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【观察2020】当特斯拉转换电池路线 方形电池为何能迎来新春?

时间:2020-02-12 08:59来源:中国电池联盟 作者:龙阙
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       众所周知,特斯拉自面市以来,搭载的动力电池,历来都是圆柱电池,从独家供应商松下,到与LG化学合作,皆是如此。
 
       特斯拉在发展初期,与生产消费类电子产品电池的松下电池深度合作,选用的是圆柱型电池,在电池BMS方面取得了丰硕成果,此后很长一段时间一直坚持圆柱电池技术路线。
 
       2019年10月,特斯拉与LG化学合作。LG化学向特斯拉中国工厂供应的同样也是圆柱21700型电池,这和特斯拉在电池供应商选择上的慎重,很有大的关系。
 
       2月3日,特斯拉宣布与我国动力电池龙头供应商宁德时代合作,虽然并未宣布搭载何种电池技术,但众所周知,宁德时代的核心电池技术是方形电池,从而不难猜出特斯拉会选择方形电池。
 
       从另一方面来看,随着技术的进步、应用的拓展、方形电池开始在电动汽车应用领域逐渐被认可,且逐渐成为主流。因而,特斯拉选择转换电池技术路线,选用方形电池,可能性很大。
 
       01
 
       2019年,我国动力电池装车量累计62.2GWh。其中,方形电池装车量占到了52.73GWh,增速为24.8%,跑赢了整体增速。方壳电芯在的使用也超过了8成,占总装车量的84.5%。
 
       另外,2019年我国TOP10的方形电池企业,装车量约占51.59GWh。其中,宁德时代和比亚迪占了42.71GWh。其它方壳厂家紧随其后,主要包括国轩高科、亿纬锂能、中航锂电、力神、时代上汽、欣旺达、鹏辉能源和塔菲尔。
 
       宁德时代在方形电池包上的创新、降本,显而易见。
 
       2019年,宁德时代的NCM811高镍电池,已经应用到了蔚来、广汽、宝马等众多电动车企的新车型上,续航里程大多在500公里以上。
 
       另外,2019年宁德时代推出的CTP电池技术,因省去模组环节、零部件数量减少,生产效率提升,从而可显著降低动力电池的制造成本。
 
       通俗地讲,电动汽车上搭载的电池包,大多是先把电芯集成为模组,再将模组装到电池包里,而宁德时代的CTP电池技术,则省去了电池模组,直接由电芯集成为电池包。
 
       宁德时代数据显示,能量密度上,传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg,而CTP电池包能量密度可达200Wh/kg以上;成本上,和目前市场上的电池包相比,CTP电池包零部件数量减少40%。
 
       与现在常见的小模组电池包相比,CTP电池包因为没有标准模组的限制,可以用在不同车型上,使用范围更广泛。(详见“电池的未来属于CTP?”)
 
       比亚迪在方壳电芯上的创新,也较为出众。
 
       2019年,比亚迪推出的最新磷酸铁锂电池包技术——“刀片电池”,已经申请了专利,国外很多厂家都对此技术很感兴趣。
 
       比亚迪的刀片电池是一种长电芯方案(基于方形铝壳来做的电池),在比亚迪原有的电芯的尺寸基础上(比亚迪之前在用的比较多的是173的和148的两种),通过对电芯的厚度减薄,并增大电芯的长度,将电芯进行扁长化设计并且予以减薄设计。
 
       “刀片电池”技术最大的特点在于,车有多宽,这款电池包就能做多宽,以往的电池都很短,而“刀片电池”之所以叫刀片,就是因为它像一把长刀片,高度不变,但宽度可以变。(详见“‘刀片电池’将带领磷酸铁锂回归?”)
 
       从有价值的客户发展来看,较有潜力的方形电池企业,主要有国轩高科、中航锂电、力神三家。
 
       2019年,国轩高科动力电池总装机量为3.215GWh,其中方形电池为2.0GWh,很大一部分都用在了专用车上。其中,在乘用车上主要应用于奇瑞汽车(三元电池)和江淮汽车(磷酸铁锂)两家企业。
 
       2019年,力神动力电池装机量为1.95GWh。其中,方形电池装机量1.19Gwh。从规模上来看,呈现大幅上涨趋势。
 
       从应用结构来看,搭载力神动力电池的乘用车占大头,其中本田系(东风本田、广汽本田)占较大比例。另外还有长安汽车、东风汽车和上汽通用五菱等。新造车势力里,有大约1000台威马汽车。
 
       2019年,中航锂电的动力电池全部是方壳电池,全部集中于纯电动乘用车,主要是广汽和长安两家。此外,产能方面也新投了20GWh的产能,依旧沿着方壳路线方向。
 
       总体来看,2019年我国方壳电池趋于寡头市场效应。可以预见的是,在今后较长的一段时间内,这种现状都不会有大的变化。
 
       02
 
       国际方面,在圆柱电池技术上有着深厚积淀,在动力电池能量密度上,一直属于独领风骚的松下,也有意向方形电池技术路线转换。
 
       近日,松下与丰田公布成立电池合资公司(泰星能源解决方案有限公司),将于4月1日成立,丰田持股51%,松下持股49%。
 
       合资公司的业务范围,包括车载大容量/高输出功率的方型锂离子电池、车载全固态电池、以及车载下一代电池的开发、制造与销售。
 
       显而易见,泰星能源的成立,主要是向汽车客户提供电池产品,后续马自达等丰田生态圈的企业可能用这个电池,而其他车企如本田、日产等日本本土车企,也将采用。
 
       从电池封装结构本身来看,松下圆柱电池能量密度提升空间不及方形电池,松下电池圆柱电芯能量密度已经接近极限。
 
       松下电池为满足特斯拉对于车辆续航的要求,一方面通过材料本身提高电池能量密度,但现在主要的是通过增大电池尺寸(从18650升级到21700)来提升电池包的整体容量。
 
       从商业角度来看,松下在特斯拉和丰田之间,选择了丰田。主要由于松下在汽车业务方面,这些年在与特斯拉的合作中,在整体财务情况有限的条件下投资了很多钱,但并不太赚钱有关。
 
       从方形电池方面来看,松下主要供应的是丰田PHEV,还有本田HEV,目前方壳电芯的固定成本并不低,只有用在BEV上折算的大容量方壳电池才能降低生产成本。
 
       从圆柱电池方面来看,松下之前把圆柱的电芯都给了特斯拉,在工具还有其他应用场景上倒退了不少,也使得整体的市场能力不尽人意。
 
       可以预计的是,今后松下的发力方向,会从圆柱收回,往方形电池方向发展。此后,以丰田在固态电池方面的优势,或许会把固态电池纳入到合资电池的经营范围。
 
(责任编辑:子蕊)
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