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《CANGO 车视界》新能源汽车起飞背后:动力电池的技术竞赛谁胜出?

发布日期: 2021-02-20
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时间(jian)回溯到1876年,德国人(ren)Nicolaus August Ouo和(he)他的(de)(de)合作伙伴(ban)Eugen Langen共同制(zhi)造的(de)(de)四冲(chong)程煤(mei)气机(ji)(ji),热效率达到了(le)6%,是当(dang)时Lenoir制(zhi)造的(de)(de)煤(mei)气机(ji)(ji)的(de)(de)4倍,内(nei)燃机(ji)(ji)就此(ci)诞生了(le)。人(ren)类社会(hui)正式走上(shang)了(le)依靠内(nei)燃机(ji)(ji)提供动力(li)的(de)(de)时代,包括乘(cheng)用车、重(zhong)卡、轮船、飞机(ji)(ji)等(deng)人(ren)类出行的(de)(de)工具,逐步开始依赖石油能源。

但另一方面(mian),人(ren)类发明使(shi)用电(dian)(dian)动车的(de)历史(shi)也(ye)已经超(chao)过100年(nian)。最(zui)早在1881年(nian),法国工(gong)程(cheng)师Gustave Trouvé,就制造(zao)了(le)一台用铅酸电(dian)(dian)池作为动力的(de)三轮车。但由于电(dian)(dian)池技术(shu)的(de)原因(yin),在经济性上比(bi)不上内燃(ran)机而(er)没(mei)有得到(dao)大规(gui)模应用。

时间(jian)飞速(su)向前。进入(ru)2020年后,随着新能源技术的(de)推(tui)进,全球(qiu)车(che)(che)企都开始电(dian)(dian)动(dong)车(che)(che)规(gui)划(hua),并陆续推(tui)出纯电(dian)(dian)动(dong)车(che)(che)产品。包(bao)括以大众为首的(de)欧(ou)洲乘用车(che)(che)车(che)(che)企,更是计(ji)划(hua)在电(dian)(dian)动(dong)化领(ling)域投(tou)入(ru)千亿欧(ou)元级别(bie)的(de)资(zi)金,并且计(ji)划(hua)推(tui)出百款(kuan)车(che)(che)型。据悉,大众纯电(dian)(dian)动(dong)平(ping)台MEB的(de)车(che)(che)型已经开始量产,ID.3甚至坐上了欧(ou)洲纯电(dian)(dian)动(dong)车(che)(che)企第一的(de)宝座(zuo)。

在(zai)中国,特斯拉(la)、蔚(yu)来、理(li)想(xiang)、威马等造车新(xin)势力纷纷崛(jue)起,传统车企(qi)也陆续推出新(xin)能源品(pin)牌。

在2018年(nian)(nian)北(bei)汽(qi)(qi)新能源与(yu)麦格纳成立(li)合(he)资(zi)公司,ARCFOX(极狐(hu))品牌(pai)落地(di)镇江;东风汽(qi)(qi)车(che)(che)孵化了岚图汽(qi)(qi)车(che)(che);上(shang)汽(qi)(qi)集(ji)团、阿(a)里巴(ba)(ba)巴(ba)(ba)和上(shang)海浦东新区合(he)资(zi)成立(li)智己汽(qi)(qi)车(che)(che);广汽(qi)(qi)埃安在成立(li)3年(nian)(nian)后,正式独立(li)运(yun)营(ying)。多方登台,共同拉开“新造(zao)车(che)(che)势力”的时代序幕。

从数据上(shang)看,国(guo)(guo)内(nei)的(de)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)市场保持稳步(bu)增(zeng)长(zhang)(zhang)。截至2020年11月,中(zhong)国(guo)(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)累(lei)计(ji)销量已达110.9万(wan)(wan)辆。2019年,中(zhong)国(guo)(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)产量124.2万(wan)(wan)辆,相比2018年的(de)127万(wan)(wan)辆,同比下(xia)降(jiang)2.25%;相比2016年的(de)51.7万(wan)(wan)辆,同比增(zeng)长(zhang)(zhang)58.37%。要知道2014年,中(zhong)国(guo)(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)产量仅仅7.9万(wan)(wan)辆。

从产(chan)(chan)(chan)业(ye)(ye)(ye)链(lian)(lian)结构(gou)来看,与传统(tong)燃油车(che)类似,新(xin)能源(yuan)汽车(che)产(chan)(chan)(chan)业(ye)(ye)(ye)链(lian)(lian)同样涉及多个行业(ye)(ye)(ye),较为(wei)复杂,传导时间长。由于新(xin)能源(yuan)汽车(che)和(he)传统(tong)汽车(che)最大的(de)(de)不同就是用电机(ji)、电池(chi),包(bao)括(kuo)电控部(bu)分(fen)来代(dai)替(ti)传统(tong)车(che)的(de)(de)发动机(ji),在产(chan)(chan)(chan)业(ye)(ye)(ye)链(lian)(lian)上(shang)两者具有结构(gou)性的(de)(de)差异,新(xin)能源(yuan)汽车(che)产(chan)(chan)(chan)业(ye)(ye)(ye)链(lian)(lian)在传统(tong)产(chan)(chan)(chan)业(ye)(ye)(ye)链(lian)(lian)的(de)(de)基础上(shang)增加了电池(chi)行业(ye)(ye)(ye)(包(bao)括(kuo)上(shang)游的(de)(de)资(zi)源(yuan)开发)以及电机(ji)、电控系(xi)统(tong)。

 

电动(dong)车(che)发展(zhan)初(chu)期,电池安全问题需重视

伴(ban)随着新能(neng)源汽车(che)的(de)逐(zhu)步增长,中国动(dong)力(li)电池(chi)行业也(ye)进入(ru)快速发(fa)展阶段,2019年中国动(dong)力(li)电池(chi)市场(chang)规(gui)模超过700亿元,动(dong)力(li)电池(chi)出货量(liang)为71GWh。但在(zai)高(gao)速增长背后,新能(neng)源电池(chi)技术的(de)未来走向及当下的(de)安(an)全问题,已经引起社会热议。

近三年(nian)来,中国(guo)新(xin)能源(yuan)(yuan)汽车(che)自燃事(shi)故时有发生,经(jing)统计今年(nian)已经(jing)有超过20起(qi)(qi)的新(xin)能源(yuan)(yuan)车(che)自燃起(qi)(qi)火事(shi)故,涉及多个国(guo)产(chan)、合资(zi)品(pin)牌。

《CANGO 车视界》新能源汽车起飞背后:动力电池的技术竞赛谁胜出?

(仅(jin)以2020年举例)

据(ju)统计(ji),电(dian)(dian)动汽车(che)(che)起(qi)(qi)火的(de)主(zhu)要原(yuan)因是由于电(dian)(dian)池(chi)受到外(wai)界(jie)冲(chong)击或控制不(bu)当导致的(de)热失控而发(fa)(fa)(fa)生的(de)自燃,例如春、夏季节是电(dian)(dian)动汽车(che)(che)起(qi)(qi)火的(de)高发(fa)(fa)(fa)时期,主(zhu)要由于长时间的(de)高温、雨水等环境因素导致电(dian)(dian)池(chi)性能(neng)发(fa)(fa)(fa)生变化。此外(wai),搭载高能(neng)量密度的(de)电(dian)(dian)池(chi),电(dian)(dian)池(chi)过充、物理碰撞(zhuang)都会导致其内部(bu)结构发(fa)(fa)(fa)生变化,进而导致自燃事件发(fa)(fa)(fa)生。

但(dan)对(dui)于电(dian)动车(che)(che)自燃(ran)(ran),特斯拉创(chuang)始人马斯克坚(jian)称,绝大多数电(dian)动车(che)(che)发(fa)生燃(ran)(ran)烧的概率(lv)比燃(ran)(ran)油车(che)(che)都要低。事实也正是如此,包括(kuo)美国(guo)巴(ba)特尔研究院的多项机构认为,从技术(shu)角(jiao)度来看,电(dian)动车(che)(che)相对(dui)传统(tong)燃(ran)(ran)油车(che)(che)自燃(ran)(ran)的概率(lv)要低。

但也(ye)不可(ke)忽视(shi),电动(dong)(dong)汽车保(bao)有量相对较低的(de)客观事实(shi),由于电动(dong)(dong)车尚在产业发(fa)展初期,消费(fei)者的(de)接受程度尚且不高,对于安(an)全问(wen)题(ti)更需要正视(shi)。

 

OEM及电池厂商纷(fen)纷(fen)布局(ju)投(tou)资,探(tan)索新技(ji)术

目(mu)前(qian)市(shi)面的新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车主要采用锂电(dian)池来提供动力,动力电(dian)池成本占到整车成本的三分之一以上,是决定汽(qi)车性能(neng)的核心因素(su)。

从电(dian)(dian)池(chi)材料方面(mian)来(lai)看(kan),由(you)于动(dong)力电(dian)(dian)池(chi)补贴能(neng)(neng)量(liang)(liang)密度门槛上升以及消费者对长(zhang)续(xu)航汽车的青睐(lai),目前具有能(neng)(neng)量(liang)(liang)密度优势的三(san)元(yuan)电(dian)(dian)池(chi)在(zai)市(shi)场上占据优势,装机量(liang)(liang)逐年提(ti)高。除(chu)三(san)元(yuan)电(dian)(dian)池(chi)外,磷酸铁锂(li)电(dian)(dian)池(chi)、锂(li)离子电(dian)(dian)池(chi)、锰酸锂(li)电(dian)(dian)池(chi)及多元(yuan)复合(he)锂(li)电(dian)(dian)池(chi)也占一定份额。从趋势上看(kan),动(dong)力电(dian)(dian)池(chi)企业都在(zai)通过改进材料体系和轻量(liang)(liang)化等方式提(ti)升电(dian)(dian)池(chi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)密度。

对此,汽(qi)车(che)(che)主机(ji)厂正在(zai)加速布局动力电(dian)池(chi)业务。早在(zai)2017年(nian)丰田汽(qi)车(che)(che)和松下电(dian)器公司成(cheng)立(li)了一(yi)家(jia)名为Prime Earth EV Energy的合资公司,主要(yao)用于生产汽(qi)车(che)(che)混合动力车(che)(che)的方形电(dian)池(chi)。2019年(nian),两家(jia)再度牵(qian)手,欲成(cheng)立(li)车(che)(che)载电(dian)池(chi)合资公司,共(gong)同开发(fa)、生产高容量的电(dian)动汽(qi)车(che)(che)电(dian)池(chi),并(bing)计划在(zai)2025年(nian)之前量产。

不(bu)仅如此,丰田汽(qi)车在2019年还(hai)与宁德时(shi)代(dai)、比(bi)亚迪(di)达成正(zheng)式合作,在纯电(dian)领域采用(yong)全面(mian)开放(fang)的合作方(fang)式,不(bu)仅局限于动力电(dian)池(chi)供应,同时(shi)还(hai)涉及(ji)包(bao)括(kuo)电(dian)池(chi)回收、纯电(dian)动车型的开发等方(fang)面(mian)。

2020年,丰田(tian)公司还与京都大学(xue)的(de)科(ke)学(xue)家们(men)合(he)作研(yan)制一(yi)种新的(de)氟离(li)子(zi)电(dian)池(chi)(chi),这种电(dian)池(chi)(chi)单位重量的(de)能量大约(yue)是传统(tong)锂离(li)子(zi)电(dian)池(chi)(chi)的(de)7倍,且(qie)能使电(dian)动汽车一(yi)次充电(dian)行驶1000公里。据日(ri)媒报道(dao),该团队已经开发出相应的(de)可充电(dian)电(dian)池(chi)(chi)的(de)原型,该电(dian)池(chi)(chi)采用固体电(dian)解质,阳极(ji)由氟、铜和钴制成(cheng),阴极(ji)主要由镧组成(cheng)。

2019年,大(da)众(zhong)汽车也通过(guo)入股(gu)一家名为Northvolt的锂(li)电池公司共(gong)同(tong)切(qie)入动力电池业务(wu),并(bing)实现电池量产。大(da)众(zhong)集团计划投资9亿(yi)欧元(yuan),与Northvolt联合研发电池。Northvolt拥有强大(da)的政府机构和大(da)型企业投资背书,融资规模超过(guo)14亿(yi)欧元(yuan)。

值得(de)一提(ti)的是,大(da)众之所(suo)以高(gao)额投资(zi)Northvolt与全(quan)球高(gao)端动(dong)力电池(chi)的格局有关,目前主要(yao)的高(gao)端电池(chi)技术仅掌握在松(song)下、宁德时代、三星SDI、LG化学、SKI等少数公司手中,为(wei)了自主掌握动(dong)力电池(chi)核心部(bu)件(jian),保证供应链(lian)安全(quan),车企(qi)深入投资(zi)合作一家动(dong)力电池(chi)企(qi)业是必(bi)然之路(lu)。

对此,特(te)(te)斯(si)拉(la)也(ye)不(bu)能(neng)例外,2019年,特(te)(te)斯(si)拉(la)宣布以(yi)(yi)2.18亿(yi)美元溢价55%收(shou)购超(chao)级电(dian)(dian)(dian)容公司Maxwell,通(tong)过吸收(shou)外部技术(shu)团队(dui)重(zhong)点布局未来电(dian)(dian)(dian)池技术(shu),并(bing)进(jin)一步(bu)实现与(yu)(yu)储能(neng)业(ye)务(wu)及太阳能(neng)技术(shu)协调发展。Maxwell高能(neng)量密度电(dian)(dian)(dian)池加上电(dian)(dian)(dian)池组平(ping)铺与(yu)(yu)底(di)盘的工(gong)程(cheng)设计可以(yi)(yi)实现特(te)(te)斯(si)拉(la)产品更(geng)低能(neng)耗与(yu)(yu)更(geng)长续航里程(cheng)。

电池技术的突破(po)是汽(qi)车厂(chang)商的主流话题之(zhi)一。2020年,广(guang)汽(qi)集团也(ye)透露(lu),石墨烯电池研发(fa)工作在持续进行中,预(yu)计今年底将走向实(shi)车量产测(ce)试,最终能否实(shi)现量产仍(reng)需等待实(shi)车验(yan)证结(jie)果(guo)。

据(ju)悉,广汽开发(fa)的这(zhei)款石墨烯(xi)电(dian)(dian)池,可以(yi)做到8分钟充(chong)满80%电(dian)(dian)量(liang),实现充(chong)电(dian)(dian)10分钟、续航200-300公里,充(chong)电(dian)(dian)速度堪比(bi)加油(you)。目(mu)前,广汽已从电(dian)(dian)芯、模组、搭(da)载整车多个层面初步验证(zheng)石墨烯(xi)技术。根(gen)据(ju)此前规划,石墨烯(xi)超级快(kuai)充(chong)电(dian)(dian)池将(jiang)在(zai)埃安(Aion)系列(lie)车型(xing)上(shang)实现量(liang)产搭(da)载。

国(guo)内自主(zhu)品牌也在(zai)全(quan)(quan)面(mian)展开动力电池(chi)全(quan)(quan)产业链(lian)的布局。以(yi)长(zhang)城(cheng)为例,成立(li)蜂(feng)巢(chao)能(neng)(neng)源,以(yi)支撑长(zhang)城(cheng)汽车摆(bai)脱高端动力电芯产能(neng)(neng)稀(xi)缺等问题。在(zai)海外,蜂(feng)巢(chao)能(neng)(neng)源累(lei)计投(tou)资20亿欧元建(jian)设(she)工(gong)厂(chang),设(she)计总产能(neng)(neng)24GWh,日(ri)前蜂(feng)巢(chao)能(neng)(neng)源官宣确定在(zai)德国(guo)萨尔(er)州建(jian)设(she)模组PACK工(gong)厂(chang)和电芯模组工(gong)厂(chang),前者最早2022年第二季度投(tou)产,后者计划2023年底投(tou)产。

在更为前沿(yan)的电池(chi)(chi)技(ji)术(shu)储(chu)备和开发上,蜂巢能(neng)源以无(wu)锡118全球锂电创新中(zhong)心为平台,还在进行(xing)包括(kuo)全固(gu)态电池(chi)(chi)、胶囊电池(chi)(chi)、自(zi)消气电池(chi)(chi)、混(hun)合正极(ji)材料等技(ji)术(shu)和产品的前期开发,探索面向未来十年的锂电行(xing)业新技(ji)术(shu)。

 

电池技术仍在持续突(tu)破,马太效应已有显(xian)现

 从各大厂商投入力度上看,这场(chang)来自电池(chi)(chi)(chi)技术的(de)军备竞赛还远(yuan)未结束。其(qi)中,成本(ben)(ben)(ben)是(shi)动力电池(chi)(chi)(chi)的(de)最主要(yao)(yao)考量因(yin)(yin)素之一(yi)。多年技术的(de)发展(zhan)已经(jing)实(shi)现(xian)成本(ben)(ben)(ben)的(de)降低,现(xian)阶段电池(chi)(chi)(chi)价格(ge)是(shi)十年前的(de)五分(fen)之一(yi),整车成本(ben)(ben)(ben)占比也(ye)由五年前的(de)60%左(zuo)右降低至如今的(de)30%-40%,但(dan)由于购买力平价是(shi)短期(qi)内制约电动车渗透率爬升的(de)最主要(yao)(yao)因(yin)(yin)素,电池(chi)(chi)(chi)成本(ben)(ben)(ben)仍需要(yao)(yao)依(yi)赖材料、规模、技术三方面的(de)持(chi)续突破。

例(li)如,电池开发(fa)仍(reng)需(xu)要寻(xun)找低成本的(de)材(cai)料(liao)体系,降低零部(bu)件使用。开发(fa)无(wu)贵金属(shu)、无(wu)金属(shu)。其中,钴(gu)是三元材(cai)料(liao)正极不(bu)可(ke)或(huo)缺的(de)一种(zhong)稀有金属(shu),不(bu)但可(ke)以稳(wen)定材(cai)料(liao)的(de)层状结 构(gou),而且可(ke)以提(ti)高材(cai)料(liao)的(de)循环和倍率性能(neng)。随着新能(neng)源汽车产(chan)业的(de)迅速(su)发(fa)展,钴(gu)的(de) 需(xu)求量(liang)不(bu)断提(ti)升。

但是,地壳中的钴含量(liang)较(jiao)低(di),有限(xian)的钴资(zi)源(yuan)决(jue)定了其(qi)高昂(ang)的价格,未来还(hai)可(ke)能面临供不应求的情况(kuang)。全(quan)球已探明陆地钴资(zi)源(yuan)量(liang)约2500万(wan)吨,储量(liang)720万(wan)吨,储量(liang)高度集中在刚(gang)果(金(jin)),澳(ao)大(da)利亚和(he)古(gu)巴。世界(jie)钴资(zi)源(yuan)的分布很不平衡,刚(gang)果(金(jin))、澳(ao)大(da)利亚和(he)古(gu)巴三国储量(liang)之和(he)就(jiu)占了全(quan)球总储量(liang)的68%。

无(wu)钴(gu)(gu)(gu)化是动(dong)力电(dian)池(chi)材料体系研发(fa)领(ling)域的(de)(de)共同目(mu)标之一。2020年,宁(ning)德时代新能源(yuan)科技(ji)股份(fen)有限公司的(de)(de)一位高(gao)管表示,该(gai)公司正在(zai)开发(fa)一种不含镍(nie)或钴(gu)(gu)(gu)的(de)(de)新型电(dian)动(dong)汽车(che)电(dian)池(chi)。镍(nie)和钴(gu)(gu)(gu)是驱动(dong)电(dian)动(dong)汽车(che)的(de)(de)电(dian)池(chi)的(de)(de)关键成分。包括(kuo)日本松下、韩国LG化学(xue)等多家电(dian)池(chi)制造商都在(zai)降低镍(nie)钴(gu)(gu)(gu)铝(NCA)电(dian)池(chi)或镍(nie)钴(gu)(gu)(gu)锰(NCM)电(dian)池(chi)中昂贵(gui)钴(gu)(gu)(gu)的(de)(de)使(shi)用量。此外,宁(ning)德时代还在(zai)开发(fa)一项(xiang)单独的(de)(de)技(ji)术,将电(dian)池(chi)直接集成到电(dian)动(dong)汽车(che)的(de)(de)车(che)架中,以(yi)扩大其行驶(shi)里(li)程。

2020 年 5 月, 长城汽(qi)车旗下的(de)(de)(de)电(dian)池(chi)企业蜂巢(chao)能源也(ye)发(fa)布(bu)了公司研(yan)发(fa)的(de)(de)(de) NMx 无(wu)钴(gu)电(dian)池(chi),该(gai)电(dian)池(chi)通过阳(yang)离子掺杂技术、单晶技术、 纳米网(wang)络化(hua)包裹(guo),显著改善了无(wu)钴(gu)情况(kuang)下镍(nie)锂离子混(hun)排问题(ti)以及循环寿命的(de)(de)(de)问题(ti),使无(wu)钴(gu)材料有(you)望(wang)跨过这(zhei)些关键障碍,走到(dao)规模化(hua)应(ying)用(yong)的(de)(de)(de)阶(jie)段。

除稀缺金(jin)属外(wai),电池材(cai)料(liao)也是各大厂商(shang)布局的重点之一(yi)。目前市(shi)面上新能源汽车锂动力电池使用的正(zheng)极材(cai) 料(liao)有三元(yuan)材(cai)料(liao)、磷酸(suan)(suan)铁锂、锰(meng)酸(suan)(suan)锂和钴酸(suan)(suan)锂等。

其中,宁(ning)(ning)德将投资(zi)重(zhong)点放在了正(zheng)(zheng)极(ji)(ji)材料(liao)的生产(chan)以及生产(chan)正(zheng)(zheng)极(ji)(ji)材料(liao)所需(xu)的锂矿资(zi)源。2019 年(nian)(nian) 9 月(yue),宁(ning)(ning)德 公告称拟认购澳大利亚锂矿公司 Pilbara8.5%的股份。同年(nian)(nian) 4 月(yue),公告称其子(zi)公司 宁(ning)(ning)德邦普将投建 10 万吨(dun)/年(nian)(nian)的镍钴锰酸锂正(zheng)(zheng)极(ji)(ji)材料(liao)产(chan)能。

 在原材料供(gong)应链(lian)端,整合上游资源(yuan)的(de)竞争也尤为(wei)(wei)激烈。以(yi)国(guo)轩(xuan)高科为(wei)(wei)例,这家成(cheng)立于2006年的(de)动(dong)力电(dian)池(chi)(chi)公(gong)司,自成(cheng)立以(yi)来(lai)一直从事新能源(yuan)汽(qi)车动(dong)力锂电(dian)池(chi)(chi)自主研发、生产(chan) 和销售,2019 年公(gong)司的(de)动(dong)力电(dian)池(chi)(chi)装机(ji)量 3.2GWh,占国(guo)内(nei)市(shi)场(chang)份额(e)约为(wei)(wei) 5.2%,仅次于宁德(de)时代和比亚(ya)迪,位(wei)居全国(guo)第三。其中磷酸铁锂电(dian)池(chi)(chi)装机(ji)量 2.9GWh,排名第二。

 目前,国(guo)(guo)轩高(gao)科(ke)已(yi)经布(bu)局镍钴(gu)锂资(zi)源及电(dian)池四(si)大原料(liao)(liao)(liao)(正极材料(liao)(liao)(liao)、负极材料(liao)(liao)(liao)、隔膜、电(dian)解液)以进一步提 高(gao)公(gong)司(si)(si)的(de)成本优势。其中子公(gong)司(si)(si)精密(mi)涂(tu)布(bu)公(gong)司(si)(si)已(yi)量产涂(tu)碳(tan)铝箔(bo),与(yu)中国(guo)(guo)冶(ye)金科(ke)工(gong)集(ji)(ji) 团合作(zuo)开(kai)发(fa)三元(yuan)前驱体材料(liao)(liao)(liao),与(yu)深(shen)圳市星源材质科(ke)技股份(fen)有(you)限公(gong)司(si)(si)合资(zi)进行隔膜开(kai)发(fa),与(yu)铜陵有(you)色(se)集(ji)(ji)团进行铜箔(bo)开(kai)发(fa)合作(zuo),与(yu)上海电(dian)气集(ji)(ji)团有(you)限公(gong)司(si)(si)合资(zi)进军储能领域等(deng)。

 客户(hu)方面,国(guo)轩高科(ke)先后与(yu)北汽(qi)、上汽(qi)、江淮、奇瑞、长(zhang)安、吉利(li)、宇(yu)通等国(guo) 内众(zhong)多(duo)优秀(xiu)整(zheng)车(che)企(qi)业建立战略合作关系(xi)。同(tong)时,公(gong)(gong)司也在(zai)加快国(guo)际(ji)化进程,已进入博世全球(qiu)供应链体(ti)系(xi),与(yu)塔(ta)塔(ta)在(zai)印度设立合资公(gong)(gong)司共同(tong)开发印度锂(li)电池市场。2020 年 5 月 28 日,国(guo)轩高科(ke)发布公(gong)(gong)告,大众(zhong)中(zhong)国(guo)拟对其进行战略投(tou)资。

 技(ji)术(shu)层面的(de)竞争更为复杂(za),甚至出现(xian)多种(zhong)技(ji)术(shu)路线百(bai)花齐放的(de)现(xian)象。以(yi)电(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)封装(zhuang)技(ji)术(shu)为例(li),这是影响电(dian)池(chi)(chi)(chi)使用(yong)安全性及寿命的(de)关键技(ji)术(shu)之(zhi)一(yi)(yi)。根据市(shi)场(chang)分析报告(gao)显示,动力电(dian)池(chi)(chi)(chi)产品的(de)使用(yong)场(chang)景,耐撞击(ji)、耐振动、挤压穿刺等(deng)机械冲击(ji)是电(dian)池(chi)(chi)(chi)外包(bao)装(zhuang)必要的(de)功能之(zhi)一(yi)(yi),此外还需(xu)要满足化学方(fang)面的(de)防(fang)火阻(zu)燃、浸泡要求(qiu)(qiu),以(yi)及设(she)计(ji)方(fang)面的(de)轻量化、走线布局等(deng)要求(qiu)(qiu)。所以(yi)动力电(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)封装(zhuang)工(gong)艺也具有一(yi)(yi)定的(de)技(ji)术(shu)门槛(jian)。

 据动(dong)(dong)力电池(chi)研究(jiu)报告显示,目前,动(dong)(dong)力电池(chi)按分装技术(shu)划分主要有方(fang)形电池(chi)、圆形电池(chi)以及软(ruan)包(bao)电池(chi)三(san)类,各有优(you)劣。

 1)方(fang)形(xing)电池(chi)(chi),顾名思义是将单(dan)体电池(chi)(chi)做(zuo)成方(fang)形(xing)。方(fang)形(xing)相(xiang)对于圆柱形(xing)封装,缩小了电芯间的缝隙,让内(nei)部材料(liao)卷覆(fu)得更(geng)(geng)加(jia)(jia)紧密(mi),有(you)利(li)于让电池(chi)(chi)在高(gao)硬度的限制下 不容易膨胀(zhang),相(xiang)对更(geng)(geng)加(jia)(jia)安全(quan)。并且(qie),壳体采(cai)用了密(mi)度更(geng)(geng)小、重量(liang)更(geng)(geng)轻且(qie)强度更(geng)(geng)高(gao)的 铝镁合金(jin),让电池(chi)(chi)的能量(liang)密(mi)度和(he)安全(quan)性做(zuo)到(dao)更(geng)(geng)高(gao),在续航(hang)方(fang)面的表现也会更(geng)(geng)加(jia)(jia)突出;

 2)圆(yuan)形(xing)电池与方形(xing)虽然都属于硬壳封(feng)(feng)装(zhuang)(zhuang),但圆(yuan)柱(zhu)型封(feng)(feng)装(zhuang)(zhuang)尺寸小、成(cheng)(cheng)组灵活、成(cheng)(cheng)本低且工艺成(cheng)(cheng)熟(shu)。目前特斯拉的(de)(de)(de)纯电车型所采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)松下电池的(de)(de)(de)封(feng)(feng)装(zhuang)(zhuang)方式便是(shi)硬 壳圆(yuan)柱(zhu)型电池,但后(hou)期(qi)依然要(yao)面(mian)对成(cheng)(cheng)组后(hou)散热(re)设计难(nan)度大、能量密度低等(deng)问题(ti);

 3) 软包型(xing)电池虽(sui)然有(you)尺寸变化(hua)灵活、能量(liang)密度高、重量(liang)轻、内阻(zu)小的诸(zhu)多(duo)优点,但是 同样具有(you)机械(xie)强度差(cha)、封口(kou)工(gong)艺难(nan)、成组结构(gou)复杂、设计难(nan)度大(da)等(deng)缺点,甚至在成本、一致性(xing)(xing)和安全性(xing)(xing)方面都表(biao)现(xian)一般。

目前,在国(guo)内(nei)方形(xing)电池(chi)是最常见的封装(zhuang)形(xing)式。在方形(xing)、软包、圆柱三种形(xing)状的电池(chi) 路线(xian)中(zhong),中(zhong)国(guo)方形(xing)电池(chi)市场(chang)份额依旧(jiu)遥(yao)遥(yao)领先,这也是 2019 年唯(wei)一保持同(tong)比正向增长的技(ji)术路线(xian)。2019 年方形(xing)电池(chi)装(zhuang)机(ji)量(liang) 52.73GWh,同(tong)比增长 24.8%,占(zhan)总(zong)装(zhuang)机(ji)量(liang)84.5%。

值得关(guan)注的(de)是(shi),位列方(fang)形(xing)(xing)电池装机(ji)量前三(san)的(de)企业为宁德(de)时代、比亚(ya)迪与国轩高科。在该(gai)领域(yu)已经形(xing)(xing)成寡头(tou)效应,因此相关(guan)研究(jiu)判断,方(fang)形(xing)(xing)电池领先(xian)的(de)局面(mian)短期内不会发(fa)生(sheng)改变。

不(bu)仅(jin)如此(ci),主(zhu)要(yao)的(de)技术突破也主(zhu)要(yao)集中在头(tou)部公(gong)司手中。以电池(chi)(chi)包(bao)成组(zu)效率为例,在传统(tong)(tong)电池(chi)(chi)系(xi)统(tong)(tong)中,电池(chi)(chi)内部结构件与pack 的(de)成本占(zhan)比较高,通过无模组(zu)化技术有望改进电池(chi)(chi) pack 设计,提(ti)升电池(chi)(chi)包(bao)成组(zu)效 率,优化排(pai)布(bu)结构、拓扑(pu)优化、低密度材料,从而降低成本。

宁德时(shi)代于(yu) 2019 年(nian) 9 月在法(fa)兰克(ke)福车展上推(tui)出 CTP 技术(shu)。采用(yong)(yong) CTP技术(shu)后(hou),可(ke)使电(dian)(dian)池(chi)包体积利用(yong)(yong)率(lv)提(ti)高 15%-20%,电(dian)(dian)池(chi)包零部件 数量(liang)减少40%,电(dian)(dian)池(chi)包能量(liang)密(mi)度提(ti)升10%-15%,可(ke)达到 200Wh/kg以上。同时(shi),减 少了(le)中间环(huan)节,生产效率(lv)提(ti)升 50%,并且大幅降低动力(li)电(dian)(dian)池(chi)的制造成本。

比(bi)亚迪于(yu) 2020 年(nian) 3 月发布(bu)全新(xin)(xin) 一(yi)代刀(dao)片(pian)电(dian)池(chi)(chi),通过(guo)增加电(dian)芯长度,将(jiang)电(dian)芯进(jin)行扁平化(hua)设计。通过(guo)密集排布(bu),使(shi)其本(ben)身就可(ke)以充当(dang)结构(gou)件(jian),保持足够的(de)(de)(de)强(qiang)度提(ti)供支撑,省去了(le)一(yi)部分传(chuan)统的(de)(de)(de)电(dian)池(chi)(chi)包(bao)防护(hu)结构(gou),使(shi)得电(dian)池(chi)(chi)包(bao)壳体内部的(de)(de)(de)空间利用率(lv)由传(chuan)统设计的(de)(de)(de) 40%提(ti)升至 60%。同时(shi), 新(xin)(xin)刀(dao)片(pian)电(dian)池(chi)(chi)在电(dian)池(chi)(chi)寿命、续(xu)航能力、安全性能、成(cheng)组效率(lv)等(deng)方(fang)面(mian)有了(le)进(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升,成(cheng)本(ben)下降约20%-30%。

相信(xin)未来(lai)(lai)仍(reng)然会有更多的(de)技(ji)(ji)术突破,包括固态电池(chi)技(ji)(ji)术也被广泛期待成为下一(yi)代动力电池(chi)技(ji)(ji)术,过去十年相关(guan)专利数(shu)量增长超过10倍。但整体来(lai)(lai)看,行(xing)业要求的(de)资本投入规模大(da)、研发(fa)投入产(chan)出(chu)周(zhou)期长、技(ji)(ji)术壁垒高等(deng)因素,使得动力电池(chi)成为具有高护(hu)城河的(de)行(xing)业。随着时(shi)间(jian)推移,动力电池(chi)企业竞争愈发(fa)激烈,行(xing)业洗牌加速(su),未来(lai)(lai)值得期待。


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