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              风起云涌 全球动力电池产业六大风向

              乐彩网:  來源:中國汽車報  發布日期:2019-04-23

              风起云涌 全球动力电池产业六大风向


               

              近年來,全球電動汽車發展趨勢已蔚然成風,不僅中國制定了以純電驅動爲主的發展戰略,德國也全面扶持電動汽車發展。特斯拉已是鼎鼎有名的電動汽車生産商,在特斯拉的成功感召下,國內湧現出一股造車新勢力。
               

              縱觀全球知名的汽車企業,把電動汽車作为发展重点的不在少数,就连混动技术占有绝对优势的丰田汽车也加大了電動汽車的研发力度。经过多年不懈努力,全球電動汽車产业已风起云涌。
               

              在電動汽車产销大幅度增长的带动下,动力电池迎来强劲的需求。在动力电池的全球竞争中,中日韩三国处于相对领先地位。尽管电池诞生已有上百年历史,只是近年来动力电池才得到飞速发展,被人们称为新生事物。动力电池还有很多不确定性因素,导致中日韩三国电池企业发展策略和技术路线有区别。大家都在朝着自己的既定目标奋勇前进,竞争趋于激烈。
               

              高比能量是共識
               

              我國制定的動力電池目標與日韓企業的目標大致相當,都追求高比能量電池。能量密度越高,續駛裏程越長,大家的認識一致。
               

              我国制定的《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,纯電動汽車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。
               

              我國動力電池領先企業甯德時代的三元電池單體能量密度達240Wh/kg,2019年推出單體能量密度達到280kWh/kg以上的NCM811電池,並計劃在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。
               

              目前三星SDI第3代动力电池的能量密度为550Wh/L,已经实现量产。据三星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300 Wh/kg),预计分别在2021——2022年和2023年以后量产。
               

              2018年,LG化學實現NCM811電池小批量生産,2020年LG化學將推出第三代動力電池,單體電芯能量密度目標爲270——280Wh/kg,比目前量産的能量密度高出50%。
               

              目前松下生産的NCA材料18650電池單體能量密度最高達到250Wh/kg,特斯拉Model3使用的21700圓柱形電池單體能量密度達340Wh/kg,是目前市場中能量密度最高的電池。
               

              各家企業在提高能量密度的路上,不約而同地把目光瞄向三元體系,NCM或者NCA成爲提升能量密度的法寶,從523發展到622,如今811已量産,高鎳化成爲大家的共識。在動力電池論壇上,有專家說,有的國外企業打算不用钴元素進一步提升能量密度。
               

              總體來看,盡管大家對高比能量的認識一致,在高比能量的競賽中暫時分出了高低,松下憑借21700電池的高能量密度領先于其他企業,三星SDI落後于其他對手,處于墊底地位。
               

              策略各有千秋
               

              動力電池不是一種規格或者型式,方形、圓柱、軟包分別被不同的企業采用。這種區別來自于企業的策略不同,沒有一種型式的電池完勝對手,各有千秋。
               

              LG化學和SKI以軟包電池爲主。軟包電池有较好的安全性,軟包電池发生安全问题时,一般会鼓气裂开,不会爆炸。軟包電池的重量轻,比等容量铝壳锂电池轻10%-20%。軟包電池的内阻小、循环性能好、设计比较灵活,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。軟包電池也有自身的缺点,一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛高。
               

              三星SDI和CATL的主打产品是方形电池。方形硬壳电池能够生产大容量单体电池,硬外壳对电芯的保护作用优于軟包電池,电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。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。方形电池的型号较多,工艺难以统一,这是难以克服的缺点。
               

              與其他企業大多數采用NCM三元體系不同,松下電池采用NCA體系,並且主要生産圓柱電池。圓柱形電池的生産工藝成熟,良品率高,18650、21700等統一規格型號,整體顯現出成本優勢。NCA正極材料在充放電過程中容易産氣,安全性較差,需要配備非常好的熱管理系統,另外,模組以及PACK集成難度大,能量密度利用率較低。
               

              电芯只是基本单元,需要成组才能发挥效能。各种不同类型的电池成组效率有较大的区别。LG化学与SKI主打的軟包電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與CATL主推的方形電芯成組效率最高,電芯至模組的能量密度轉換效率可高達90%。松下爲特斯拉供應電池,不同的車型采用不同的電池,成組效率也不同。
               

              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)能量集成效率为60.41%;Model 3能量集成效率为64.2%。总体来看,方形电池的成组效率最高,圆柱电池最低。
               

              循環壽命是動力電池的一項重要指標。目前,LG化學的循環壽命能達到2000次循環,三星SDI的動力電池循環壽命可以達到1500次,松下的18650電芯循環壽命約500-1000次。CATL的523體系動力電池電芯循環壽命可以達到1800次,與韓國企業的壽命指標比較接近。總體來看,中韓電池的循環壽命處在一個層級上,松下電池的循環壽命顯著偏低。
               

              爭搶整車配套
               

              動力電池的競爭趨于激烈莫過于爭奪配套用戶。目前,全球領先的電池企業基本上把配套版圖劃分完畢。
               

              松下動力電池的核心客戶是特斯拉,憑借著特斯拉銷量不斷攀升,松下電池的産銷量也不斷增長。松下的客戶名單中還有大衆、通用、日産等,在全球用戶版圖劃分中,松下有日本客戶6家,歐洲客戶4家,美國客戶2家。松下在美國和中國大連都建立了電池生産工廠,就近爲用戶提供配套服務。
               

              LG 化学曾与现代起亚达成战略合作关系,其核心客户包括通用、雷诺、现代起亚、沃尔沃、CT&T 等,主要配套车型有雪佛兰Bolt、Volt、雷诺Zoe。LG化学的生产工厂分别设在韩国吴仓,中国南京,美国密歇根和波兰。
               

              设在韩国的工厂满足韩国企业需要并负责调控全球市场订单,在中国设厂瞄准了中国庞大的电池需求,在美国设厂主要供应美国车企通用、福特等,波兰是LG 化学在欧洲的首个大型动力电池生产基地。
               

              三星SDI的合作伙伴比较多,成为30多种电动车型的核心电池供应商。三星SDI与BMW 结成战略合作伙伴,核心客户还包括大众、马恒达、Lucid Motors 等。三星SDI 在韩国、中国、美国、匈牙利及奥地利等地都布局了汽车动力电池的工厂,分别瞄向经济最发达,或者最有活力的地区。
               

              在爭奪配套企業的比賽中,甯德時代攢下了一長串名單。在去年的廣州車展上,23個汽車品牌的40多款車搭載甯德時代電池。近年來,甯德時代加快了市場開拓的步伐,與上汽、東風、一汽等簽訂了戰略合作協議,國內排名前列的汽車企業基本上都與甯德時代合作。甯德時代的核心客戶不限于國內,寶馬和大衆也向甯德時代伸出了橄榄枝。
               

              盈利能力有高有低
               

              跑馬圈地之後,動力電池企業最終要盈利,盈利能力反映出企業的生産管理水平,對未來的發展有一定的影響。
               

              2月4日,松下發布2019財年三季報(日本財年從每年4月1日開始至次年3月31日),前三季度受益于動力電池業務快速增長,松下實現營收6.08萬億日元,同比增長2.9%,二次電池所在的能源業務部營收爲5223億日元,同比增長26.4%。松下預計能源業務整個財年營收將達到7150億日元,同比增長27.1%。能源業務營業利潤有望達到201億日元,同比增長81.1%,營業利潤率約爲2.8%。
               

              2018年,LG化學實現營收28.18億韓元,同比增長9.67%,主要增量來自能源業務、化學與基礎材料業務。除能源業務利潤大幅度增長外,其他主營業務盈利水平有不同降,其中貢獻公司利潤95%的化學與基礎材料業務營業利潤減少24.1%,營業利潤同比下滑4.3個百分點。
               

              2018年LG化學實現淨利潤1.52億韓元,同比減少24.88%。電池業務所屬的能源解決方案分項實現營收6.52萬億韓元,同比增長42.95%,在總營收中達到23.1%。預計2019年LG化學能源解決方案業務營收將達到10萬億韓元,占比提升至31%。
               

              能源解決方案業務是LG化學財報的亮點,2018年該項業務營業利潤達到2090億韓元,同比增長6.2倍。
               

              三星SDI的業務主要包括锂電池和材料業務。2018年三星SDI實現營收9.15億韓元,同比增長44.31%,其中锂電池業務全年營收6.95萬億韓元,同比增長60.66%。
               

              未來技術動向有區別
               

              動力電池的競爭越來越激烈,各家企業爲了保持自己的優勢,朝著既定目標紛紛加大了研發力度,在未來的技術發展中,各家企業的策略也不相同。
               

              LG化學未來將從622向70%的鎳,10%的钴和20%的錳發展,既研發712電池。未來的發展目標是通過向NCM添加氧化鋁,使鎳含量接近90%,钴含量低于10%,即NCMA電池。LG化學712型正在積極開發,會在兩到三年內進行大規模生産。LG化學研發生産的NCM811正極材料更適用于圓柱電池,會大量生産用于電動公交車。
               

              三星SDI未來會采用NCA材料,锂離子在充放電過程中,容易在NCA表面形成一些殘留,影響使用壽命。三星SDI通過在NCA表面做一層金屬塗布,減少殘留,提高它的使用壽命。
               

              松下已开发出镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等锂电池,并已量产为企业配套。为了解决镍氧化物带来的热稳定性低和安全方面的问题,松下在正极材料表面进行了纳米涂层处理,特别注重通过“松下固溶液Panasonic Solid Solution”(PSS)等技术提高安全性,该技术在新的正极中采用“耐热层”(HRL)技术。
               

              目前,SKI軟包電池正极材料主要为NCM622,在2019年可能发展为NCM811混合体系,2020年发展为100%的NCM811体系,2021年以后预计Ni的含量将达90%。负极材料目前采用石墨,预计2021年后采用硅碳负极。
               

              目前,宁德时代的正极材料主要为NCM 523,在2019年底有望量产NCM 811体系电池,正极材料除了往高镍方向发展,宁德时代还致力于高电压平台的正极材料研发,并有望在2020年后量产,量产后将改善电芯的能量密度。
               

              在去年中國汽車動力電池産業創新聯盟動力電池分會成立大會上,甯德時代副總裁、首席科學家吳凱介紹了甯德時代的發展思路。大約在2020年,甯德時代會采用矽碳負極材料以提升負極的理論能量密度,從而提高電芯的能量密度。電解液通過優化配方並添加新型添加劑,使其耐高壓性能、熱穩定性能更好,隔膜主要采用塗覆濕法隔膜。
               

              整車企業殺入動力電池領域
               

              多年來,整車企業除比亞迪生産電池外,全球著名的汽車企業都依靠中日韓的電池企業配套供貨,這種局面將被打破。
               

              2017年10月11日,欧盟在布鲁塞尔举行一次会议,商讨从欧盟层面来解决电池生产的问题,创建企业联盟将是该会议的重要内容之一。此前,欧盟能源机构发言人安娜-凯撒 伊特柯南(Anna-Kaisa Itkonen)曾表示,欧盟委员会将欧洲的电池生产看作是一个战略目标,大公司必须在电池投资上迅速作出决定。欧洲企业必须在供应链上展开合作,同时提高大众消费者对電動汽車的认识与接受度。
               

              歐盟的倡議得到了德國政府的支持,德國汽車企業也積極響應。大衆將在德國薩爾茨吉特(Salzgitter)建造新電池廠,投資100億歐元(約合人民幣784.4億元),從投資規模和配套的車輛數量來看,大衆新電池廠産能或許是特斯拉超級電池工廠的2倍。奔馳打算在Kamenz地區由旗下全資子公司ACCUMOTIVE投資約5億歐元(約合人民幣39.22億元)建設新電池工廠。
               

              宝马也建立了电池工厂,宝马在华首家高压电池工厂项目位于华晨宝马沈阳发动机工厂内。根据此前公布的消息,这一高压电池中心正式投产后,将为全新一代宝马530Le iPerformance提供高压电池配件,可生产3.3万套/年的高压电池组。
               

              作为電動汽車的先行者,特斯拉原本由松下供应电池,如今,特斯拉也兴建了Gigafactory。Gigafactory是特斯拉第一座超级电池工厂,2014年6月开建,2018年投产后产能将达35GWh,这座工厂准确名称是Gigafactory 1,预示着特斯拉未来还将建造第2座超级电池工厂。有资料显示,特斯拉在必要时将把电池产能扩大到150 GWh。
               

              動力電池作爲新能源汽車的核心部件之一,各家企業都在積極投入資金研發,原有的電池企業與新進入者交織在一起,市場競爭趨于激烈,國內電池企業的洗牌在所難免。


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