钴的比例一直在降低,从111到532到622到811,完全无钴可能性不大,特斯拉的无钴电池更可能是磷酸铁锂技术,特斯拉会采用2条路走的策略,磷酸铁锂是其低成本方案(CTP+特殊计技术,能量密度可以做到175wh/kh,特斯拉松下三元160左右)。

专家简介:

2015年动力电池产品开发及管理经验,先后就职于江森、上汽等,对动力电池产品技术、市场、供应链等有深刻理解。

纪要内容:

1. 动力电池行业回顾

动力电池行业从2015年财政补贴政策刺激后高速增长,从2015年15.6GWh增长到2019年62GWh,2个增长峰值出现在2016年和2018年(2016年补贴,2018年电池技术提升),2019年因补贴退坡增速相对放缓。预计2020年开始进入锂电池发展的新阶段(后补贴时代、产品供给端变化、外资车企如特斯拉、奔驰、宝马、大众等进入、外资电池企业进入)。

但动力电池行业过去几年全行业盲目投入,疯狂扩产,无效产能较多,2019年总体产能利用率不超过24%。总体产能过剩,但优质产能不足,结构性过剩,产业洗牌加速。

动力电池行业回顾

2. 动力电池技术趋势:锂电池、固态电池or燃料电池

动力电池降本是大趋势,而能量密度提升是成本下降的有效途径,发展高能电池是车用动力电池的核心技术方向。从铅酸电池、镍镉电池、不断进步的锂离子电池(能力密度从180wh/kg发展到350wh/kg),后锂离子电池如锂硫电池和金属空气电池目前技术均不成熟,多数处于实验室阶段,中科院专家预计可能分别在2030年和2050年实现大规模商业化。但是固态电池是国内和日韩电池企业都在大力布局,预计2025年前后会有相应的产品出来。

动力电池技术趋势:锂电池、固态电池or燃料电池

3. 锂电池技术路线

重点看能量密度演变,2016年最高的是三元MCM,180Wh/kg,2016年以前都是磷酸铁锂的天下(铁锂的安全性好,可以满足当时的国家标准,当时三元无法通过国家标准),2016年后电池安全标准取消,三元快速发展(镍钴锰532三元单体能量密度从180Wh/kg发展到最新的260 Wh/kg,811+石墨体系从240 Wh/kg逐步提升到2021年280 Wh/kg,后续NCM811+负极石墨掺硅,可将能量密度提升到到350 Wh/kg,也就到达了该路线的顶点)。固态电池可以到400 Wh/kg,5~10年内产业化,锂空气电池产业化市场较长。

磷酸铁锂技术路线目前到了180 Wh/kg,接下来2020年以后提升到190~200 Wh/kg,后续靠负极添加碳纳米管或硅碳,提升到210~220 Wh/kg,之后会出现瓶颈。

无钴电池:三元or磷酸铁锂

4. 无钴电池:三元or磷酸铁锂

2014~2019年三元逐步上升、磷酸铁锂下降。2016年以前磷酸铁锂占比超过70%,2016年后因补贴政策及国标调整因素导致三元提升,到2019年占70%份额。后补贴时代,磷酸铁锂份额会提升,特别在对续驶里程要求不高的领域。从安全性、寿命和成本角度(10~20%成本优势), 铁锂电池均有优势,三元电池能量密度和低温性能好。三元电池研发生产难度大于磷酸铁锂电池,国内能生产优质磷酸铁锂电池企业的较多,能生产优质高镍三元电池的企业较少。

 无钴电池:三元or磷酸铁锂

后补贴时代,150公里续驶里程以下的低速车以铁锂为主(目前是铅酸电池,铅酸会被淘汰),A0/A00车型(如奇瑞小蚂蚁、荣威E50)以铁锂为主,A/A+车型目前是三元为主,后续逐步会被铁锂替代(铁锂的能量密度提升+CTP技术应用,可支持400~500公里续驶里程且具备价格优势),B/B+车型以三元为主,但也有特例(如比亚迪汉车型,刀片电池+CTP技术,可以做到600KM续驶里程),C/D级车,会以三元为主。

后补贴时代目标车型

5. 电池结构:圆柱or方形or软包

从全球市场和技术特征来看,下一代动力电池商业化之前,方形、软包和圆柱电池将并存于电动汽车市场;全固态电池技术成熟后,软包电池的优势会进一步显现,不过这将是一段漫长的过程。

电池技术路线

6. 刀片电池与CTP技术

比亚迪的刀片电池即长电芯方案(主要指方形铝壳),是一种通过增大电芯的长度(最大长度与电池包宽度相当),将电芯扁长化设计,来进一步改进电池包集成效率的技术。

刀片电池正负极在两端,两端(或一端)都有防爆阀,有点软包两端出极耳+方形铝壳综合。相较于已有方形铝壳电芯方案,这个电芯最明显的优势在于散热效果好,难点在于整个电芯的结构稳定性,内阻,注液等,尤其是结构强度方面。在CTP方案中,电芯需要依靠自身来实现支撑。

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