管理视角下中国新能源汽车动力电池的回顾与展望

李克卿,陆文星，2，梁昌勇，2

(1.合肥工业大学管理学院；2.智能决策与信息系统技术教育部工程研究中心，安徽合肥 230009)

随着中国经济的不断进步和发展，中国的汽车工业也愈发发达，汽车的普及也极大地方便了人们的出行，根据中国汽车工业协会统计数据[1]，2018年度全年汽车产销分别完成2 780.9万辆和2 808.1万辆，自2009年以来，连续十年蝉联全球第一，在未来中国的汽车工业依然还有较大的发展空间。但随着世界上燃油能源储备的减少和日益凸显的环境问题，中国汽车工业的发展正在面临着新的机遇和挑战。新能源汽车的发展已经获得了越来越多的重视，更是在2018年成为了一个单独的战略新兴产业类别[2]。

截至2016年底，全球范围内的石油和天然气储备量分别仅剩50.6年与52.5年的可使用年限[3]，在未来一段时间内，全球范围内的能源供应将会愈发紧张，同时，传统汽车工业的迅猛发展带来了一系列的环境问题，道路交通已经成为了城市大气污染的主要来源之一[4-5]，此外，全球变暖、全球海平面上升等全球性环境问题都是由汽车尾气排放等人类行为所造成的破坏性结果。

因此，汽车工业一直在寻求新型清洁能源来缓解当前的能源危机和日益严重的环境问题，新能源汽车成为了汽车工业的一个重要发展方向，也是汽车行业转型升级的必经之路。

中国新能源汽车自2015年开始产销量处于全球第一，近年来发展迅速，2018年年底，国家统计局发布了最新的《战略新兴产业分类(2018)》，将新能源汽车列为了一个单独的战略新兴产业大类。根据中国汽车工业协会统计，2018年新能源汽车产销分别完成127万辆和125.6万辆，比上年同期分别增长59.9%和61.7%[1]。中国新能源汽车发展势头整体向好，全球市场占有率连续保持在较高的水平，技术水平也在不断进步。但是国内新能源汽车产业相比较国外新能源汽车产业仍有一定差距。

新能源汽车区别于传统燃油汽车的地方主要在于它的“三电”系统，即电池、电控、电驱动系统，而其中动力电池是最主要的，也是纯电动汽车的瓶颈，更大程度上影响了新能源汽车的用户使用体验。

新能源动力电池的生命周期包括生产、使用和报废回收3个阶段。本文以全生命周期管理的视角，从中国新能源汽车产业中动力电池的现状出发，通过对比国外新能源汽车产业的发展，从发展及应用现状、充电设施产业和电池回收处理3个方面分析中国新能源汽车动力电池的优点与不足，在此基础上对中国新能源汽车动力电池的发展提出相应的对策与建议。

1 动力电池发展分析

根据高工产业研究院(GGII)统计数据显示，2018年中国新能源汽车动力电池装机总电量约56.98GWh，较2017年同比增长56%[6]。当前中国新能源汽车动力电池多采用锂离子电池，少部分厂商运用了燃料电池。通过正极材料的不同，可以将锂离子电池分为以下几种：三元锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、镍钴锂电池和钛酸锂电池等。

1.1 发展与应用现状

根据工信部统计数据，中国新能源汽车电池材料装机量(GWh)占有率如图1所示。

图1 2016—2018年中国新能源电池材料装机量

如图1所示，目前主流的电池类型为三元锂电池和磷酸铁锂电池，其中三元锂电池在近三年中发展迅猛，装机量从2016年的6.5GWh增长到2018年的34.25GWh。2018年全球动力电池装机量为92.5GWh，同比增长了45.8%，排名前十的企业市场占有率达到88.7%，其中7个是中国企业，宁德时代连续第二年占据榜首。如图表1所示。

表1 2018年全球动力电池装机量排行

从整体数据上看，中国的动力电池企业在全球市场上取得了不错的成绩，但从国内电池企业的主要客户来看，国际化的程度还处于很低的水平，如表2所示。

表2 全球主要动力电池企业主要客户

而松下、LG化学、三星SDI三家日韩企业的主要客户则是特斯拉、大众、宝马、日产等国际知名新能源汽车厂商，虽然市场占有率较高，但对比日韩动力电池企业，中国厂商的国家化进程还有待进一步加快。

在新能源汽车电池的发展与管理上，国内众多学者从电池安全、政策补贴、电池续航、专利数据等方面进行了研究，如蒋南希[7]提出了一种对动力电池的现有防爆模组重新设计以改善其安全性能的方法；马亮等[8-9]通过建立决策模型，对补贴与新能源汽车生产之间的关系及其影响进行了研究；此外，还基于电池续航，从产业链角度，对产业链内补贴政策进行了研究，论证了制定产业链内补贴政策的有效性；吴菲菲等[10]也从产业链视角，结合对国内外的专利数据的分析，得出我国专利竞争力不足，核心竞争力落后于国外优势企业的结论。闵凡奇等[11]人通过检索钛酸锂电池相关的专利和文献，对我国钛酸锂电池专利申请的趋势进行了分析。华政等[12]对现有电池材料进行了总结并指出其发展的趋势。张丰等[13]通过分析燃料电池领域的专利，总结出了当前的研究热点和方向，发现丰田和本田在燃料电池的研发上具有领先优势。张厚明[14]也根据专利检索结果发现日美韩等国的跨国公司占据了全球动力电池的前十名，且国内动力电池企业研发实力不足，具有产能过剩的风险。

相关学者的研究和中国动力电池企业在全球市场的表现表明，中国动力电池企业全球市场占有率较高，但国际知名的新能源汽车厂商更多地采用的还是日本、韩国电池企业的产品，且日韩厂商已经逐渐拥有了专利壁垒，而我国的动力电池企业主要客户均为国内车企，核心竞争力依然落后于国外厂商。因此，国内动力电池企业在核心技术上亟待加大研发力度，才能拥有较强的核心竞争力，进而开拓国外品牌的市场。

1.2 充电设施产业

充电设施建设是新能源汽车动力电池产业的一个重要组成部分，合理的充电设施建设可以有效提高电动汽车的续航里程，一定程度上可以缓解因电池续航里程有限带来的影响，数量充足的充电设施可以使新能源汽车具有长途行驶的能力，从而提高消费者购买新能源汽车的意愿，促进新能源汽车产业的发展[15]，而我国充电设施市场的发展还落后于新能源汽车市场[16]。

充电设施分为私人充电设施和公共充电设施两大类。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA)在全国电动汽车基础设施运行情况信息发布会上公布的数据来看，2018年公共充电基础设施保有量逐月上升，全年新增8.6万台，从全国范围内公共充电基础设施的建设情况来看，各个省市的规模有一定的差距，如图2所示，北京、上海、广东、江苏、山东等第公共充电设施建设规模远远强于其他各个省市。各个省市充电设施规模之间的差距也可以反映出中国充电设施市场还有很大的空间。

公共充电设施的普及可以引导新能源汽车产业更好更快的发展，中国在充电设施的发展和建设上依然很大的前景，根据公布数据，截至2018年，全国规模化的公共充电基础设施运营商企业(充电设施保有量大于等于1 000台)有15家，保有量超过1万台的仅有7家，其运营数量分别如图3所示：特来电12.4万台、国网8.8万台、星星充电7.7万台、依威能源2.0万台、上汽安悦1.4万台、中国普天1.4万台、深圳车电网1.0万台。在全国范围的运营市场中，以上运营商占比达到了90.8%。结合目前在全国范围充电设施的建设规模来看，未来的充电市场将会迎来一个快速发展的阶段。

图2 各省市公共充电设施规模

图3 数量超过1万的公共充电基础设施运营商企业

当前国内学者关于充电桩的研究主要在充电设施的运营模式、优化布局、产业链发展以及产业政策等方面。如Xu等[17]建立了明确的数学模型来确定充电站的位置，并通过大量的数据进行了验证；Sun等[18]研究发现行程距离和定位能力对充电站数量和位置有较大影响；He等[19]利用美国长途旅行的数据研究了充电站的位置和数量的确定方法；刘娟娟等[20]研究了充电桩的运营模式；岳为众等[21]对产业政策与市场表现的关系进行了探讨，并得出了产业政策可以支撑产业良好发展的结论；刘颖琦等[22]从产业链的角度出发，对利益相关者的特征和变化做了研究；汪晓茜等[23]则对美国的电动汽车充电设施规划进行了梳理和总结，对我国的充电设施布局提出了一些建议。

制约新能源汽车发展的一个重要原因就是其续航里程难以支撑长途旅行，而通过科学的建设充电设施，可以解决新能源汽车缺乏长途出行的问题。当前中国充电设施建设规模以及相关学者的研究表明，有关充电设施选址、运营模式等方面的研究，是未来中国充电设施市场重要的发展方向。

1.3 电池回收处理

随着新能源汽车的快速发展，我国新能源汽车保有量逐年上升，但电池寿命有限，依据行业标准，动力电池的充放电次数不低于500次，随着动力电池寿命的逐渐到期，我国新能源汽车市场将在未来几年迎来一波电池退役潮[24]，如若随意报废，电池含有的化学成分会对环境造成极大的污染，对人体也会造成严重的损害，2018年,工信部等七部门联合发布了《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》[25],对动力电池回收工作进行了一定的探索，目前我国学者对新能源汽车动力电池回收的研究尚不多，主要围绕电池的回收工艺和回收模式，如Yu等[26]建立了一个电动汽车电池回收利用标准框架；郝涛等人[27]对锂离子电池的回收研究现状进行了总结，并展望了未来的回收工艺研究方向；吴小员等[28]基于废弃电池的细分市场需求，提出了梯次利用的应用策略；谢英豪等[24]也对电池回收的商业模式进行了研究，提出了在梯次利用的基础上实行生产者责任制、整车企业责任制和强制回收模式；张雷等人[29]对中国动力电池梯次利用的商业价值做了研究。有关电池回收管理的研究还有待进一步深入。

新能源动力电池回收模式主要分为梯级利用和再生利用两类，结合国内学者的研究可以看出，在各种回收方式中梯级利用更受学者们关注，是未来动力电池回收更为重要的一个发展方向。伴随着我国新能源动力电池的批量退役，中国动力电池回收的市场前景将会十分可观。

2 分析与总结

作为区别于传统汽车的核心部件，动力电池在新能源汽车产业的发展中扮演着重要的角色，本文从发展及应用现状、充电设施产业、电池回收处理3个方面对当前中国动力电池的发展进行了梳理，总结出了当前新能源动力电池在上述3个方面的现状，并在此基础上对未来的发展方向进行了展望，主要有以下几点。

2.1 加大研发投入，提高核心竞争力，同时制定激励政策

目前中国新能源汽车动力电池企业在全球市场占有率很高，但是通过研究分析发现，中国企业的主要客户均为国内汽车品牌，且从学者们对专利数据的研究来看，占据电池装机量排行前十的国外跨国企业所拥有的专利数量远远超过中国企业，同时在政策激励上倾向于高质量产品，未来中国企业在市场竞争中应以质量为重，这也是中国从制造大国走向制造强国所必需的。

2.2 扩大充电设施运营规模，建立不同的商业运营模式试点

新能源动力电池依附于新能源汽车，学者们的相关研究中提出，足够数量的充电设施可以解决用户长途旅行困难的问题，带动新能源汽车的销售规模，同时，在商业运营模式上通过试点进行尝试以发展出符合各地实际情况的运营模式。

2.3 加快研发电池回收工艺

新能源汽车的发展可以很大程度上环缓解日益严峻的环境问题。动力电池作为新能源汽车的核心零部件，回收是其生命周期的最后一个环节，若回收处理不当，将会对环境造成恶劣的影响，因此，以清洁无害、可以二次高效利用为目标的回收处理工艺是未来的研究重点。

2.4 构建成熟的电池回收商业运营模式

结合国家政策和有关学者的研究来看，当前的电池回收模式及其商业运营还处在探索阶段，有广阔的发展前景，以新能源汽车厂商、动力电池制造企业或专业第三方电池回收机构为主体构建成熟的回收运营模式不仅有益于电池回收这一环节，同时也能使其生命周期形成一个闭环，如图4所示。

图4 动力电池全生命周期

2.5 从全生命周的视角来管理动力电池，并加快产业链的融合发展

动力电池的制造、使用、维护、回收是一个完整的生命周期，每一个环节都有其独立的产业链。众多学者对上述不同环节的研究都表明从产业链的角度进行分析研究时必要的。同时各个环节的产业链伴随其发展也在不断地完善与扩张，在一定程度上有所重合，因此，从全生命周期的视角进行管理是有必要地，形成一个完整闭环的生命周期同时也便于动力电池本身的管理，未来可以在全生命周期视角下探索诸如精编号登记管理制度等新型管理方法。