在保證安全性的前提下,提升能量密度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品一致性,是動力電池行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的話題。生產(chǎn)成本曲線在不斷波動,產(chǎn)品一致性也不好量化,若要評價動力電池企業(yè)的技術(shù)水平,對比電芯的能量密度則是最直觀的方法。
本文就以三元電池為例,依照方殼、圓柱和軟包三種封裝體系,參照部分人物觀點,不放衛(wèi)星,以能量密度為標(biāo)準(zhǔn)分析一下國內(nèi)動力電池企業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)水平。
方殼:寧德時代和比亞迪,也許并不落后
官方數(shù)據(jù)顯示,寧德時代現(xiàn)階段方殼電芯的能量密度已經(jīng)到達(dá)了240Wh/kg,技術(shù)規(guī)劃是在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。
通過811三元正極+硅/碳混合負(fù)極提高能量密度的同時,循環(huán)、高溫性能、成本啊、安全性等都要做出犧牲,同時生產(chǎn)工藝和環(huán)境要求也相對苛刻。知情人士向第一電動網(wǎng)透露,2017年寧德時代大批量供貨的方殼電芯能量密度在190~210Wh/kg之間,2018年很可能提升至了210~230Wh/kg。
早在2017年初,寧德時代就開啟了“新一代鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”項目,研發(fā)高鎳三元材料為正極、硅碳復(fù)合物為負(fù)極的鋰離子動力電池。2017年,寧德時代的總產(chǎn)能為17.09Gwh,而剛剛公布的新版招股書中顯示,當(dāng)湖西鋰離子動力電池生產(chǎn)基地項目達(dá)產(chǎn)后,寧德時代將新增產(chǎn)能24GWh,總產(chǎn)能將達(dá)到41.09 GWh。
而比亞迪內(nèi)部人士爆料稱,現(xiàn)階段比亞迪大規(guī)模量產(chǎn)電芯的能量密度為220Wh/kg,目標(biāo)也是在2020年之前實現(xiàn)300Wh/kg。如今,比亞迪動力電池的總共產(chǎn)能為16GWh,其中磷酸鐵鋰電池占9GWh,三元鋰電池占7GWh。
國際上,方殼電芯也是三星SDI的主力產(chǎn)品。2017年三星SDI株式會社副社長鄭世雄曾公開表示,三星SDI動力電池能量密度目前為250Wh/kg,并預(yù)計在2023年達(dá)到350Wh/kg的目標(biāo)。也許在2017年三星真的已經(jīng)實現(xiàn)了250Wh/kg方殼電芯的大規(guī)模量產(chǎn),但據(jù)測可能用的是NCA三元正極材料。
方殼電池種類眾多,根據(jù)客戶要求,電池企業(yè)可以在容量、形狀和尺寸等方面進(jìn)行量身定制??紤]到正負(fù)極材料配方的差異,因此同規(guī)格的方殼電芯之間的能量密度才更具可比性。國內(nèi)外方殼動力電池龍頭企業(yè)在電芯能量密度上的差距或許很小,也許單從這一技術(shù)條件上看,中國可能并沒有落后太多。
圓柱:比克能超越松下嗎?
作為國內(nèi)為數(shù)不多的專注于圓柱動力電池的企業(yè),比克向第一電動網(wǎng)表示,其2.75Ah動力電池電芯(18650)能量密度已經(jīng)達(dá)到240Wh/Kg,并計劃在2020年實現(xiàn)300Wh/kg。
同時,比克也致力于研發(fā)高能量比的21700圓柱動力電池電芯。官方透露,相較于18650產(chǎn)品,比克21700的單體能量密度提升35%(到達(dá)324 Wh/kg的水平?),目前已具備量產(chǎn)能力,預(yù)計在2018年能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
比克在深圳和鄭州的兩大生產(chǎn)基地,總年產(chǎn)能達(dá)8GWh;2018年,產(chǎn)能將擴(kuò)大至達(dá)12GWh;預(yù)計到2020年,比克的總年產(chǎn)能將達(dá)到20GWh。
按照2017年特斯拉公布的信息來看,松下量產(chǎn)的NCA 18650圓柱動力電池單體能量密度在250Wh/kg左右,而21700單體能量密度則已經(jīng)到達(dá)了300Wh/kg。如果比克能夠在2018量產(chǎn)21700圓柱電池的話,其能量密度可以超越了松下2017年的水平,高出近8%。
這是真的嗎?2018年松下還沒有公開發(fā)表過最新的商業(yè)化技術(shù)進(jìn)展,如果比克真的能實現(xiàn)2018年量產(chǎn)324 Wh/kg的圓柱電芯的話,那么這就可能會成為世界上能量密度最高的量產(chǎn)動力電池了。
軟包:也許更具有科研意義
軟包,相對于硬殼(方殼、圓柱),是電池一種常見的封裝方式,因此和圓柱、方形并列相稱。
天能的量產(chǎn)軟包電芯能量密度已經(jīng)達(dá)到230Wh/kg/kg,2018年底將推出250~260Wh/kg的產(chǎn)品。目前天能的軟包動力電池產(chǎn)能為2.5GWh~3GWh,2019年將擴(kuò)充到8GWh左右,新增產(chǎn)能全部為三元軟包路線。
卡耐新能源目前量產(chǎn)供應(yīng)的電芯能量密度是220Wh/kg,2018年的產(chǎn)品將達(dá)到250Wh/kg。截止2017年底,卡耐新能總產(chǎn)能2GWh,2018年底將擴(kuò)展到6GWh。
國軒高科在投資者關(guān)系活動記錄中也披露,公司承接國家科技部300Wh/kg高能量密度重大科技專項目前進(jìn)展順利,已開發(fā)出三元811軟包電芯,能量密度到達(dá)302Wh/kg,目前已開始建設(shè)相關(guān)產(chǎn)品中試線,計劃2019年開始建設(shè)產(chǎn)線。
北京科易動力科技有限公司總經(jīng)理田碩分析,承擔(dān)科技部重大專項動力電池電芯項目研究企業(yè)選擇三元軟包有自身的原因。“要完成300Wh/kg的電芯,肯定軟包比方殼容易多了。”
軟包電芯機(jī)械強(qiáng)度差,成組隊工藝和熱管理匹配要求較高,對于整車企業(yè)的BMS設(shè)計有一定挑戰(zhàn)性,而且部分核心零部件還沒有國產(chǎn),不過隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,300Wh/kg高能量密度軟包電芯大規(guī)模國產(chǎn)化的前景值也得期待。
放衛(wèi)星比干實事容易
盡管各大電池企業(yè)都有自己的主力產(chǎn)品,但是在研發(fā)方面,針對方殼、圓柱和軟包這三種不同體系的電池,企業(yè)都會有不同程度的涉及。沒有誰會吊死在一棵樹上,也許現(xiàn)階段市場決定了企業(yè)主推的產(chǎn)品類型,但是長期來講,還不會有唯一的技術(shù)路線。
如今的動力電池行業(yè),資本注入、企業(yè)并購等新聞層出不窮,各種電池概念和實驗室突破接連不斷,諸如《充電1分鐘續(xù)航800km》的新聞頻繁刷屏。拋開商業(yè)化談技術(shù)都是耍流氓,各個技術(shù)路線都有自身的優(yōu)缺點,最終還是企業(yè)各擅所能,市場選擇,產(chǎn)品說話。
本文就以三元電池為例,依照方殼、圓柱和軟包三種封裝體系,參照部分人物觀點,不放衛(wèi)星,以能量密度為標(biāo)準(zhǔn)分析一下國內(nèi)動力電池企業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)水平。
方殼:寧德時代和比亞迪,也許并不落后
官方數(shù)據(jù)顯示,寧德時代現(xiàn)階段方殼電芯的能量密度已經(jīng)到達(dá)了240Wh/kg,技術(shù)規(guī)劃是在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。
通過811三元正極+硅/碳混合負(fù)極提高能量密度的同時,循環(huán)、高溫性能、成本啊、安全性等都要做出犧牲,同時生產(chǎn)工藝和環(huán)境要求也相對苛刻。知情人士向第一電動網(wǎng)透露,2017年寧德時代大批量供貨的方殼電芯能量密度在190~210Wh/kg之間,2018年很可能提升至了210~230Wh/kg。
早在2017年初,寧德時代就開啟了“新一代鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”項目,研發(fā)高鎳三元材料為正極、硅碳復(fù)合物為負(fù)極的鋰離子動力電池。2017年,寧德時代的總產(chǎn)能為17.09Gwh,而剛剛公布的新版招股書中顯示,當(dāng)湖西鋰離子動力電池生產(chǎn)基地項目達(dá)產(chǎn)后,寧德時代將新增產(chǎn)能24GWh,總產(chǎn)能將達(dá)到41.09 GWh。
而比亞迪內(nèi)部人士爆料稱,現(xiàn)階段比亞迪大規(guī)模量產(chǎn)電芯的能量密度為220Wh/kg,目標(biāo)也是在2020年之前實現(xiàn)300Wh/kg。如今,比亞迪動力電池的總共產(chǎn)能為16GWh,其中磷酸鐵鋰電池占9GWh,三元鋰電池占7GWh。
國際上,方殼電芯也是三星SDI的主力產(chǎn)品。2017年三星SDI株式會社副社長鄭世雄曾公開表示,三星SDI動力電池能量密度目前為250Wh/kg,并預(yù)計在2023年達(dá)到350Wh/kg的目標(biāo)。也許在2017年三星真的已經(jīng)實現(xiàn)了250Wh/kg方殼電芯的大規(guī)模量產(chǎn),但據(jù)測可能用的是NCA三元正極材料。
方殼電池種類眾多,根據(jù)客戶要求,電池企業(yè)可以在容量、形狀和尺寸等方面進(jìn)行量身定制??紤]到正負(fù)極材料配方的差異,因此同規(guī)格的方殼電芯之間的能量密度才更具可比性。國內(nèi)外方殼動力電池龍頭企業(yè)在電芯能量密度上的差距或許很小,也許單從這一技術(shù)條件上看,中國可能并沒有落后太多。
圓柱:比克能超越松下嗎?
作為國內(nèi)為數(shù)不多的專注于圓柱動力電池的企業(yè),比克向第一電動網(wǎng)表示,其2.75Ah動力電池電芯(18650)能量密度已經(jīng)達(dá)到240Wh/Kg,并計劃在2020年實現(xiàn)300Wh/kg。
比克在深圳和鄭州的兩大生產(chǎn)基地,總年產(chǎn)能達(dá)8GWh;2018年,產(chǎn)能將擴(kuò)大至達(dá)12GWh;預(yù)計到2020年,比克的總年產(chǎn)能將達(dá)到20GWh。
按照2017年特斯拉公布的信息來看,松下量產(chǎn)的NCA 18650圓柱動力電池單體能量密度在250Wh/kg左右,而21700單體能量密度則已經(jīng)到達(dá)了300Wh/kg。如果比克能夠在2018量產(chǎn)21700圓柱電池的話,其能量密度可以超越了松下2017年的水平,高出近8%。
這是真的嗎?2018年松下還沒有公開發(fā)表過最新的商業(yè)化技術(shù)進(jìn)展,如果比克真的能實現(xiàn)2018年量產(chǎn)324 Wh/kg的圓柱電芯的話,那么這就可能會成為世界上能量密度最高的量產(chǎn)動力電池了。
軟包:也許更具有科研意義
軟包,相對于硬殼(方殼、圓柱),是電池一種常見的封裝方式,因此和圓柱、方形并列相稱。
天能的量產(chǎn)軟包電芯能量密度已經(jīng)達(dá)到230Wh/kg/kg,2018年底將推出250~260Wh/kg的產(chǎn)品。目前天能的軟包動力電池產(chǎn)能為2.5GWh~3GWh,2019年將擴(kuò)充到8GWh左右,新增產(chǎn)能全部為三元軟包路線。
卡耐新能源目前量產(chǎn)供應(yīng)的電芯能量密度是220Wh/kg,2018年的產(chǎn)品將達(dá)到250Wh/kg。截止2017年底,卡耐新能總產(chǎn)能2GWh,2018年底將擴(kuò)展到6GWh。
國軒高科在投資者關(guān)系活動記錄中也披露,公司承接國家科技部300Wh/kg高能量密度重大科技專項目前進(jìn)展順利,已開發(fā)出三元811軟包電芯,能量密度到達(dá)302Wh/kg,目前已開始建設(shè)相關(guān)產(chǎn)品中試線,計劃2019年開始建設(shè)產(chǎn)線。
北京科易動力科技有限公司總經(jīng)理田碩分析,承擔(dān)科技部重大專項動力電池電芯項目研究企業(yè)選擇三元軟包有自身的原因。“要完成300Wh/kg的電芯,肯定軟包比方殼容易多了。”
軟包電芯機(jī)械強(qiáng)度差,成組隊工藝和熱管理匹配要求較高,對于整車企業(yè)的BMS設(shè)計有一定挑戰(zhàn)性,而且部分核心零部件還沒有國產(chǎn),不過隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,300Wh/kg高能量密度軟包電芯大規(guī)模國產(chǎn)化的前景值也得期待。
放衛(wèi)星比干實事容易
盡管各大電池企業(yè)都有自己的主力產(chǎn)品,但是在研發(fā)方面,針對方殼、圓柱和軟包這三種不同體系的電池,企業(yè)都會有不同程度的涉及。沒有誰會吊死在一棵樹上,也許現(xiàn)階段市場決定了企業(yè)主推的產(chǎn)品類型,但是長期來講,還不會有唯一的技術(shù)路線。
如今的動力電池行業(yè),資本注入、企業(yè)并購等新聞層出不窮,各種電池概念和實驗室突破接連不斷,諸如《充電1分鐘續(xù)航800km》的新聞頻繁刷屏。拋開商業(yè)化談技術(shù)都是耍流氓,各個技術(shù)路線都有自身的優(yōu)缺點,最終還是企業(yè)各擅所能,市場選擇,產(chǎn)品說話。