如何評價國內動力電池電芯技術水平?
在保證安全性的前提下,提升能量密度、降低生產成本、提高產品一致性,是動力電池行業(yè)內廣泛關注的話題。生產成本曲線在不斷波動,產品一致性也不好量化,若要評價動力電池企業(yè)的技術水平,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,以能量密度為標準分析一下國內動力電池企業(yè)的現有技術水平。
方殼:寧德時代和比亞迪,也許并不落后
官方數據顯示,寧德時代現階段方殼電芯的能量密度已經到達了240Wh/kg,技術規(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,同時生產工藝和環(huán)境要求也相對苛刻。知情人士向第一電動網透露,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業(yè)化技術開發(fā)”項目,研發(fā)高鎳三元材料為正極、硅碳復合物為負極的鋰離子動力電池。2017年,寧德時代的總產能為17.09Gwh,而剛剛公布的新版招股書中顯示,當湖西鋰離子動力電池生產基地項目達產后,寧德時代將新增產能24GWh,總產能將達到41.09 GWh。
而比亞迪內部人士爆料稱,現階段比亞迪大規(guī)模量產電芯的能量密度為220Wh/kg,目標也是在2020年之前實現300Wh/kg。如今,比亞迪動力電池的總共產能為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,并預計在2023年達到350Wh/kg的目標。也許在2017年三星真的已經實現了250Wh/kg方殼電芯的大規(guī)模量產,但據測可能用的是NCA三元正極材料。
方殼電池種類眾多,根據客戶要求,電池企業(yè)可以在容量、形狀和尺寸等方面進行量身定制。考慮到正負極材料配方的差異,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?
作為國內為數不多的專注于圓柱動力電池的企業(yè),比克向第一電動網表示,其2.75Ah動力電池電芯(18650)能量密度已經達到240Wh/Kg,并計劃在2020年實現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產品,比克21700的單體能量密度提升35%(到達324 Wh/kg的水平?),目前已具備量產能力,預計在2018年能實現大批量生產。
比克在深圳和鄭州的兩大生產基地,總年產能達8GWh;2018年,產能將擴大至達12GWh;預計到2020年,比克的總年產能將達到20GWh。
按照2017年特斯拉公布的信息來看,松下量產的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到達了300Wh/kg。如果比克能夠在2018量產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)化技術進展,如果比克真的能實現2018年量產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。
卡耐新能源目前量產供應的電芯能量密度是220Wh/kg,2018年的產品將達到250Wh/kg。截止2017年底,卡耐新能總產能2GWh,2018年底將擴展到6GWh。
國軒高科在投資者關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展順利,已開發(fā)出三元811軟包電芯,能量密度到達302Wh/kg,目前已開始建設相關產品中試線,計劃2019年開始建設產線。
北京科易動力科技有限公司總經理田碩分析,承擔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。”
軟包電芯機械強度差,成組隊工藝和熱管理匹配要求較高,對于整車企業(yè)的BMS設計有一定挑戰(zhàn)性。而且部分核心零部件還沒有國產,不過隨著產業(yè)鏈的成熟,大規(guī)模國產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,也許現階段市場決定了企業(yè)主推的產品類型,但是長期來講,還不會有唯一的技術路線。
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)化談技術都是耍流氓,各個技術路線都有自身的優(yōu)缺點,最終還是企業(yè)各擅所能,市場選擇,產品說話。
責任編輯:繼電保護
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