在过去几年中国新能源汽车蓬勃发展的过程中,中国动力电池产业随之兴起,不过,外资动力电池在中国市场虽也有配套,但却一直没形成规模。随着政策环境的日益宽松,曾经在中国市场争相布局却又遭遇困境的外资动力电池企业,如今又有卷土重来之势。

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比克动力电池18650电芯  摄影/版权  电池网 于清教

在过去几年中国新能源汽车蓬勃发展的过程中,中国动力电池产业随之兴起,不过,外资动力电池在中国市场虽也有配套,但却一直没形成规模。随着政策环境的日益宽松,曾经在中国市场争相布局却又遭遇困境的外资动力电池企业,如今又有卷土重来之势。

不久前,工信部网站发布的第318批机动车企业和产品公告显示,重庆金康瑞驰牌纯电动轿车和东风雷诺风诺牌纯电动轿车位列其中。它们的动力电池单体供应商分别是三星(天津)电池有限公司和南京乐金化学新能源电池有限公司(归属LG化学)。曾经与“白名单”(2015年3月,工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》,并依此为依据对动力电池企业实施目录管理,即“白名单”)无缘的外资动力电池如今也入选其中。

可以清晰地看到,未来我国动力电池行业的限制门槛将逐步被打破,中外资企业将处于同样的竞争环境中。而在全球,各动力电池企业早已展开了较量。未来,谁将保持领先优势?在同等竞争环境下,我国崛起的动力电池企业能否高枕无忧?分析这些问题,需要了解各家企业的发展策略、技术路线,甚或全球产业布局。

高比能量是发展共识

当前,我国制定的动力电池发展目标与日韩企业大致相当,都在追求高比能量。行业的共识是:动力电池能量密度越高,续驶里程越长。

在我国,《节能与新能源汽车技术路线图》绘制了动力电池技术发展蓝图,2020年,纯电动汽车动力电池单体比能量达到350Wh/kg,2025年达到400Wh/kg,2030年则要达到500Wh/kg。如今,我国动力电池领先企业宁德时代的三元电池单体能量密度达到240Wh/kg,2019年将会推出单体能量密度达到280Wh/kg以上的NCM811电池,并计划在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。

相比而言,目前三星SDI第3代动力电池的能量密度为550Wh/L,且已经实现量产。按照三星SDI的规划,预计在2019年实现量产的第3.5代动力电池能量密度可以达到630Wh/L。同时,三星SDI还在加速第4代电池和第5代电池的研发,能量密度分别可以达到700Wh/L(相当于270~280Wh/kg)和800Wh/L(相当于300Wh/kg),预计分别在2021~2022年和2023年以后量产。

2018年,LG化学已实现NCM811电池小批量生产,2020年LG化学还将推出第三代动力电池,单体电芯能量密度目标为270~280Wh/kg,比目前量产的能量密度高出50%。

在日本,目前松下生产的镍钴铝(NCA)材料18650电池单体能量密度最高达到250Wh/kg。此外,特斯拉Model 3使用的21700圆柱形电池单体能量密度达340Wh/kg,是目前市场中能量密度最高的电池,这是与松下联合开发的电池。

总体来看,各家企业在提高能量密度的路上,不约而同地把目光瞄向了三元体系,高镍化成为共识。在这一过程中,镍钴锰(NCM)或者NCA成为提升能量密度的法宝,电池类型也从NCM523发展到NCM622,如今NCM811电池也已实现量产。不过,尽管各大企业对高比能量的发展路线有了一致认识,但在这一竞赛中暂时也分出了高低。目前,松下凭借21700电池的高能量密度领先于其他企业,三星SDI落后于其他对手,处于垫底位置。

策略各有千秋 高下还未有定论

目前,与行业普遍追求动力电池的高比能量不同的是,各企业在发展路线上并不统一,规格或型式呈现多样化,方形、圆柱、软包电池齐头并进,分别被不同企业青睐。

LG化学

LG化学和SKI以软包电池为主。分析来看,软包电池有较好的安全性,在发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,但不会发生爆炸。此外,软包电池的优点还包括重量轻,比等容量铝壳锂电池轻10%~20%;内阻小、循环性能好、设计比较灵活,可根据客户的需求定制。当然,软包电池缺点也很明显:一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛也比较高。

三星SDI

三星SDI和宁德时代主打产品则是方形电池。方形电池也有非常明显的优势:能够生产大容量单体电池、硬外壳对电芯的保护作用优于软包电池、电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。同时,方形电池的成组效率达到88%,高于软包、圆柱电池的成组效率。但目前方形电池的型号较多,工艺难以统一,这是难以克服的缺点。

松下

与其他企业大多采用NCM三元体系不同,松下电池采用NCA体系,并且主要生产圆柱电池。相比较而言,圆柱形电池的生产工艺成熟,良品率高,可以统一规格型号,且整体显现出成本优势。但NCA正极材料在充放电过程中容易产生气体,从而带来安全隐患,因此,需要配备热管理系统。另外,模组以及PACK集成难度也较大,能量密度利用率较低。

从动力电池的构造来看,电芯只是基本单元,需要成组后才能发挥效能。目前来看,各不同类型的电池成组效率有较大区别。LG化学与SKI主打的软包电池单体能量密度比方形电芯高,但是在成组效率方面较低,目前能量密度转化率约为80%;三星SDI与宁德时代主推的方形电芯成组效率最高,电芯至模组的能量密度转换效率可高达90%;松下为特斯拉供应的电池,不同的车型采用不同的规格,成组效率不尽相同。如特斯拉Model 3有两种规格模组,能量密度转化效率高达84%;Model X(90kWh版本)能量集成效率仅为60.41%;Model 3能量集成效率也只有64.2%。总体来看,方形电池的成组效率最高,圆柱电池则最低。

除此外,循环寿命也是动力电池的一项重要指标。目前,LG化学的循环寿命能达到2000次循环,三星SDI的动力电池循环寿命可以达到1500次,松下的18650电芯循环寿命约为500~1000次。宁德时代的523体系动力电池电芯循环寿命可以达到1800次,与韩国企业的产品寿命指标比较接近。总体来看,中韩电池的循环寿命处在同一层级上,松下电池的循环寿命偏低。

未来,在不同策略指引下,各企业必将展开一场激战,孰优孰劣还需市场给出答案。

争抢整车配套  稳定阵地是一大考验

动力电池竞争趋于激烈的原因莫过于争夺配套用户。目前,全球领先的电池企业基本已把配套版图瓜分完毕。

松下动力电池的核心客户是特斯拉,凭借特斯拉销量的不断攀升,松下电池的产销量也不断增长。除此外,松下的客户名单中还有大众、通用、日产等,在全球用户版图划分中,松下有日本客户6家,欧洲客户4家,美国客户2家。同时,松下在美国和中国分别建立了电池生产工厂,以就近为用户提供配套服务。

LG化学则牵手现代、起亚等企业,其核心客户还包括通用、雷诺、沃尔沃、CT&T等,主要配套车型有雪佛兰Bolt、沃蓝达、雷诺Zoe等。目前,LG化学的生产工厂分别设在韩国、中国、美国和波兰。设在韩国的工厂可以满足韩国企业需要并负责调控全球市场订单,在中国设厂则瞄准的是中国庞大的电池需求市场,在美国设厂则主要是为供应美国车企通用、福特等,此外,波兰是LG化学在欧洲的首个大型动力电池生产基地。

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