軟包電池的進(jìn)階之路
時(shí)間:2018-08-15 16:43來(lái)源:電池中國(guó) 作者:綜合報(bào)道
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7月電池裝機(jī)量前十企業(yè)中，軟包電池企業(yè)占據(jù)了4位。在市場(chǎng)集中度不斷上漲的當(dāng)下，軟包電池和軟包電池企業(yè)，或?qū)⒛軌虺蔀槠凭帧⒏淖儸F(xiàn)狀的契機(jī)。
7月份是新補(bǔ)貼政策實(shí)施后首批上路的新能源汽車的裝機(jī)量。據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，7月電池裝機(jī)量前十企業(yè)中，軟包企業(yè)竟然占據(jù)了4位。孚能、捷威動(dòng)力、卡耐、北京國(guó)能都赫然在列，這四家都是動(dòng)力軟包電池企業(yè)，且都迎來(lái)了裝機(jī)量上漲。市場(chǎng)集中度不斷上漲的當(dāng)下，軟包電池和軟包電池企業(yè)，或?qū)⒛軌虺蔀槠凭郑淖儸F(xiàn)狀的契機(jī)。
軟包基礎(chǔ)知識(shí)
目前主流的商業(yè)化鋰離子電池按封裝形式不同主要分為三類：軟包、方形和圓柱。軟包鋰電池內(nèi)部組成(正極、負(fù)極、隔膜、電解液)與方形、圓柱鋰電池的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包電池采用鋁塑復(fù)合膜作為外殼，方形和圓柱電池采用金屬材料作為外殼。
圓柱、方形、軟包電池的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
軟包電池與方形、圓柱電池的外殼材料不同，決定了其封裝方式也不同。軟包電芯采用的是熱封裝，而金屬外殼電池一般采用焊接(激光焊)進(jìn)行密封。
軟包電池采用熱封裝的原因是其使用了鋁塑包裝膜材料，通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護(hù)層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。
鋁塑復(fù)合膜外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
軟包鋰離子電芯主要包括：鋁塑膜成型、頂封與側(cè)封、注液與預(yù)封、化成與整形、排氣與二封、裁邊與折邊。
軟包電池主要工序示意圖
軟包電池由于其特定的包裝材料和結(jié)構(gòu)，具有下面一系列優(yōu)勢(shì)：
1)安全性好：軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池一般先鼓氣，或者從封口處裂開(kāi)釋放能量，而金屬殼電芯則較容易產(chǎn)生較大的內(nèi)壓而發(fā)生爆炸。
2)比能量高：軟包電池重量較同等容量的鋼殼電池輕40%，較鋁殼電池輕20%，因此具有較高的質(zhì)量比能量;軟包電池較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%，體積比能量也比較高。
3)電化學(xué)性能良好、壽命長(zhǎng)：軟包電池的內(nèi)阻較小，可以極大的降低電池的自耗電;此外軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)。
4)設(shè)計(jì)靈活：軟包電池的尺寸以及形狀可根據(jù)客戶的需求定制，開(kāi)發(fā)新的電芯型號(hào)。軟包電池的不足之處：一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液和脹氣，且在成組過(guò)程中需要額外的殼體，PACK工藝復(fù)雜程度高。
市場(chǎng)趨勢(shì)：滲透率有望加速
隨著新能源汽車新補(bǔ)貼政策的出臺(tái)，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補(bǔ)貼新政對(duì)三元軟包電池更有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢(shì)，業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場(chǎng)的滲透率將不斷提升。
近日，浙江遨優(yōu)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“遨優(yōu)動(dòng)力”)260Wh/kg三元軟包鋰電池順利通過(guò)國(guó)家強(qiáng)檢認(rèn)證。
此次遨優(yōu)動(dòng)力通過(guò)國(guó)家強(qiáng)檢的260Wh/kg鋰電池正極材料采用三元材料，負(fù)極材料為石墨，電解液為L(zhǎng)iPF6，單體蓄電池額定容量達(dá)82Ah，額定電壓3.65V，蓄電池模塊額定電壓為18.25V。應(yīng)用車型為純電動(dòng)乘用車和純電動(dòng)商用車。
由遨優(yōu)動(dòng)力生產(chǎn)并提供配套的全球首款富鋰錳基軟包電池。據(jù)悉，此款軟包電池單體能量密度達(dá)260Wh/kg，已經(jīng)通過(guò)國(guó)家強(qiáng)檢認(rèn)證。遨優(yōu)動(dòng)力銷售總監(jiān)毛小方向表示，遨優(yōu)動(dòng)力十分看好富鋰錳基軟包電池在新能源汽車市場(chǎng)的應(yīng)用前景。
據(jù)遨優(yōu)動(dòng)力總經(jīng)理陳光森介紹，富鋰錳主要為錳酸鋰和三元的共用體，它可以做到鈷、鎳含量?jī)H為三元鋰離子電池的1/3左右，甚至可以做到不含鈷，成本與錳酸鋰接近。同時(shí)，富鋰錳克容量可達(dá)300mAh/g，遠(yuǎn)高于三元和錳酸鋰。此外，富鋰錳在安全性方面也優(yōu)于三元鋰離子電池。
15家鋰電巨頭爭(zhēng)先恐后布局
國(guó)外的雪佛蘭Volt、Bolt，日產(chǎn)Leaf，福特(Focus、Fusion)等高端車型紛紛采取軟包電池技術(shù)路線。國(guó)際動(dòng)力電池供應(yīng)商四大巨頭中的AESC、LG化學(xué)也都主打軟包電池。國(guó)內(nèi)采用軟包電池的車企車型代表有北汽新能源EV200、奇瑞eQ、東風(fēng)日產(chǎn)晨風(fēng)等，2017年銷量前六名的車企有四家在部分或全部車型中使用軟包電池。
面對(duì)巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)紛紛布局軟包電池。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)50家主流動(dòng)力電池企業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，布局軟包電池的企業(yè)數(shù)量達(dá)到29家，遠(yuǎn)高于方形和圓柱電池。目前，孚能科技、天能電池、捷威動(dòng)力、萬(wàn)向A123、力神電池、超威創(chuàng)元、微宏動(dòng)力、桑頓新能源、天勁股份、妙盛動(dòng)力等在軟包動(dòng)力電池領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。在2017年新能源乘用車動(dòng)力電池裝機(jī)量排名中，孚能科技、天能電池、捷威動(dòng)力等三元軟包動(dòng)力電池供應(yīng)商名列前10。
1、遨優(yōu)動(dòng)力專注富鋰錳動(dòng)力電池，且通過(guò)國(guó)家強(qiáng)檢
目前，遨優(yōu)動(dòng)力量產(chǎn)三元軟包電芯的能量密度為260Wh/kg，系統(tǒng)能量密度達(dá)到160.9Wh/kg，產(chǎn)品應(yīng)用于純電動(dòng)乘用車和純電動(dòng)商用車，主要合作客戶是東風(fēng)。而磷酸鐵鋰的系統(tǒng)能量密度達(dá)到140Wh/kg。
2、捷威動(dòng)力將產(chǎn)品目標(biāo)瞄準(zhǔn)純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)
目前，捷威動(dòng)力量產(chǎn)的三元軟包電池單體比能量已達(dá)245Wh/kg，260Wh/kg單體電池也完成B樣開(kāi)發(fā)，公司預(yù)計(jì)2020年軟包電池單體比能量可達(dá)300Wh/kg。
3、萬(wàn)向123預(yù)計(jì)2019年底量產(chǎn)高鎳811
目前，萬(wàn)向123主要生產(chǎn)軟包電池分為三元和磷酸鐵鋰，共計(jì)產(chǎn)能為4GWh。其中量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為260wh/kg，磷酸鐵鋰電芯則達(dá)到了160wh/kg。而58Ah高鎳811電芯已基本完成技術(shù)儲(chǔ)備，能量密度為280Wh/kg，預(yù)計(jì)在2019年的第四季度量產(chǎn)。
4、億緯鋰能軟包技術(shù)突破進(jìn)展如火如荼
量產(chǎn)的軟包三元電芯能量密度達(dá)到240Wh/kg以上，系統(tǒng)能量密度達(dá)到160Wh/kg。電池包平均能量密度可達(dá)到150Wh/Kg；放電倍率最多可達(dá)到4C，電池容量仍接近100%；單體電芯循環(huán)壽命最高可達(dá)2500次以上。
5、遠(yuǎn)東福斯特（603806）(蘇州)重點(diǎn)關(guān)注軟包電池路線
遠(yuǎn)東福斯特(江蘇)決定將年產(chǎn)12GWh鋰電項(xiàng)目重點(diǎn)布局軟包路線，在電芯研發(fā)方面，能量密度達(dá)到220WH/kg，電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到140Wh/kg。
6、桑頓新能源啟動(dòng)三期項(xiàng)目，量產(chǎn)高能量密度電池
桑頓新能源的三期鋰電池工廠于7月2日投產(chǎn)，共建十條全自動(dòng)化生產(chǎn)線，規(guī)劃年產(chǎn)能為5GWh，同時(shí)總產(chǎn)能達(dá)到9GWh規(guī)模。該項(xiàng)目量產(chǎn)260wh/kg三元軟包電芯，電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到170Wh/kg。
7、天勁股份致力于軟包研發(fā)，擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)行中
已量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度超250Wh/kg，系統(tǒng)能量密度已達(dá)到150-160Wh/kg。目前，天勁動(dòng)力已擁有1GWh以上產(chǎn)能，去年在建佛山順德項(xiàng)目產(chǎn)能為6GWh，該項(xiàng)目產(chǎn)能提升和產(chǎn)線自動(dòng)化升級(jí)后，預(yù)計(jì)今年年底年產(chǎn)能將達(dá)到8GWh。
8、國(guó)能電池計(jì)劃續(xù)駛里程400公里以上的三元電池方案
目前，國(guó)能電池量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為230wh/kg，系統(tǒng)能量密度達(dá)到150wh/kg。據(jù)悉，國(guó)能電池不僅在技術(shù)上突破三元軟包電芯達(dá)260Wh/kg，還將計(jì)劃在8月份進(jìn)行投產(chǎn)。
9、微宏動(dòng)力將逐步試水出租車等乘用車市場(chǎng)
微宏動(dòng)力已量產(chǎn)的三代快充電池中，MpCO錳酸鋰電池其電芯能量密度已達(dá)到220Wh/kg，仍具備15-20分鐘充滿電的能力，并具備長(zhǎng)循環(huán)壽命。目前，微宏動(dòng)力總產(chǎn)能達(dá)到4GWh，2017年已啟動(dòng)的三期項(xiàng)目預(yù)計(jì)新增產(chǎn)能11GWh。
10、孚能科技每一代技術(shù)都提前多年布局
今年孚能科技主推量產(chǎn)的三元軟包電池單體能量密度為240Wh/Kg，系統(tǒng)能量密度可達(dá)140wh/kg，而單體能量密度270Wh/kg的軟包電池已經(jīng)測(cè)試中。
11、中信國(guó)安(盟固利)10GWh總產(chǎn)能全為軟包電池
盟固利產(chǎn)品以軟包電池為主，已量產(chǎn)的622型三元軟包電池，其單體能量密度為250wh/kg，系統(tǒng)能量密度達(dá)到140wh/kg。預(yù)計(jì)8月份天津新產(chǎn)線建成投產(chǎn)之后，公司的總產(chǎn)能將達(dá)到2Gwh。同時(shí)，盟固利天津基地二期工程正在有序推進(jìn)，計(jì)劃全部生產(chǎn)軟包電池，到2020年總產(chǎn)能將達(dá)到10GWh。
12、妙盛動(dòng)力規(guī)劃的鋰電池年產(chǎn)能將達(dá)到13GWh
妙盛動(dòng)力是致力于軟包的研發(fā)和生產(chǎn)，現(xiàn)階段產(chǎn)品已軟包電池為主。其中量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度達(dá)到250Wh/kg，系統(tǒng)能量密度161Wh/kg。
13、卡耐新能源快速擴(kuò)張軟包電池總產(chǎn)能
已量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為220WH/KG，今年計(jì)劃量產(chǎn)產(chǎn)品能量密度達(dá)到250Wh/kg。預(yù)計(jì)今年年底產(chǎn)能釋放后，總產(chǎn)能為6GWh。
14、國(guó)軒高科計(jì)劃年底投產(chǎn)三元軟包
已開(kāi)發(fā)出三元811軟包電芯能量密度到達(dá)302Wh/kg，計(jì)劃下半年開(kāi)始建設(shè)小型產(chǎn)線。目前，該產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)展順利，國(guó)軒高科（002074）計(jì)劃2019年小批量配套供應(yīng)。
15、寧德時(shí)代的軟包電池或?qū)⑹呛Ｍ鈽I(yè)務(wù)主力產(chǎn)品
目前，寧德時(shí)代（300750）正加強(qiáng)在軟包電池方面的研發(fā)力度，預(yù)計(jì)2019年將達(dá)到270Wh/KG。
三元?jiǎng)恿洶芰棵芏认啾热ツ昝黠@提升
去年三元軟包電池企業(yè)批量供貨電芯單體比能量在180—210wh/kg，系統(tǒng)能量密度130-150wh/kg；今年批量供貨的三元軟包電芯單體比能量最低210wh/kg左右，個(gè)別企業(yè)單體比能量260wh/kg的電芯產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)水平，系統(tǒng)能量密度輕松過(guò)140wh/kg，甚至達(dá)到160-180wh/kg。
軟包電池的阿喀琉斯之踵
不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，任何事物都具有兩面性，軟包動(dòng)力電池也并非完美無(wú)缺，在其生產(chǎn)和使用過(guò)程中也面臨著諸多問(wèn)題，甚至制約著軟包動(dòng)力電池的市場(chǎng)化大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，軟包電池的弊端主要有以下三點(diǎn)：
第一是標(biāo)準(zhǔn)化和成本的問(wèn)題，由于軟包電池具有非常多的型號(hào)，因此在中后段的自動(dòng)化程度不如圓柱電池生產(chǎn)線上的自動(dòng)化，這使得軟包電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下、成本高。
第二是高端鋁塑膜嚴(yán)重依賴進(jìn)口，目前國(guó)內(nèi)的軟包動(dòng)力電池所使用的高端鋁塑膜依舊依賴進(jìn)口，造成了軟包電池成本高昂，鋁塑膜國(guó)產(chǎn)化成為了軟包電池能否在電動(dòng)汽車領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。
進(jìn)口鋁塑膜導(dǎo)致軟包電池成本難降
第三是一致性的難題，就目前而言，軟包電池的安全性相比硬殼和圓柱形電池相對(duì)而言更穩(wěn)定，但是一致性問(wèn)題仍然突出，這是由于軟包動(dòng)力電池在生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化的程度比較低，造成電池的一致性較差，在動(dòng)力電池充放電過(guò)程中安全性降低、易產(chǎn)生脹氣等問(wèn)題。
(責(zé)任編輯：王杰)
文章標(biāo)簽：
軟包電池
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