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三元软包崛起,动力电池技术路线之战未结束

1月20日,国家863 计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组组长欧阳明高介绍动力电池专项研究进展。听众们发现,三家承担新型锂离子动力电池项目的企业,都选择了三元软包技术路线。

在市场层面,三元软包电芯的市场份额也在增长。孚能、万向A123、多氟多、卡耐新能源、捷威、天能等企业都在批量供货给整车企业,并不断挤占方形和圆柱的市场。

三元软包在高能量电芯方面有突出优势,但成组为电池包之后,能量密度优势有所折损。软包、方形和圆柱的动力电池技术路线之战,还在进行当中。

三元软包:科研和市场表现都抢眼

为了提高电动汽车续航里程,动力电池业界一直期望持续提升能量密度。一个关键节点是2020年量产300wh/kg的电芯。

根据《汽车产业中长期发展规划》,工信部等主管部门希望,到2020年动力电池单体比能量要求达到300Wh/kg,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg。如果300wh/kg电芯付诸量产,电动汽车性价比将进一步提升,能更快普及。因此,科技部还设立了重点专项研究来实现这一目标。

这就是本文开头提及的欧阳明高介绍的动力电池专项研究。目前,三家公司承担的动力电池电芯专项研究进展很不错,CATL、力神、国轩三家的三元软包电池能量密度都达到了300 Wh/kg,其中部分样品的性能指标已经接近应用要求。“有些单位动力电池的安全性还不能完全满足国标,宁德时代已经都通过。”

国轩高科在投资者关系活动记录中也披露,公司承接国家科技部300wh/kg高能量密度重大科技专项目前进展顺利,公司已开发出三元811软包电芯,能量密度到达302wh/kg,公司目前已开始建设相关产品中试线,计划2019年开始建设产线。

这是三元软包在科研领域的进展。在市场层面,三元软包的量产产品也在攻城掠地。在尤其重视能量密度的新能源乘用车领域,三元软包表现尤其突出。

资料来源:aniolybiznesu网

在2017年新能源乘用车动力电池装机量前十中,孚能、天能、捷威都是三元软包动力电池供应商。这三家都是近几年进入新能源乘用车供应前列的。

其中典型就是孚能。2015年开始,孚能凭借三元软包的能量密度优势和在北美的配套经验积累,进入北汽新能源的供应体系,成为主力供应商。2015年在出货量排行上,孚能还默默无闻。2016年,孚能出货量达到341.68mwh,业界排名第13名。2017年继续扩张,出货量1.05Gwh,业界排名第六,乘用车配套排行第三。2017年12月20日,孚能还与北汽集团签下五年百万台电池大单,将确保其继续占有相当大的市场份额。

天能也是近几年进入新能源乘用车供应的电池巨头。2017年天能三元软包电动汽车动力电池近300MWh。浙江天能能源科技股份有限公司营销总监程焱松介绍,天能的软包电芯能量密度已经达到230wh/kg,2018年底将推出250-260wh/kg的产品。目前天能三元软包动力电池产能2.5Gwh-3Gwh,2019年将扩充到8Gwh左右,新增产能全部为三元软包路线。

在前十名之外,多氟多、卡耐新能源、超威创元、天劲股份、亿纬锂能、鹏辉能源等企业都已经量产供应三元软包电池,使得三元软包相对于方形和圆柱,日渐呈现崛起之势。

为什么三元软包的市场份额在增长?

卡耐新能源总经理于洪涛认为,有两个核心原因:一个是大家日渐认可三元软包的优点,另一个是能做好软包电池的公司越来越多。“大家选择余地越来越大,市场占比也就越来越大。”卡耐新能源专注做三元软包动力电池,2017年出货量大概3亿wh,主要供给上汽通用五菱等企业,2017年底产能2Gwh,2018年底将扩展到6Gwh。

优缺点之辩

软包,相对于硬壳,是电池的一种常见的封装方式。硬壳的一般又分为圆柱和方形。软包因此和圆柱、方形并列相称。

自媒体“汽车人参考”用一组图很好的解释了软包电池的特性,基本代表了业界的看法。其中最为突出的一点,就是能量密度高,因此受到追求续航里程的车企的青睐。

北京科易动力科技有限公司总经理田硕分析,这也是承担科技部重大专项动力电池电芯项目研究企业选择三元软包的原因。“要完成300wh/kg的电芯,肯定软包比方壳容易多了。”

于洪涛还列举了三元软包电池两大先天性优势,首先是安全性高。“在极限情况下,软包只是鼓气、破裂,不会发生爆炸。也就是在极限情况下,人都有逃生的时间。”其次,软包电池采用平铺层叠工艺,发热量比较少,内阻小得多。“这种优点,是其他两种技术路线天生不能相比的。”

软包电池还被认为尺寸变化灵活,可以适应乘用车千变万化的设计。对于当前业界非常看好的技术方向——固态电解液电池,软包封装也更好。“固态电解液需要外界加压。但是方壳是不可以加压的,因为他本身是硬壳。”于洪涛说。

在回收环节,于洪涛表示,圆柱将来是很难回收的,而方形和软包电池,如果设计、开发的时候有所考虑的话,回收利用的便捷度差不多。

软包电池的缺点是什么?

首先,很多人都提及,软包电池在成组之后,能量密度的优势就没那么明显了。“对于汽车来讲,还是讨论电池包的能量密度才有意义。”中科院物理所研究员黄学杰说。

田硕所在的科易动力是动力电池包生产企业。据他介绍,科易动力做的电池包,用方壳电芯,系统能量密度能做到电芯的77%,而软包能做67%-68%。比如,同是200wh/kg的电芯,方壳电池的系统能量密度154wh/kg,而软包的系统约为134wh/kg。全行业而言,软包电芯到系统的能量密度转化率约为60%,方壳约为70%。

这一点,于洪涛也部分同意。但他认为,软包电芯到系统的转化率为75%,方形为80%,差距没有这么大。

其次,三元软包的工艺难度较大。早前有些观点认为,三元软包电池容易胀气和漏液。对这一点,黄学杰、田硕和于洪涛都认为,起码领先企业是已经解决了工艺问题。黄学杰说,“AESC电池用在聆风(Leaf)上卖了30几万台,雪佛兰的Volt的也卖了几十万台,也不要妖魔化软包电池。”

LG化学的软包电池得到通用汽车等多家国际大车企认可

还有人质疑三元软包材料供应问题,比如封装用的铝塑膜需要从日本进口。于洪涛对此表示,虽然铝塑膜需要进口,但从动力电池产业发展来看,刚开始的时候,隔膜、极耳都是进口的,有了大的产业支撑后,就有了国产化,成本大大降低。“现在铝塑膜也有很多国内企业在研发,试制情况下,已经接近成功了……国产化也是比较大希望和可能。”

价格方面,于洪涛表示,三元软包是比圆柱电池贵,但和方形电池差不多。

于洪涛表示,目前软包电池存在的问题是,技术难度比较高和部分核心零部件还没有国产化。“但这些问题都是能通过技术的提升和研发解决的,都是后天的带来问题。不像天生的问题,无论你任何措施都没法解决。”

技术路线之战未结束

CATL、力神、国轩,这赫赫有名的三家动力电池企业,承担国家项目时都用三元软包,是不是说明这个技术路线将胜出?

答案是否定的。

田硕认为,未来五年之内,软包、方形和圆柱三种电池会并存。“三种技术路线都有各自的优点和缺点。没有一家是压倒性的优点和缺点。从国际车厂来看,也是三种路线都有的。”

他说,最终可能是会见分晓,但不是一两年能解决的,应该放到五年十年的范畴。“但是十年后电池什么样?可能是完全一个样子。”

“我觉得还处在一个发展的初步阶段。”黄学杰说,“不会有唯一的技术路线。”他认为,乘用车最终见走向动力电池标准化。“在标准化的情况下,三种电芯大家再来比较性价比。”

于洪涛则认为,乘用车是以方壳和软包电池为主,商用车还会用些圆柱。“但是慢慢来看,圆柱会被逐渐淘汰的。现在用圆柱主要是比较便宜,将来考虑回收等问题,圆柱成本低的优势不能体现,再加上难以管理,成组比较困难的缺点,圆柱会有减少的趋势。”

动力电池技术路线,还是各擅所能,市场选择。黄学杰说,“LG化学为什么没想去做铝壳?三星也没想去做软包。积累下来做自己的事,踏踏实实做自己的。但要瞄着电池包能量密度去。”

田硕说,承担国家专项的三家企业做三元软包,是专门用来验证化学体系的一个特殊的试验产品,不是量产产品。他们目前的电芯路线和产能都不是软包,“最终还是做自己的主力产品的”。

于洪涛也表示,卡耐新能源选择三元软包,因为“自己做得比较熟悉,自己把握更大一点。别的技术路线也有优缺点,最终大家拿产品说话。”目前业界追求能量密度,是因为政策引导,将来市场主导作用更多的时候,有的企业会更强调性价比,也未必要用高比能量电池。

来源:aniolybiznesu网

作者:电动汽车观察家

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