基于鋰電池技術(shù)演化的新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)整合創(chuàng)新問題研究

王相宇

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們需求的不斷增加，中國正面臨著巨大的環(huán)境壓力和能源問題。因此，為了保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行，環(huán)境保護(hù)已成為研究的重點(diǎn)。文章主要闡述了動(dòng)力鋰電池在新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展，分析了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題——技術(shù)整合創(chuàng)新存在的問題及對策，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供自己的建議和看法。

關(guān)鍵詞：鋰電池技術(shù);新能源汽車;整合創(chuàng)新

一、新能源汽車核心部件鋰離子電池

近些年，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，許多企業(yè)和國家都十分關(guān)注新能源汽車及其相關(guān)配套系統(tǒng)的研究發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中國提出了一系列政策，幫助新能源汽車應(yīng)用和推廣，把發(fā)展新能源汽車及鋰電池技術(shù)創(chuàng)新問題放在戰(zhàn)略位置。近幾年，在我國政府的支持下，新能源汽車得到了飛速的發(fā)展，動(dòng)力鋰電池已經(jīng)成為新能源汽車的核心技術(shù)動(dòng)力。

動(dòng)力鋰電池已經(jīng)成為了新能源汽車發(fā)展的重要組成部分。當(dāng)前，全世界都面臨著一個(gè)共同的問題，那就是保護(hù)環(huán)境。人類的發(fā)展導(dǎo)致了巨大的環(huán)境問題，也造成了頗為緊張的能源形勢。為了解決這一問題，世界各國的發(fā)展正逐步向環(huán)境保護(hù)和能源安全傾斜。新能源汽車對比燃油汽車具有保護(hù)環(huán)境的長處，產(chǎn)品由電控系統(tǒng)、電機(jī)、電池等部件構(gòu)成，其中鋰電池占據(jù)了很高位置。鋰電池廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信和便攜式電器中，由于環(huán)境和能源的壓力，并且鋰電池資源豐富成本低性能優(yōu)越等優(yōu)勢，鋰電池將成為未來新能源汽車的一個(gè)主要?jiǎng)恿υ?。汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃將純電驅(qū)動(dòng)在汽車產(chǎn)業(yè)中的戰(zhàn)略地位，新能源汽車電池技術(shù)發(fā)展（圖1）使得汽車行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展期。

二、國內(nèi)外鋰離子電池技術(shù)整合創(chuàng)新現(xiàn)狀及其存在問題

（一）我國鋰離子電池技術(shù)創(chuàng)新狀況

我國的鋰離子電池從開始到現(xiàn)在的快速發(fā)展，經(jīng)歷了十多年的探索，盡管已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，不過，從目前我國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)不集中等問題依然存在，相比發(fā)達(dá)國家，有較大進(jìn)步空間。我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新獲得了一些成就，然而與發(fā)達(dá)國家有差距，比如：一是技術(shù)創(chuàng)新投入還需強(qiáng)化。比亞迪近年來大幅增加了對鋰離子電池技術(shù)創(chuàng)新的投入。然而，由于基數(shù)低，增長的絕對量并不大，而且比亞迪與日本的三洋和韓國的三星在技術(shù)創(chuàng)新投資上的差距仍然很大。二是效益偏低，盡管比亞迪公司產(chǎn)品成本低，但是，隨著各國鋰離子電池水平的發(fā)展，市場需求也同步增大。因此，BYD增加了對電池創(chuàng)新的投入，不僅提高了電池的技術(shù)水平，而且提高了產(chǎn)品的成本，在實(shí)際生產(chǎn)中很少使用創(chuàng)新技術(shù)來降低成本。最后是核心和高端技術(shù)的缺乏。根據(jù)德意志銀行調(diào)研顯示，整車企業(yè)最愿意同以下十家汽車鋰電池企業(yè)合作，1.Johnson Controls-Saft（美國江森自控和和法國Saft的合資公司）2.A123 系統(tǒng)公司（由麻省理工學(xué)院、通用電氣等投資成立，該公司與大陸集團(tuán)有合作3.LG 化學(xué)（該公司在美國有子公司 Compact Power）4.Ener Del（Ener1和德爾福的合資公司）5.AESC（日產(chǎn)和NEC的合資公司）6.PEVE（豐田和松下的合資公司）7.GS（湯淺電池）8.MAXELL（日立集團(tuán)）9.三洋電機(jī)（現(xiàn)隸屬于松下集團(tuán)）10.三星SDI（現(xiàn)已經(jīng)是全球最大的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)），反應(yīng)了我國鋰電池廠商技術(shù)從數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢，但質(zhì)量上同發(fā)達(dá)國家依然還有差距，真正原創(chuàng)的技術(shù)成果相對較少。同時(shí)，我國鋰離子電池的技術(shù)水平也落后于發(fā)達(dá)國家。高端電池技術(shù)的缺乏嚴(yán)重阻礙了我國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2019年，我國新能源汽車銷量已超過33萬輛，比往年多4倍，約為全球20%。與世界先進(jìn)的新能源汽車相比，我國的新能源汽車在技術(shù)領(lǐng)域還存在一定的不足。例如，特斯拉在美國的型號電池的范圍超過480公里，最高時(shí)速250公里/小時(shí)，電池儲備量為85千瓦時(shí)。

鋰離子電池的關(guān)鍵材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜。專家認(rèn)為，鋰離子電池的材料決定了電池的最終性能。目前，中國在新能源汽車和動(dòng)力電池的研究和應(yīng)用方面加大了科技投入，結(jié)合戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)培育和科技創(chuàng)新引導(dǎo)，在電動(dòng)汽車技術(shù)的開發(fā)和組織方面實(shí)施了多項(xiàng)計(jì)劃，其研發(fā)將進(jìn)入關(guān)鍵階段。

（二）國外鋰離子電池技術(shù)創(chuàng)新狀況

世界各國均把新能源汽車作為國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，日本企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)申請專利的數(shù)量居世界第一位，工業(yè)化進(jìn)程也領(lǐng)先于其他國家。日本全固態(tài)電池的研究和開發(fā)已從最初的高性能電解質(zhì)材料開發(fā)轉(zhuǎn)向解決電池試制、制造技術(shù)發(fā)展、充放電循環(huán)壽命等問題。研究的重點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入了嘗試將正極材料與陽極材料結(jié)合起來，根據(jù)不同的應(yīng)用情況，努力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝開發(fā)階段。隨著美國能源部科學(xué)基金會和國家實(shí)驗(yàn)室研究的推進(jìn)，美國在固態(tài)電池研究方面取得了很大的進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上，大量的初創(chuàng)企業(yè)，如量子景觀、Seeo、固體動(dòng)力、固體能源系統(tǒng)、離子等都被開發(fā)出了材料等，這些初創(chuàng)企業(yè)以其先進(jìn)的固態(tài)電池技術(shù)獲得了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)險(xiǎn)投資基金的投資。正是通過這些初創(chuàng)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，美國才處于全球固態(tài)電池研究水平的前沿。從技術(shù)路徑的角度來看，美國的創(chuàng)業(yè)企業(yè)選擇聚合物電解質(zhì)和氧化物電解質(zhì)作為主要技術(shù)路徑，而金屬鋰作為陽極。

綜上所述，可以觀察出近年來新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新具有多方面的特點(diǎn)。一方面，體現(xiàn)在創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)量在增長，當(dāng)然，這也符合中國政府對技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三垂直政策，在國家支持下，該產(chǎn)業(yè)也在擴(kuò)大發(fā)展，其中，純電動(dòng)汽車的創(chuàng)新增長率最為顯著。其次，電動(dòng)汽車連續(xù)好幾年都保持著創(chuàng)新活動(dòng)的最高紀(jì)錄。第三，近年來此類數(shù)據(jù)仍在逐步上漲，每年在這一領(lǐng)域的發(fā)明和創(chuàng)新的數(shù)量增加約5～30項(xiàng)。

三、基于鋰電池技術(shù)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新面臨的問題及其原因分析

（一）結(jié)構(gòu)性整合創(chuàng)新存在問題

新能源汽車在其發(fā)展創(chuàng)造過程中，從研發(fā)開始，到生產(chǎn)，在到投入市場等是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，并且，在這個(gè)過程中，需要各種零配件的輔助支撐，以及各種各樣復(fù)雜的材料技術(shù)，然后才可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的創(chuàng)造。從新能源汽車到傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并且傳統(tǒng)制造汽車過程無法適應(yīng)于新能源汽車制造，從而限制了該產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

（二）核心技術(shù)嚴(yán)重缺失

受傳統(tǒng)行業(yè)影響，當(dāng)下絕大多數(shù)企業(yè)在技術(shù)方面都還未較成熟，在與實(shí)力突出的國家相比，一目了然。然而，部分企業(yè)在引進(jìn)人才這塊也出現(xiàn)了政策疏忽，內(nèi)部員工對核心的技術(shù)鏈條創(chuàng)新存在明顯滯后，同時(shí)也缺乏強(qiáng)勁上進(jìn)心，暫時(shí)，靠進(jìn)口來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，因?yàn)闆]有關(guān)鍵技術(shù)限制了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

四、提高我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)整合技術(shù)創(chuàng)新的對策

我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新落后的問題有創(chuàng)新能力弱、創(chuàng)新想法少、創(chuàng)新效率低。要提升企業(yè)的創(chuàng)新能力，有必要對內(nèi)部管理模式進(jìn)行創(chuàng)新。在實(shí)踐中，可以制定嚴(yán)格的評價(jià)體系，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。車企可以設(shè)立內(nèi)部技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)，加大鼓勵(lì)力度，支持創(chuàng)新，形成創(chuàng)新合力，新的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)新成果。另外，單純依賴個(gè)別企業(yè)的努力也是難以實(shí)現(xiàn)的，如果想高效率的使我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和技術(shù)水平追趕至國外發(fā)達(dá)國家的水平，依然要靠整體力量，使用所有可利用的資源，讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)形成合力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張桐，紀(jì)春有.新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力提升研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018（01）：14-19.

[2]羅貞禮.從新能源汽車產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈看我國動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010（10）：5-12.

[3]谷林洲，邵云飛.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角下中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)及其優(yōu)化策略[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2016，35（01）：16-21.

[4]電動(dòng)車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室.新能源汽車國家監(jiān)測與管理平臺接入量突破300萬輛[EB/OL].[2020-01-19].

[5]Benmouna A，Becherif M，Depernet D，et al.Novel Energy? Management Technique for Hybrid Electric Vehicle via Interconnection and Damping Assignment Passivity Based Control[J].RENEWABLE ENERGY，2018（119）：116-128.

[6]Kouchachvili L，Yaici W，Entchev E.Hybrid battery/supercapacitor energy storage system for the electric vehicles[J].JOURNAL OF POWER SOURCES，2018（374）：237-248.

[7]Karbowski D，Sokolov V，Jongryeo J.Fuel Saving Potential of? Optimal Route-Based Control for Plug-in Hybrid Electric Vehicle[J].Ifac Papersonline，2016，49（11）：128-133.

[8]Liu J H，Meng Z.Innovation Model Analysis of New Energy Vehicles：Taking Toyota，Tesla and BYD as an Example[J]. Procedia Engineering，2017（174）：965-972.

（作者單位：沈陽師范大學(xué)管理學(xué)院）

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