从新能源汽车产业价值链看我国动力锂离子电池产业的创新发展

1、 从新能源汽车产业价值链看我国动力锂离子电池产业的创新发展 本刊记者/罗贞礼一、问题的提出基于新能源汽车产业价值链的结构特点,提出和探讨我国动力锂离子电池产业的创新发展问题,有其重要的时代背景和实践基础,并受控新能源汽车发展过程中多种因素的综合影响。1.国家新能源汽车发展系列扶持政策的推动作用基于我国推出的一系列新能源汽车发展扶持政策(表1,新能源汽车现已上升为国家战略并脱离了汽车产业本身的局限,一旦新能源汽车扶持政策全面落实,中国新能源汽车将进入提速发展阶段。按照汽车产业调整和振兴规划的目标,2012年,新生产汽车中将有10%是节能与新能源汽车,新能源汽车产值有望达到5000亿元。因此,新能

2、源汽车将成为中国“低碳经济”最重要的着力点和中国经济最重要的新增长点;尤其是随着国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定及其相关文件和后续产业配套扶持政策的出台,作为战略性新兴产业的节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车7个产业,将在重点领域 集中力量加快推进,其中的节能环保、新能源、新能源汽车受到政策的推动力度将更加强劲,预计未来将进入全面加速与创新发展新阶段。Advanced Materials Industry 66 2.国际新能源汽车厂商与电池厂商合作的示范作用新能源汽车是在传统汽车产业链基础上进行延伸,增加了电池、电机、电控系统等组件,其中,电池

3、是新能源汽车产业链中最关键的环节之一,尤其在纯电动汽车中,电池的性能决定了整车的行驶速度、续驶里程以及整车的安全性和可靠性;而且在新能源汽车新增组件中,电池系统的占比最高,据美国能源部下属阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory的评估报告显示,在插电式混合动力汽车成本构成中,电池占比37.8%左右。在纯电动车成本构成中,电池成本高达60%。因此,新能源电动汽车的发展与动力电池息息相关,为了掌握电池的核心技术与降低成本,全球的主要车厂无不与电池厂商建立合作关系,如在日系厂商中,车厂主要与本土电池厂进行合资,如丰田汽车的电池供应商是Panasonic EV,分别由丰田

4、及松下集团各投资六成及四成;而日产汽车的电池供应商是AUTOMOTIVE,分别由日产与NEC 集团投资五成;至于三菱汽车的电池供应商为L I T H I U M,分别由汤浅电池(G S U A S A持股五成一,三菱集团持股四成九的比例(图1。这种新能源汽车厂商之间的合资或联盟关系,已成为新能源汽车产业提高其自主创新能力、协同研制能力和规模管理效率,实现其跨企业、跨行业、跨国界业务合作发展的关键。3.锂离子电池相关企业之间产业融合的促进作用一般而言,产业融合是指以数字技术和网络平台为基础,为适应产业增长而发生的产业边界的收缩和消失,产业之间的壁垒降低,不同行业企图1 部分日系厂商与电池厂的合作

5、关系图业间的合作关系加强,降低企业经营活动的成本,并可能诞生新的产业。锂电汽车是目前电动车行业的竞争热点,随着以信息技术为核心的高新技术迅速发展,锂离子电池产业之间泾渭分明的边界趋于模糊,产业之间相互融合,原来分立的锂电汽车、锂离子电池产业链中各个价值单元的角色、功能也将发生变化,各个环节间的替代、依赖、利益分配关系会随之改变,产业链(锂离子电池产业涉及构成部图2 锂离子电池产业链中部分上市公司产业融合情况件、整体生产、上游原料3个链条相关企业之间更加强调横向融合、纵向融合和交叉融合等多种产业融合(图2;新能源汽车整车或核心零部件制造企业与上下游协作企业,也将更加主动实施设计协同、资源协同、采

6、购协同、销售协同、售后服务系统和物流协同等,更加注重产业链的协同和管理职能的协同。这也预示着我国动力锂离子电池将进入产业链协同发展的新时期。资料来源:东莞证券研究所丰田60.0%40.0%42.5%7.5%51.0%34.0%50.0%15.0%日产三菱汽车(汽车厂(供应商(合作方三菱商事松下集团NEC表示“出资关系”注:表示“供应关系”表示“供应商是电池生产供应商”新材料产业NO.10 201067Advanced Materials Industry68 上有不同的参与角色,发挥着不同的作用,并获得相应的利益。新能源汽车产业价值链涉及整车、锂离子电池、充电站等多个相关产业。其中,动力锂离子

7、电池由于具有工作电压高、能量大、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点,现已成为新能源汽车计划实施中的重点技术和关键产业。目前,国内外众多企业和跨国公司投入巨资建设锂离子电池项目,通过在全球范围内设置营销服务、制造组装、研发设计等中心,形成全球锂电驱动电动汽车产业链,使得新能源汽车产业价值链(图3,从最为核心的锂离子电池业务展开并逐步延伸至电气系统(驱动电机、控制系统、整车(乘用车、客车以及上游资源(锂、稀土领域,并使新能源汽车的产业化和商品化市场竞争,从单一企业之间的竞争上升到了产业链之间的竞争。由部分A股上市企业构成的新能源汽车产业价值链见图4。由此看来,如何进一

8、步加强行业规范与政策引导,摸索建立能兼顾新能源汽车产业链各方面利益的赢利模式,形成新能源汽车产业价值链的协同效应,已成为推进我国新能源汽车产业创新发展的当务之急。三、从新能源汽车产业价值链看我国动力锂离子电池产业的创新发展1.从横向维度加强产学研合作,构建动力锂离子电池产业创新发展的技术平台企业的有效创新活动,是一个以核心技术创新为基点、以技术的产业化生效为导向、以驱动产业整体协同发展和竞争力提升为根本目的的系统性过程。而动力锂离子电池的研究,是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等众多学科的交叉领域。实用化的动力锂离子电池一般包括:正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝

9、缘材料、安全阀、PTC(正温度控制端子、电池壳等。其中,正、负极材料和电解质的物理化学性能直接决定了锂离子电池的整体性二、新能源汽车产业价值链的结构特点1.产业价值链的概念及主要特点产业链是针对一系列相关联的特定产品或服务,寻找导致这些产品满足需求的,从原材料的提供到市场的销售等等,前后顺序关联的、横向延伸、有序的经济活动的集合。产业链作为应对激烈市场竞争的一种新型组织模式,已成为当前获得竞争优势的主要组织形式。而产业价值链是产业链背后所蕴藏的价值组织及创造的结构形式,代表了产业链的价值属性,反映了产业链更深层的价值含义,决定着产业链的经营战略和竞争优势。相对于价值创造的其它组织形式,杜义飞等

10、学者研究认为,产业价值链具有以下特点:产业价值链把价值链的思想和方法应用到产业层次上,考虑更宏观的价值创造的组织形式;产业价值链提供了一种系统的方法,将产业链中各企业的价值活动划分成一些相互分离的活动,价值链可以用来研究这些活动是什么和如何被组织起来的;产业价值链给产业链价值的整合提供系统的方法,通过打通各企业的价值链,形成一个畅通的、统一协调的价值链系统;产业价值链使企业价值链之间产生协同效应,不同企业被整合到产业链的旗下,通过调整自己的产业链结构,以更好地融入产业链的价值体系,形成产业链的协同效应(“1+1>2”,即产业链整体业绩好于两个单独企业业绩的总和。2.新能源汽车产业价值链的

11、结构特点从现代工业的产业价值链环节来看,一个完整的产业价值链结构包括原材料加工、中间产品生产、制成品组装销售、服务等多个环节,不同环节图3 新能源汽车产业价值链资料来源:财富证券注:CAN,全称“Controller Area Nerwork”,即控制器局域网。锂电相关电池材料行业电池模块电机及控制模块动力电池电池管理系统变频调速控制器驱动电机整车控制系统整车控制模块CNA总线整车产品上游中游下游充电车辆其它模块 能水平。从目前的技术现状看,构建动力锂离子电池产业产学研合作创新平台,主要是致力于加大动力锂离子电池新材料和新技术开发力度,进一步提高动力锂离子电池的性能,进一步降低电池成本,提高电

12、池安全性,推动其在电动汽车上的商业化应用,培育出具有动力锂离子电池核心竞争力的产品乃至产业。这种在政府引导下的产学研合作,已经成为我国动力锂离子电池产业创新发展最重要的技术服务平台。就知识产权而言,中国电池产业长期以来一直面临国外专利的商业阻碍以及技术垄断的干扰。为此,国内首家面向电池行业组建的产学研创新联盟先进电池与材料省部产学研创新联盟,开始了在知识产权保护方面的有益探索,该联盟是由清华大学、深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司和东莞新能源科技有限公司等3家单位共同牵头,联合广东省内先进电池与材料产业群的18家龙头企业和内地8家高等院校共同发起组建,于2009年6月在深圳成立。另外,为解决新

13、能源汽车产业链上的动力电池问题,在北京市科学技术委员会、中关村科技园区管委会、中科院北京分院等单位的推动下,“动力电池产业联盟”已于2010年3月31日在北京正式成立。“动力电池产业联盟”是由中信国安盟固利新能源科技公司与北大先行科技产业有限公司共同发起,北汽福田汽车股份有限公司、北京中航长力联合能源科技有限公司、清华大学、中科院理化所等20多家单位积极响应,共同致力于动力电池的产学研用相结合。而由国资委牵头,16家中央企业组建的电动汽车产业联盟也已于2010年8月成立。这些电池产业联盟以电池行业核心技术创新为基点、以电池产业转化创新为主线、以电池产业整体协同升级为导向,系统整合电池行业技术创

14、新优势、资源要素优势以及制度协同优势,为实现中国式电池行业自主创新与转化等多重优势的整合,并为推动动力锂离子电池产业产学研合作创新发展,发挥着重要的引导与示范作用。2.从纵向维度坚持专业化分工,奠定动力锂离子电池产业创新发展的核心实力从专业化分工的视角来考察,现代产业集群的形成就是专业化分工的产物,是生产者为了降低专业化分工产生的交易费用和获取由分工所实现的递增收益,是增强自身创新功能、提高竞争力而形成的产业组织形式。就动力锂离子电池产业来说,其产业链上的不同企业分工联网在地域上集中,不仅能够通过电池成品制造和电池材料、部件制造的分工与专业化生产实现产业价值收益递增,而且能够提高交易效率,有效

15、地降低动力锂离子电池产品的交易费用,并真正奠定动力锂离子电池产业创新发展的核心实力。为此,中国工程院院士杨裕生教授就我国电动车专业化分工问题,专门提出了“电动技术产业”这一新产业名称,明确定义“电动技术产业”就是以电动汽车的生产、运行为核心的高技术产业群,并从专业化分工高度将其划分为5大门类:电动车类,包括电动车、电动机、电控系统的生产与维修等;动力电池类,包括动力电池、电源管理、能量回收等;电池材料类,包括正极材料、负极材料、电解液、膜及其原料等;电池回收类,包括电池回收、电池复用、资源再生等;供电设施类,包括供电设施、充电体系、充电服务等。为了增强“电动技术产业”今后持续发展的“后劲”,杨

16、裕生院士强调锂离子电池是“电动技术产业”的核心,要特别加强研究比能量更图4 由部分A股上市企业构成的新能源汽车产业价值链新材料产业NO.10 201069 高、寿命更长的安全动力电池,尤其要研发有自主知识产权的新材料、新电池体系。杨裕生院士从纵向维度提出的“电动技术产业”这一专业化分工思想,对于促进我国动力锂离子电池产业创新发展,将具有特别重要的现实指导意义。从实践层面,专业化分工促进我国电池产业创新发展也有多个成功案例。比如说,2008北京奥运会倡导“绿色奥运”环保理念,为新能源汽车发展提供了良好的契机,也带动了动力电池产业的创新发展。从595辆纯电动车、混合电动车和燃料电池电动车的整体表现

17、来看,由北京理工大学孙逢春教授牵头开发的纯电动客车最有特色,因为这是首次成批量以锂离子电池作为能源的大客车在国际活动场合使用,而且性能甚佳,空调制冷效果也好。其中有50辆纯电动大客车(京华客车厂,装配了以中信国安盟固利电源技术公司提供的锰酸锂为正极的动力型锂离子电池,而在5辆纯电动高级指挥车(山东中通客车厂中,就有北大先行威力克公司提供的磷酸亚铁锂为正极的动力型锂离子电池。这充分说明,通过专业化分工,以锰酸锂和磷酸亚铁锂为正极的动力型锂离子电池,单体100A h以上大容量电池的制作、串并联和充放电管理技术等电池产业协同发展问题,就自然迎刃而解了。如今,动力锂离子电池技术已进步到了一个基本上与国

18、外不相上下的新水平,性价比不断提高,每千瓦时的售价已降至4000元以下,而且随着专业化分工深化,隔膜的国产化和磷酸亚铁锂的大批量生产,电池的价格还将下降,实现我国纯电动汽车专业化经济大发展已不存在技术问题、材料来源问题和过高的价格问题,完全能够大踏步创新发展。3.从政策维度强化宏观调控,实现动力锂离子电池产业创新发展的内生需求中国作为世界“能源革命”和“产业革命”最重要的一个新兴市场,目前我国动力锂离子电池产业的市场需求内涵正在发生本质变化,正在从“工厂需求”转向“公民需求”。“工厂需求”是外生需求,“公民需求”是内生需求。所谓“公民需求”,意味着拉动动力锂离子电池产业发展的力量将主要来自国内居民的消费需要。这意味着中国的锂电汽车市场内部,将形成以自身需求为拉动力的循环体系,中国锂电汽车市场、锂离子电池产业链相关企业,将会在全球竞争中具有更多的市场主动权,因为对于一个高速增长的市场需求空间经济体来说,可以无需借助外部市场,通过本土市场需求容量对创新动力的引导,就可内在地培育出其本土企业的创新发展能力与内生需求。虽然扩大锂电市场份额的关键是创新,包括产品创新、技术创新、制度创新和市场创新,但是市场这只“看不见的手”也存在“失灵”的问题,市场化导向在充分刺激动力锂离子电池企业主体开展创新创造活动的同时,也可能带来创新的分散性及无序性等问题。因此,我们也需要注重从政策维度强