9月14日,韓國(guó)媒體TheElec報(bào)道,LG新能源最近取消了方形電池的開發(fā)。“今年早些時(shí)候,該公司開始審查該產(chǎn)品是否可行,但最近得出結(jié)論,從商業(yè)角度來看,該產(chǎn)品不可行。”
LG新能源是全球最大的軟包電池生產(chǎn)商,主要生產(chǎn)軟包電池,雖然也生產(chǎn)少量的圓柱電池,但用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池大多是軟包電池。
今年1月,這家公司剛剛組建了方形電池開發(fā)團(tuán)隊(duì),希望為其產(chǎn)品組合增加潛在的多樣性。嘗試之后它發(fā)現(xiàn)自己在方形電池上并沒有優(yōu)勢(shì)。
很難判斷,8個(gè)月前的LG新能源和現(xiàn)在的LG新能源,究竟哪一個(gè)更加明智。
但它繼續(xù)堅(jiān)守軟包電池陣地的選擇,也完全可以理解。
同樣執(zhí)著于軟包電池的還有孚能科技。
9月9日,這家國(guó)內(nèi)最大的軟包電池生產(chǎn)商在北京舉行發(fā)布會(huì),推出下一代軟包電池新產(chǎn)品SPS(Super Pouch Solution),支持1000公里、5C快充車型。
“大家說,軟件定義未來的新能源汽車。我們說,軟包三元定義未來的動(dòng)力電池。”公司董事長(zhǎng)王瑀在發(fā)布會(huì)上說道。
齊頭并進(jìn)
從封裝方式來看,鋰離子電池可以分為軟包、方形和圓柱三種類型。
在包裝材料上,它們有所不同。圓柱和方形電池主要采用鋼殼或鋁殼作為外殼,軟包動(dòng)力電池采用鋁塑膜作為外殼。
目前,國(guó)內(nèi)軟包電池的市占率遠(yuǎn)低于方形電池,一種普遍的認(rèn)知是軟包比圓柱和方形成本高。但王瑀直言這是一個(gè)誤區(qū)。
他表示,鋁塑膜的結(jié)構(gòu)是鋁箔加上多層聚合物材料,目前進(jìn)口材料是30元/m2,國(guó)產(chǎn)材料是15元/m2。同等電池容量下,這種軟包電池要比方形電池包裝材料成本低66%,重量輕88%,能量密度高15%-20%。
而且,相比方形和圓柱電池,軟包電池的鋁塑膜直接集電池外殼、防爆膜和熱敏閥于一體。
“軟包電池是通過熱封把電池材料封到一起的,熱封材料在一定溫度下會(huì)自然地軟化,同時(shí)在一定的壓力下可以自動(dòng)脹開,就能把熱失控降到最低。” 王瑀表示。
因?yàn)檫@些特性,軟包電池被認(rèn)為具備高能量密度和高安全性能的優(yōu)勢(shì)。而它的劣勢(shì)則在于制造工藝要求高,制造難度更大。
在制造工藝上,軟包和方形電池可以是疊片式也可以是卷繞式,圓柱電池則只有卷繞一種工藝。
根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)的研究,三種形狀動(dòng)力電池的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如下:
不同的電池企業(yè)偏愛不同的封裝方式。根據(jù)全球商業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)HIS Markit的數(shù)據(jù),2021年全球動(dòng)力電池市場(chǎng)前五名企業(yè)不同封裝方式的占比如下:
從上表可以看出,五家企業(yè)中,韓國(guó)電池制造商更偏愛軟包,中國(guó)電池制造商更偏愛方形,日本電池制造商更偏愛圓柱。
目前,三種封裝方式各有其發(fā)展趨勢(shì)。
圓柱電池是直徑往大里做,就出現(xiàn)了4680大圓柱電池。方形電池是往薄里做,就出現(xiàn)了刀片電池。軟包是往大包方向發(fā)展,比如孚能科技這次發(fā)布的大軟包電池。
棋逢對(duì)手
動(dòng)力電池的創(chuàng)新包括材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新以及制造創(chuàng)新等多個(gè)方面。孚能科技的SPS是一整套從電芯到系統(tǒng)、從制造到回收的解決方案,包含了這三種層面的創(chuàng)新。
SPS應(yīng)用半固態(tài)電解質(zhì),提升了電芯的本征安全。當(dāng)天,孚能科技在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展出了能量密度為300Wh/kg的SPS三元半固態(tài)電池包。
大軟包電芯能用于高鎳三元到低鎳富鋰錳、磷酸錳鐵鋰、鈉離子等材料體系。除三元材料之外,孚能科技還計(jì)劃在2023年推出SPS鈉離子電池、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰第一代產(chǎn)品。
此外,孚能科技推出的全極耳、多極耳大軟包動(dòng)力電芯,改變了上一代的多電芯串聯(lián)設(shè)計(jì),大大簡(jiǎn)化了電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
SPS大軟包電池系統(tǒng)采用高效液冷板與底盤的一體化設(shè)計(jì),將大軟包電芯直接集成于系統(tǒng)底盤,即CTC(Cell to Chassis)結(jié)構(gòu)。相比之前孚能科技的大模組電池,這種設(shè)計(jì)使系統(tǒng)零部件減少50%,材料成本降低33%,體積利用率增加30%至75%。
高效液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用給孚能軟包電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍,精準(zhǔn)控溫讓電池系統(tǒng)循環(huán)壽命超過3000次。
當(dāng)天,孚能科技還披露了一組數(shù)據(jù):與4680圓柱電池相比,SPS的體積利用率高出12%,擁有3倍循環(huán)壽命,導(dǎo)熱效率提升60%。
孚能科技SPS還有一大創(chuàng)新是,在保持電池系統(tǒng)底盤尺寸不變的情況下,通過調(diào)節(jié)臥式布置的大軟包電芯的厚度,使得電池系統(tǒng)的底盤高度在85mm到145mm之間靈活調(diào)節(jié),電池系統(tǒng)容量覆蓋80kWh到150kWh。
這樣,車企可以在同一款底盤上做電芯的迭代。同款底盤、一款電芯滿足全系乘用車,幫助整車企業(yè)縮短研發(fā)周期,降低采購成本。
此外,孚能科技SPS具備從2.4C到5C甚至更高的充放電倍率,可以實(shí)現(xiàn)“充電10分鐘,續(xù)航400公里”。
在制造工藝上,孚能科技SPS選擇的是疊片。他們經(jīng)過仿真測(cè)試發(fā)現(xiàn),軟包疊片在整個(gè)電池全生命周期不會(huì)出現(xiàn)明顯的變形。
“未來的電池一定是固態(tài)電池,固態(tài)電池一定是軟包+疊片。”王瑀認(rèn)為,在電解質(zhì)從液態(tài)向半固態(tài)到固態(tài)進(jìn)化的過程中,軟包疊片會(huì)是一個(gè)好的選擇。
短期內(nèi),SPS大軟包電池就會(huì)推向市場(chǎng)。王瑀稱,“今年是我們開發(fā)戴姆勒和廣汽以外客戶的元年。”
他對(duì)這款軟包電池的自信可謂爆棚。“這么有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,為什么(孚能)要放棄(它)去做短刀、長(zhǎng)刀?沒有道理。”
目前來看,SPS軟包電池的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,包括采用方形電芯的刀片電池和麒麟電池,以及采用圓柱電芯的4680電池。
下表為根據(jù)企業(yè)官方信息和網(wǎng)絡(luò)公開信息整理的三種電池包的對(duì)比。
寧德時(shí)代今年6月發(fā)布的麒麟電池已經(jīng)敲定了理想汽車、哪吒汽車、路特斯等客戶。
另據(jù)外媒今年9月初的報(bào)道,特斯拉的4680電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2000-3000美元的成本節(jié)約,并計(jì)劃在今年年底前大批量生產(chǎn)。
兩重天地
軟包電池在全球市場(chǎng)和中國(guó)市場(chǎng)面臨的是兩重天地。
從全球來看,LG新能源、SK On等已經(jīng)為大眾、奧迪、奔馳、通用、現(xiàn)代、福特等車企的多款車型配置了軟包電池。
韓國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNE Research預(yù)測(cè),2022年至2025年全球軟包動(dòng)力電池市場(chǎng)份額總體保持穩(wěn)定,2022年市場(chǎng)份額為34.49%,2025年市場(chǎng)份額為35.23%,總量約為409GWh。
相比全球市場(chǎng),軟包電池在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)卻備受冷落。
孚能科技是國(guó)內(nèi)軟包電池的龍頭,2021年1-9月在國(guó)內(nèi)三元軟包動(dòng)力電池裝機(jī)量市占率達(dá)到27.44%。而在國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量排名中,軟包之王勉強(qiáng)擠進(jìn)前十,今年8月的排名是第8位。軟包電池在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的地位由此可見一斑。
王瑀告訴汽車商業(yè)評(píng)論,其實(shí)在2015年之前,中國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)90%以上市場(chǎng)份額都是軟包,在當(dāng)年動(dòng)力電池白名單出來之后,LG新能源、SK On等很多軟包電池商沒法繼續(xù)在中國(guó)生產(chǎn)。后來就是方形電池席卷中國(guó)市場(chǎng)。
不過,現(xiàn)在不一樣了,形勢(shì)已經(jīng)發(fā)生了變化。
除了孚能科技、捷威動(dòng)力、寧德時(shí)代、億緯鋰能等電池企業(yè)生產(chǎn)軟包電池,還有更多企業(yè)正邁進(jìn)這一領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)車企對(duì)軟包電池的態(tài)度也在發(fā)生改變。比如蔚來之前使用寧德時(shí)代的方形電池,今年它公布了軟包電池方面的專利。
“從明年開始,我們會(huì)看到軟包的市占率大幅提升。”王瑀肯定地表示。
根據(jù)GGII去年3月的預(yù)測(cè),到2025年,中國(guó)軟包動(dòng)力電池出貨量預(yù)計(jì)達(dá)88.6GWh,軟包電池的市場(chǎng)份額將從2021年的12%升至16%。
根據(jù)IHS Markit對(duì)中國(guó)車載電池市場(chǎng)的預(yù)測(cè),到2025年,中國(guó)動(dòng)力電池出貨量預(yù)計(jì)為590.55GWh,軟包電池出貨量預(yù)計(jì)為89.04GWh,軟包電池市場(chǎng)占有率預(yù)計(jì)為15%。
暗中角力
動(dòng)力電池的三種封裝方式,誰會(huì)是未來主流呢?一個(gè)可能的影響因素會(huì)是半固態(tài)乃至固態(tài)電池的量產(chǎn)。
固態(tài)電池正面臨著兩大技術(shù)挑戰(zhàn):高界面阻抗和高負(fù)極體積膨脹。
解決界面阻抗難題,目前常用的方法是極片和電芯兩個(gè)維度加熱和加壓,基于卷繞方式的方形或者圓柱很難實(shí)施。而要解決負(fù)極體積膨脹的問題,需要在電芯層面施壓一定的外力,方形或者圓柱封裝方式很難實(shí)施。
而采用鋁塑膜封裝方式的軟包電池,在解決這個(gè)難題上有用武之地。這也是為什么我們目前看到的半固態(tài)電池往往采用軟包封裝。
未來固態(tài)電池量產(chǎn)上車,可能會(huì)帶動(dòng)更多企業(yè)走向軟包。之所以是說“可能”,是因?yàn)槟壳胺叫喂虘B(tài)電池、圓柱固態(tài)電池也都有企業(yè)在研究。
另外,選擇哪種封裝方式,這背后不僅隱藏著電池企業(yè)之間的角力,更有車企和電池供應(yīng)商之間的博弈。
特斯拉一邊采購寧德時(shí)代的方形電池,一邊也在4680圓柱電池上發(fā)力。馬斯克唯獨(dú)看不上軟包電池。2021年他曾表示:“特斯拉永遠(yuǎn)不會(huì)使用軟包電池。”
2021年3月,大眾汽車突然通知LG新能源和SK On,稱其計(jì)劃最終轉(zhuǎn)向方形電池。按照計(jì)劃,2025年后,大眾汽車80%的電動(dòng)汽車將使用方形電池。而幾乎all in軟包電池的兩家電池企業(yè)被打了個(gè)措手不及。
今年4月,韓國(guó)媒體TheElec報(bào)道,SK On正計(jì)劃建立方形電池試產(chǎn)線,并有望于12月投入使用。
與LG新能源試圖增加方形電池一樣,SK On的舉動(dòng)也可以理解為向大眾汽車妥協(xié)。不過,LG新能源淺嘗輒止不再妥協(xié),SK On的方形電池最終能否推出,還要打一個(gè)問號(hào)。
EVTank:2023年全球小軟包鋰離子電池出貨量54.8億只2024-04-19 10:24
|
氫能汽車VS電動(dòng)汽車,誰才是未來?2024-04-12 08:26
|
4680的艱難誕生,只有特斯拉才敢這樣造電池2023-12-06 08:33
|
圓柱、方形和軟包鋰電池市場(chǎng)應(yīng)用2023-04-14 08:39
|
新能源乘用車動(dòng)力電池供應(yīng)格局:圓柱電池裝機(jī)車型兩極分化 軟包電池企業(yè)多元布局2023-02-24 08:50
|
卡在半路的特斯拉電池革新之旅2022-09-09 08:29
|
蓄電池騙局2022-08-30 08:35
|
動(dòng)力電池觀察:全球軟包可能轉(zhuǎn)向方形疊片2022-04-19 08:37
|
過于樂觀?馬斯克計(jì)劃加速量產(chǎn)電池 但如何擴(kuò)大生產(chǎn)是挑戰(zhàn)2022-03-14 11:14
|
鋰電廠商業(yè)績(jī)普增,孚能科技巨虧近十億 軟包電池發(fā)展前景如何?2022-03-07 10:45
|