離子/鋰高分子的歷史最悠久、技術與品質(zhì)的穩(wěn)定性在業(yè)界均處于領先地位，技術復制自日本的韓國廠商則因為背后有三星、LG等大廠支持，亦有不錯的成績。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負極、電解質(zhì)及隔膜組成，因正、負極及電解質(zhì)材料不同而冠以不同名稱。目前市場上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰（LiCoO2），另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料的鋰離子電池，這兩種都已在手持式電子產(chǎn)品中相當普及。
截至目前為止，鐵鋰電池仍未能大規(guī)模商用化
鋰離子電池正極材料的價格與原料金屬的價格行情一致，其中以鈷（Co）最為稀缺，鎳（Ni）、錳（Mn）較為便宜，但其價格也大幅制約電動車降低成本以達到普及化的可能性。
目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極的鋰離子電池，原因在于鐵砂的價格大大低于其他稀有金屬。磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池的4-5倍，還有高于鋰電池8-10倍的高放電功率(可瞬間產(chǎn)生大電流)，加上同樣能量密度下的整體重量較鋰電池減少30-50%等特性，讓它被視為最合適需要大扭力的電動車輛所使用的二次電池技術。據(jù)傳這也是世界股神沃倫·巴菲特（WarrenBuffett）看上比亞迪車廠并入股的重要原因，不過關于比亞迪技術團隊所擁有的“鐵電池”技術內(nèi)容，目前仍在產(chǎn)業(yè)界及投資圈內(nèi)引起巨大的爭議，其謎底恐怕要等到F3DM正式量產(chǎn)面向消費者時才能略知一二，日后我也會將這背后錯綜復雜的專利糾紛專門撰文說明。
鐵鋰電池背后有著背后錯綜復雜的專利糾紛
難道除了鋰離子電池，就沒有其他電池技術能夠滿足電動車市場的需求？這個問題的答案也是否定的，包括本田車廠傾注大量研發(fā)資源的燃料電池領域，以及寶馬車廠曾試驗過的“超級電容”技術都是可行方案，后者更與FIA正在F1賽道內(nèi)大力推動的動能回收系統(tǒng)(KineticEnergyRecoverySystems，簡稱KERS)息息相關。
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