動(dòng)力電池由強(qiáng)科技屬性,轉(zhuǎn)變至強(qiáng)制造屬性。
這意味著兩點(diǎn),一是動(dòng)力電池從技術(shù)領(lǐng)先進(jìn)入到成本領(lǐng)先階段,技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入瓶頸階段,更新迭代速度減緩,大多是對(duì)產(chǎn)品性能的修修補(bǔ)補(bǔ);二是由于技術(shù)門(mén)檻降低,技術(shù)壁壘轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃毂趬�,制造的效率、良品率、產(chǎn)線利用率成為關(guān)鍵,車企制造電芯成為可能。
其實(shí),從2020年寧德時(shí)代提出了“極限制造”理念開(kāi)始,動(dòng)力電池就開(kāi)始進(jìn)入到制造業(yè)拼規(guī)模、效率、成本的階段。
進(jìn)入2023年,這一情況更為明顯,車企電芯項(xiàng)目紛紛落地,廣汽的因湃智能工廠落地、極氪的金磚電池量產(chǎn),以及奇瑞電芯量產(chǎn)。
這一階段特點(diǎn)是,產(chǎn)品趨于成熟,形狀、技術(shù)開(kāi)始趨同;技術(shù)門(mén)檻降低,也就意味著外行進(jìn)入門(mén)檻降低。
01
磷酸鐵鋰開(kāi)啟4C快充時(shí)代
性能上,磷酸鐵鋰就是在補(bǔ)齊充電速度和低溫性能的短板。例如,今年磷酸鐵鋰電芯都在發(fā)布4C快充產(chǎn)品。
2023年8月16日,寧德時(shí)代發(fā)布“神行”超充電池新品發(fā)布會(huì),是全球首款磷酸鐵鋰4C超充電池,充電10分鐘續(xù)航400公里。
12月12日,蜂巢能源發(fā)布的L600 的短刀快充電芯,將覆蓋3-4C 場(chǎng)景,預(yù)計(jì) 2024 年 Q3 量產(chǎn);基于L400 的短刀超快充電芯將覆蓋 4C 及更高倍率場(chǎng)景。
12月14日,極氪發(fā)布的金磚電池,最高可實(shí)現(xiàn)4.5C充電倍率;極充15min實(shí)現(xiàn)續(xù)航增加超500km+。
這意味著,明年磷酸鐵鋰4C產(chǎn)品量產(chǎn)落地。
一直以來(lái),由于磷酸鐵鋰導(dǎo)電性較差,被認(rèn)為很難做成快充電池,充電速度也只能2C左右,不過(guò)隨著電池企業(yè)對(duì)材料的不斷改性和優(yōu)化,將磷酸鐵鋰的能力推到了4C的倍率。
要提升充電倍率,一般來(lái)講,企業(yè)對(duì)電芯的改進(jìn)包括以下幾個(gè)方面:正極,將磷酸鐵鋰材料進(jìn)行納米化,搭配復(fù)合導(dǎo)電劑,提高鋰離子脫出效率;負(fù)極,材料表面形成多孔結(jié)構(gòu),增大反應(yīng)物之間的接觸面,為鋰離子嵌入提供豐富的活性位點(diǎn);電解液,主要就是降低電解液粘度,提升電導(dǎo)率。
總之,快充的解決思路是趨同的。
02
方形電池短刀化
產(chǎn)品外觀也在趨同。方形電芯作為動(dòng)力電池的主流產(chǎn)品,形狀上開(kāi)始趨向于“短刀化”。
中國(guó)方形電池,早期主流方向上遵循歐洲的VDA尺寸,后期隨著電池電量提升要求,厚度不斷增長(zhǎng)。例如寧德時(shí)代,后期就有3倍厚度的VDA電芯,寧德時(shí)代為廣汽AION.S配套的NCM811電池,尺寸已經(jīng)做到79*148*103;VDA對(duì)應(yīng)的尺寸是26.5*148*91,達(dá)到了業(yè)內(nèi)常說(shuō)的3倍厚度。
這與寧德時(shí)代早期客戶是德國(guó)寶馬,更喜歡遵循歐洲標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)系。
中國(guó)方形電池的鼻祖比亞迪,則是喜歡將電芯做長(zhǎng)。翻閱比亞迪的電池,可以發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品大多是長(zhǎng)條狀的。
一直到2020年,比亞迪正式推出了刀片電池——近1米長(zhǎng)的長(zhǎng)條狀磷酸鐵鋰電池。
自此,長(zhǎng)條狀的方形電芯開(kāi)始流行起來(lái)。
蜂巢能源針對(duì)生產(chǎn)工藝難度的問(wèn)題,將長(zhǎng)條狀的電芯尺寸做短,推出400-600mm的短刀片。
此后,越來(lái)越多的企業(yè)采用短刀片的形式。
例如近期發(fā)布的因湃的P58電芯和極氪的金磚電池采用的都是短刀片形狀。
比亞迪在插混車型上實(shí)際使用的也是短刀片。
例如,比亞迪秦DMI車型,采用的就是長(zhǎng)240mm的電芯,唐DMI采用的則是152mm的電芯。
資料來(lái)源:小魚(yú)老師
寧德時(shí)代也有向長(zhǎng)薄化進(jìn)展的趨勢(shì),例如一款電芯的尺寸是300mm*117mm*27mm,更形似一個(gè)更短的刀片。
后期進(jìn)入的車企,大多采用成熟工藝,選擇長(zhǎng)條狀的方形磷酸鐵鋰產(chǎn)品。
03
車企電芯進(jìn)入量產(chǎn)階段
動(dòng)力電池回歸制造屬性后,車企進(jìn)入的門(mén)檻顯著降低。
早期,動(dòng)力電池多來(lái)源于消費(fèi)類電池。從消費(fèi)類電池演變?yōu)檐囈?guī)級(jí)動(dòng)力電池,需要進(jìn)行一系列的技術(shù)優(yōu)化和升級(jí)。
一般只有專門(mén)從事電池的第三方企業(yè),能夠做到長(zhǎng)期大量投入研發(fā)資源對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行迭代,這不僅是術(shù)業(yè)專攻的問(wèn)題,更是開(kāi)發(fā)資源配置效率的問(wèn)題。
而進(jìn)入拼制造階段,這就進(jìn)入了車企相對(duì)專長(zhǎng)的領(lǐng)域。
進(jìn)入2023年,埃安、極氪、奇瑞自研電芯紛紛落地,從產(chǎn)品也可以看出,走的都是相對(duì)成熟的產(chǎn)品路線。
例如,廣汽因湃推出的P58微晶超能電芯具備3C快充能力,可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘,續(xù)航250km。
極氪金磚電池給出的信息量就更多一些,例如最高實(shí)現(xiàn)4.5C充電倍率;極充15min實(shí)現(xiàn)續(xù)航增加超500km+;3秒脈沖放電倍率最高可達(dá)16C,滿足高性能純電車型動(dòng)力需求等等。
目前,奇瑞的電芯已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。由于尚未召開(kāi)發(fā)布會(huì),從能夠了解的信息看,奇瑞目前也是生產(chǎn)成熟產(chǎn)品,大概是方形和圓柱。介于大圓柱目前的工藝難度,筆者認(rèn)為,大概率還是磷酸鐵鋰方形電芯,或許采用卷繞工藝。
決策自己造電芯的車企,大多是對(duì)自身銷量有信心,畢竟作為制造業(yè),是要通過(guò)大規(guī)模攤銷成本、提升良率的。
04
碳酸鋰跳水,鈉離子啞火
觀察今年的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè),會(huì)發(fā)現(xiàn)業(yè)內(nèi)提起鈉離子電池的頻率明顯下降。
這需要從鋰離子電池的上游重要原材料碳酸鋰身上找原因。
近兩年,碳酸鋰價(jià)格猶如坐上了過(guò)山車,價(jià)格最高點(diǎn)在2022年達(dá)到60萬(wàn)元/噸,目前價(jià)格接近10萬(wàn)元/噸。
2021年下半年開(kāi)始節(jié)節(jié)攀升的碳酸鋰價(jià)格,導(dǎo)致下游車企、電池企業(yè)怨聲載道。鈉離子電池成為電池企業(yè)和車企制衡碳酸鋰價(jià)格的重要手段。
2021年7月29日,寧德時(shí)代發(fā)布了第一代鈉離子電池,并宣布已啟動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化布局,2023年將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。
自此之后,電池企業(yè)和車企,生產(chǎn)、搭載鈉離子電池的消息變不絕于耳。碳酸鋰高企的價(jià)格,使得鈉離子電池車用成為可能。
鈉離子電池的眾多優(yōu)點(diǎn)也被搬了出來(lái),例如優(yōu)異的安全性和低溫性能。但是,鈉離子的離子半徑97PM,個(gè)頭遠(yuǎn)大于鋰離子半徑68PM。這就會(huì)導(dǎo)致鈉離子的脫嵌性沒(méi)有鋰離子那么好,個(gè)頭大了,在電解質(zhì)里面運(yùn)動(dòng)受到的阻力就大。體現(xiàn)到鈉離子電池的電壓平臺(tái),比容量,循環(huán)性能都沒(méi)有現(xiàn)階段的鋰離子電池好。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,寧德時(shí)代發(fā)布了AB電池系統(tǒng)。去年11月29日的鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上,寧德時(shí)代研究院副院長(zhǎng)黃起森表示,寧德時(shí)代通過(guò)首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)鈉鋰混搭,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),提高電池系統(tǒng)的能量密度,使鈉離子電池應(yīng)用有望擴(kuò)展到500公里續(xù)航車型。
從2022年11月份后,碳酸鋰價(jià)格開(kāi)啟大幅下行,4月份一度跌入20萬(wàn)元/噸以內(nèi),后期小幅反彈后,再次下行。
而鈉離子電池的最新消息,也停留在4月份,寧德時(shí)代鈉離子搭載在奇瑞車型。
其實(shí),除了鈉離子電池本身性能問(wèn)題,其能量密度太低,導(dǎo)致產(chǎn)線的單位產(chǎn)值經(jīng)濟(jì)性不足,產(chǎn)品的量產(chǎn)動(dòng)力就不足。尤其在碳酸鋰電池大幅下滑的態(tài)勢(shì)下,這一情況進(jìn)一步加劇。
在業(yè)內(nèi)人士看來(lái),鈉離子電池是用來(lái)穩(wěn)定碳酸鋰價(jià)格的,就目前的產(chǎn)品性能來(lái)看,并沒(méi)有大規(guī)模量產(chǎn)的意義。
年末,沉寂許久的半固態(tài)電池再次有消息曝出。12月17日,蔚來(lái)汽車創(chuàng)始人、CEO李斌進(jìn)行了一場(chǎng)“電動(dòng)車1000公里真實(shí)續(xù)航挑戰(zhàn)”直播,他駕駛著搭載150kWh電池包的蔚來(lái)ET7,從上海出發(fā)進(jìn)行續(xù)航實(shí)測(cè)。
據(jù)悉,這款150kWh電池包就是被蔚來(lái)“鴿”了很久的半固態(tài)電池。
蔚來(lái)在2021年1月份時(shí),在一年一度的NIO DAY上,伴隨ET7的發(fā)布時(shí),同步官宣了150kWh半固態(tài)電池包。
從 2022 年第三季度交付,再到今年暑期上線,再到今年 7 月的“仍需稍等”。時(shí)間來(lái)到今天,事情似乎有了比較重要的進(jìn)展。
公開(kāi)信息顯示,這款半固態(tài)電池材料體系為NCM,能量密度達(dá)到360Wh/kg,循環(huán)≥600周,單體容量為111Ah。
當(dāng)然,關(guān)于這款半固態(tài)電池,大概會(huì)在12月23日NIO DAY上公布更多消息。
對(duì)于全固態(tài)電池,目前業(yè)內(nèi)的預(yù)測(cè)還是在2027年推出,2030年左右達(dá)到量產(chǎn)水平。
另外一條液態(tài)的鋰金屬電池路線上,以麻省固能SES為代表的企業(yè),仍然在不斷推進(jìn),電芯在從4Ah到50Ah再到100Ah不斷發(fā)展,現(xiàn)階段產(chǎn)品進(jìn)入B樣階段。目前看,SES的鋰金屬電池,有望率先應(yīng)用到城市空中交通(Urban Air Mobility)領(lǐng)域。
縱觀電池技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)20年的發(fā)展,從消費(fèi)類產(chǎn)品演進(jìn)到車規(guī)級(jí),這一階段產(chǎn)品快速迭代,但是材料體系層面并未有革命性的改進(jìn)。如今,電池技術(shù)再次減緩,作為下一代電池的代表,人類仍然在期待車用鋰金屬電池的落地。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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