最近寧德時代發布了他的麒麟電池,比亞迪也憑借他的磷酸鐵鋰刀片電池獲得各種好評。年初的時候智能電動車迫于原材料價格上漲而紛紛調價,不少朋友問汽車動力電池的一些基本知識,動力電池本質上屬于礦產行業,它的成本價值絕大部分來自于礦產資源供應鏈以及相關材料技術,這兩方面都太深奧了所以關注的不是特別多,但動力電池在智能汽車的成本中占比非常高,30萬元左右車約占比三分之一左右,總是人牽動產業的關注。
所以我理了一些動力電池的信息,也算自我總結學習,也方便大家去看待汽車動力電池部分。
▲ 圖片來自于- 中國鋰電行業發展 德勤觀察2.0“電池風云”
電池作為電動汽車的核心部件,它對于汽車產業的幾大核心是能量密度比高、使用和充電散熱好、安全可靠、價格供應鏈有保證。所以汽車動力電池所有的故事也就圍繞這些展開。
能源礦產經過提純組合,封裝等步驟再整合進入電動汽車,所以電動車動力電池技術分為材料創新、封裝及結構創新、整車集成創新三部分。
動力電池的技術發展當前分為高能量和性價比兩條路線,但核心是化學材料,目前對于材料創新其實每家都堅定了路線,但是很少有人去提,顯然比較這個是比較基礎的吃力不討好的部分,因為這種材料創新很難短時間出成果。
▲ 圖片來自于- 中國鋰電行業發展 德勤觀察2.0“電池風云”
國內高性價比的代表如比亞迪的磷酸鐵鋰,高能量的代表如寧德時代的NMC系列,我們之前文章《寶馬最新的電池技術以及策略路線圖解讀》講過NMC配比不同實現能量比和價格的平衡。當前對于電池材料的發展方向有:
NMC三元電池高鎳去鈷化,由于鈷是稀缺資源,價格昂貴, 且供應情況不穩定,所以減少鈷含量有利于控制三元電池的材料成本。而且鈷在三元電池中的起到穩定結構的作用,同時具有不參與電化學反應、降低鈷占比、提升鎳占比等優勢,可起到提升電池的能量密度的作用。
磷酸鐵鋰會受重用,磷酸錳鐵鋰并不是一個新技術,我沒記錯的話是國外那個專利保護到期的技術,但隨著磷酸鐵鋰因其安全性和經濟性日益受重視,被視為升級版磷酸鐵鋰的磷酸錳鐵鋰重新受到熱議,企業產業化布局腳步也有所加速,未來短期內預計將以復合使用為主。例如比亞迪重倉此項技術,蔚來汽車有些電池就是磷酸鐵鋰和NMC混合使用。
富鋰錳基正極材料的特性具備一定顛覆性,被視為下一代電池的突破口,但其產業化道路仍受掣肘。
人造石墨和天然石墨是當下最廣泛應用的鋰電池負極材料,為突破能量密度極限,具備更高理論容量的硅基負極 材料成為主要研發方向之一。
硅基負極材料研發和應用皆存在技術壁壘,國內尚未實現大規模量產,部分先行企業已有批量化應用
電池從原料組合成電池,肯定需要包裝保護來圍繞上文講到動力電池的核心,所以包裝以及結構技術創新也是非常重要的一項。電芯的封裝按照形勢也分為三種:
▲ 圖片來自于- 中國鋰電行業發展 德勤觀察2.0“電池風云”
方形電池,圓柱電池,軟包電池他們各有優缺點。目前按照出貨量來看的話國內80%以上都為以寧德時代、比亞迪為代表的方形電池。海外就比較特殊了,圓柱和軟包占比超過70%。
▲ 圖片來自于- 中國鋰電行業發展 德勤觀察2.0“電池風云”
但根據分析,對于電池封裝以及機構中期來看,為突破電池能量密度上限,業界紛紛在電池結構上求創新,其本質是利用電芯外殼的支撐作用,減少模組結構件使用,提升電池包的能量密度。軟包外殼缺乏支撐作用,在精簡模組環節難度較大,因此中期來看方形和圓柱電池更能適應結構上的創新。但從長期來看,基于固態電池的發展趨勢,未來不再需要液態電解液后,硬殼的必要性下降,因此軟包被認為是固態電池適配的封裝方式。
除了電芯以外,還包括電池需要散熱、電芯之間的信息傳輸、電池結構等等,以及組裝結構的創新。那么對于電池包以及組裝的結構技術,大家是否記得我們之前文章《大眾電池系統解決方案以及未來趨勢》,大眾一直想強調其電芯未來目標是unified cell 統一電芯。其實統一電芯對于主機廠或者電池供應商是一個爭奪誰主導的問題。
你可以看到國內市場不管是主機廠還是強勢供應商都爭相發布自己的標準化電池,例如比亞迪的刀片電池,廣汽埃安的彈匣電池,長城的大禹電池,上汽的魔方電池,強勢供應商寧德時代的麒麟電池等等。但本質上來講結構以及整車集成的技術創新是制造,也是供應鏈的交合。他的方向很明確,在保證安全散熱的前提下,盡量布置更多的能量電池,所以就會出現各種干掉模組的CTC、CTB的技術,其本質都是直接去掉中間模組零部件到整車的方案。
綜上,其實對于動力電池,更多的是對原材料以及供應鏈的管理思考,技術創新難度點在于材料,封裝和集成。
參考文章以及圖片
中國鋰電行業發展德勤觀察2.0“電池風云- 德勤 pdf 可下載
一文成為動力電池”達人“——動力電池行業系列研究第一篇(基礎篇)- 中債資信 pdf 可下載
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