管理視角下中國新能源汽車動力電池的回顧與展望

李克卿,陸文星，2，梁昌勇，2

(1.合肥工業(yè)大學管理學院；2.智能決策與信息系統(tǒng)技術教育部工程研究中心，安徽合肥 230009)

隨著中國經濟的不斷進步和發(fā)展，中國的汽車工業(yè)也愈發(fā)發(fā)達，汽車的普及也極大地方便了人們的出行，根據中國汽車工業(yè)協會統(tǒng)計數據[1]，2018年度全年汽車產銷分別完成2 780.9萬輛和2 808.1萬輛，自2009年以來，連續(xù)十年蟬聯全球第一，在未來中國的汽車工業(yè)依然還有較大的發(fā)展空間。但隨著世界上燃油能源儲備的減少和日益凸顯的環(huán)境問題，中國汽車工業(yè)的發(fā)展正在面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。新能源汽車的發(fā)展已經獲得了越來越多的重視，更是在2018年成為了一個單獨的戰(zhàn)略新興產業(yè)類別[2]。

截至2016年底，全球范圍內的石油和天然氣儲備量分別僅剩50.6年與52.5年的可使用年限[3]，在未來一段時間內，全球范圍內的能源供應將會愈發(fā)緊張，同時，傳統(tǒng)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展帶來了一系列的環(huán)境問題，道路交通已經成為了城市大氣污染的主要來源之一[4-5]，此外，全球變暖、全球海平面上升等全球性環(huán)境問題都是由汽車尾氣排放等人類行為所造成的破壞性結果。

因此，汽車工業(yè)一直在尋求新型清潔能源來緩解當前的能源危機和日益嚴重的環(huán)境問題，新能源汽車成為了汽車工業(yè)的一個重要發(fā)展方向，也是汽車行業(yè)轉型升級的必經之路。

中國新能源汽車自2015年開始產銷量處于全球第一，近年來發(fā)展迅速，2018年年底，國家統(tǒng)計局發(fā)布了最新的《戰(zhàn)略新興產業(yè)分類(2018)》，將新能源汽車列為了一個單獨的戰(zhàn)略新興產業(yè)大類。根據中國汽車工業(yè)協會統(tǒng)計，2018年新能源汽車產銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%[1]。中國新能源汽車發(fā)展勢頭整體向好，全球市場占有率連續(xù)保持在較高的水平，技術水平也在不斷進步。但是國內新能源汽車產業(yè)相比較國外新能源汽車產業(yè)仍有一定差距。

新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)燃油汽車的地方主要在于它的“三電”系統(tǒng)，即電池、電控、電驅動系統(tǒng)，而其中動力電池是最主要的，也是純電動汽車的瓶頸，更大程度上影響了新能源汽車的用戶使用體驗。

新能源動力電池的生命周期包括生產、使用和報廢回收3個階段。本文以全生命周期管理的視角，從中國新能源汽車產業(yè)中動力電池的現狀出發(fā)，通過對比國外新能源汽車產業(yè)的發(fā)展，從發(fā)展及應用現狀、充電設施產業(yè)和電池回收處理3個方面分析中國新能源汽車動力電池的優(yōu)點與不足，在此基礎上對中國新能源汽車動力電池的發(fā)展提出相應的對策與建議。

1 動力電池發(fā)展分析

根據高工產業(yè)研究院(GGII)統(tǒng)計數據顯示，2018年中國新能源汽車動力電池裝機總電量約56.98GWh，較2017年同比增長56%[6]。當前中國新能源汽車動力電池多采用鋰離子電池，少部分廠商運用了燃料電池。通過正極材料的不同，可以將鋰離子電池分為以下幾種：三元鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鎳鈷鋰電池和鈦酸鋰電池等。

1.1 發(fā)展與應用現狀

根據工信部統(tǒng)計數據，中國新能源汽車電池材料裝機量(GWh)占有率如圖1所示。

圖1 2016—2018年中國新能源電池材料裝機量

如圖1所示，目前主流的電池類型為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，其中三元鋰電池在近三年中發(fā)展迅猛，裝機量從2016年的6.5GWh增長到2018年的34.25GWh。2018年全球動力電池裝機量為92.5GWh，同比增長了45.8%，排名前十的企業(yè)市場占有率達到88.7%，其中7個是中國企業(yè)，寧德時代連續(xù)第二年占據榜首。如圖表1所示。

表1 2018年全球動力電池裝機量排行

從整體數據上看，中國的動力電池企業(yè)在全球市場上取得了不錯的成績，但從國內電池企業(yè)的主要客戶來看，國際化的程度還處于很低的水平，如表2所示。

表2 全球主要動力電池企業(yè)主要客戶

而松下、LG化學、三星SDI三家日韓企業(yè)的主要客戶則是特斯拉、大眾、寶馬、日產等國際知名新能源汽車廠商，雖然市場占有率較高，但對比日韓動力電池企業(yè)，中國廠商的國家化進程還有待進一步加快。

在新能源汽車電池的發(fā)展與管理上，國內眾多學者從電池安全、政策補貼、電池續(xù)航、專利數據等方面進行了研究，如蔣南希[7]提出了一種對動力電池的現有防爆模組重新設計以改善其安全性能的方法；馬亮等[8-9]通過建立決策模型，對補貼與新能源汽車生產之間的關系及其影響進行了研究；此外，還基于電池續(xù)航，從產業(yè)鏈角度，對產業(yè)鏈內補貼政策進行了研究，論證了制定產業(yè)鏈內補貼政策的有效性；吳菲菲等[10]也從產業(yè)鏈視角，結合對國內外的專利數據的分析，得出我國專利競爭力不足，核心競爭力落后于國外優(yōu)勢企業(yè)的結論。閔凡奇等[11]人通過檢索鈦酸鋰電池相關的專利和文獻，對我國鈦酸鋰電池專利申請的趨勢進行了分析。華政等[12]對現有電池材料進行了總結并指出其發(fā)展的趨勢。張豐等[13]通過分析燃料電池領域的專利，總結出了當前的研究熱點和方向，發(fā)現豐田和本田在燃料電池的研發(fā)上具有領先優(yōu)勢。張厚明[14]也根據專利檢索結果發(fā)現日美韓等國的跨國公司占據了全球動力電池的前十名，且國內動力電池企業(yè)研發(fā)實力不足，具有產能過剩的風險。

相關學者的研究和中國動力電池企業(yè)在全球市場的表現表明，中國動力電池企業(yè)全球市場占有率較高，但國際知名的新能源汽車廠商更多地采用的還是日本、韓國電池企業(yè)的產品，且日韓廠商已經逐漸擁有了專利壁壘，而我國的動力電池企業(yè)主要客戶均為國內車企，核心競爭力依然落后于國外廠商。因此，國內動力電池企業(yè)在核心技術上亟待加大研發(fā)力度，才能擁有較強的核心競爭力，進而開拓國外品牌的市場。

1.2 充電設施產業(yè)

充電設施建設是新能源汽車動力電池產業(yè)的一個重要組成部分，合理的充電設施建設可以有效提高電動汽車的續(xù)航里程，一定程度上可以緩解因電池續(xù)航里程有限帶來的影響，數量充足的充電設施可以使新能源汽車具有長途行駛的能力，從而提高消費者購買新能源汽車的意愿，促進新能源汽車產業(yè)的發(fā)展[15]，而我國充電設施市場的發(fā)展還落后于新能源汽車市場[16]。

充電設施分為私人充電設施和公共充電設施兩大類。根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟(EVCIPA)在全國電動汽車基礎設施運行情況信息發(fā)布會上公布的數據來看，2018年公共充電基礎設施保有量逐月上升，全年新增8.6萬臺，從全國范圍內公共充電基礎設施的建設情況來看，各個省市的規(guī)模有一定的差距，如圖2所示，北京、上海、廣東、江蘇、山東等第公共充電設施建設規(guī)模遠遠強于其他各個省市。各個省市充電設施規(guī)模之間的差距也可以反映出中國充電設施市場還有很大的空間。

公共充電設施的普及可以引導新能源汽車產業(yè)更好更快的發(fā)展，中國在充電設施的發(fā)展和建設上依然很大的前景，根據公布數據，截至2018年，全國規(guī)?；墓渤潆娀A設施運營商企業(yè)(充電設施保有量大于等于1 000臺)有15家，保有量超過1萬臺的僅有7家，其運營數量分別如圖3所示：特來電12.4萬臺、國網8.8萬臺、星星充電7.7萬臺、依威能源2.0萬臺、上汽安悅1.4萬臺、中國普天1.4萬臺、深圳車電網1.0萬臺。在全國范圍的運營市場中，以上運營商占比達到了90.8%。結合目前在全國范圍充電設施的建設規(guī)模來看，未來的充電市場將會迎來一個快速發(fā)展的階段。

圖2 各省市公共充電設施規(guī)模

圖3 數量超過1萬的公共充電基礎設施運營商企業(yè)

當前國內學者關于充電樁的研究主要在充電設施的運營模式、優(yōu)化布局、產業(yè)鏈發(fā)展以及產業(yè)政策等方面。如Xu等[17]建立了明確的數學模型來確定充電站的位置，并通過大量的數據進行了驗證；Sun等[18]研究發(fā)現行程距離和定位能力對充電站數量和位置有較大影響；He等[19]利用美國長途旅行的數據研究了充電站的位置和數量的確定方法；劉娟娟等[20]研究了充電樁的運營模式；岳為眾等[21]對產業(yè)政策與市場表現的關系進行了探討，并得出了產業(yè)政策可以支撐產業(yè)良好發(fā)展的結論；劉穎琦等[22]從產業(yè)鏈的角度出發(fā)，對利益相關者的特征和變化做了研究；汪曉茜等[23]則對美國的電動汽車充電設施規(guī)劃進行了梳理和總結，對我國的充電設施布局提出了一些建議。

制約新能源汽車發(fā)展的一個重要原因就是其續(xù)航里程難以支撐長途旅行，而通過科學的建設充電設施，可以解決新能源汽車缺乏長途出行的問題。當前中國充電設施建設規(guī)模以及相關學者的研究表明，有關充電設施選址、運營模式等方面的研究，是未來中國充電設施市場重要的發(fā)展方向。

1.3 電池回收處理

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，我國新能源汽車保有量逐年上升，但電池壽命有限，依據行業(yè)標準，動力電池的充放電次數不低于500次，隨著動力電池壽命的逐漸到期，我國新能源汽車市場將在未來幾年迎來一波電池退役潮[24]，如若隨意報廢，電池含有的化學成分會對環(huán)境造成極大的污染，對人體也會造成嚴重的損害，2018年,工信部等七部門聯合發(fā)布了《關于做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知》[25],對動力電池回收工作進行了一定的探索，目前我國學者對新能源汽車動力電池回收的研究尚不多，主要圍繞電池的回收工藝和回收模式，如Yu等[26]建立了一個電動汽車電池回收利用標準框架；郝濤等人[27]對鋰離子電池的回收研究現狀進行了總結，并展望了未來的回收工藝研究方向；吳小員等[28]基于廢棄電池的細分市場需求，提出了梯次利用的應用策略；謝英豪等[24]也對電池回收的商業(yè)模式進行了研究，提出了在梯次利用的基礎上實行生產者責任制、整車企業(yè)責任制和強制回收模式；張雷等人[29]對中國動力電池梯次利用的商業(yè)價值做了研究。有關電池回收管理的研究還有待進一步深入。

新能源動力電池回收模式主要分為梯級利用和再生利用兩類，結合國內學者的研究可以看出，在各種回收方式中梯級利用更受學者們關注，是未來動力電池回收更為重要的一個發(fā)展方向。伴隨著我國新能源動力電池的批量退役，中國動力電池回收的市場前景將會十分可觀。

2 分析與總結

作為區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的核心部件，動力電池在新能源汽車產業(yè)的發(fā)展中扮演著重要的角色，本文從發(fā)展及應用現狀、充電設施產業(yè)、電池回收處理3個方面對當前中國動力電池的發(fā)展進行了梳理，總結出了當前新能源動力電池在上述3個方面的現狀，并在此基礎上對未來的發(fā)展方向進行了展望，主要有以下幾點。

2.1 加大研發(fā)投入，提高核心競爭力，同時制定激勵政策

目前中國新能源汽車動力電池企業(yè)在全球市場占有率很高，但是通過研究分析發(fā)現，中國企業(yè)的主要客戶均為國內汽車品牌，且從學者們對專利數據的研究來看，占據電池裝機量排行前十的國外跨國企業(yè)所擁有的專利數量遠遠超過中國企業(yè)，同時在政策激勵上傾向于高質量產品，未來中國企業(yè)在市場競爭中應以質量為重，這也是中國從制造大國走向制造強國所必需的。

2.2 擴大充電設施運營規(guī)模，建立不同的商業(yè)運營模式試點

新能源動力電池依附于新能源汽車，學者們的相關研究中提出，足夠數量的充電設施可以解決用戶長途旅行困難的問題，帶動新能源汽車的銷售規(guī)模，同時，在商業(yè)運營模式上通過試點進行嘗試以發(fā)展出符合各地實際情況的運營模式。

2.3 加快研發(fā)電池回收工藝

新能源汽車的發(fā)展可以很大程度上環(huán)緩解日益嚴峻的環(huán)境問題。動力電池作為新能源汽車的核心零部件，回收是其生命周期的最后一個環(huán)節(jié)，若回收處理不當，將會對環(huán)境造成惡劣的影響，因此，以清潔無害、可以二次高效利用為目標的回收處理工藝是未來的研究重點。

2.4 構建成熟的電池回收商業(yè)運營模式

結合國家政策和有關學者的研究來看，當前的電池回收模式及其商業(yè)運營還處在探索階段，有廣闊的發(fā)展前景，以新能源汽車廠商、動力電池制造企業(yè)或專業(yè)第三方電池回收機構為主體構建成熟的回收運營模式不僅有益于電池回收這一環(huán)節(jié)，同時也能使其生命周期形成一個閉環(huán)，如圖4所示。

圖4 動力電池全生命周期

2.5 從全生命周的視角來管理動力電池，并加快產業(yè)鏈的融合發(fā)展

動力電池的制造、使用、維護、回收是一個完整的生命周期，每一個環(huán)節(jié)都有其獨立的產業(yè)鏈。眾多學者對上述不同環(huán)節(jié)的研究都表明從產業(yè)鏈的角度進行分析研究時必要的。同時各個環(huán)節(jié)的產業(yè)鏈伴隨其發(fā)展也在不斷地完善與擴張，在一定程度上有所重合，因此，從全生命周期的視角進行管理是有必要地，形成一個完整閉環(huán)的生命周期同時也便于動力電池本身的管理，未來可以在全生命周期視角下探索諸如精編號登記管理制度等新型管理方法。