軟包電芯如何突圍？軟包電池的市場格局演變

動力電池按封裝形態(tài)，可以分為圓柱、方殼和軟包電池。近幾年，隨著鋰電池 的技術(shù)進步，在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，圓柱有了4680、方殼有了CTP3.0；相比之下，軟包電池的發(fā)展似乎沒有什么動靜。

實際上，軟包在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用非常普及，廣泛應(yīng)用在手機、筆記本里。作為動力電池，軟包技術(shù)非常成熟，但是什么問題讓軟包在動力電池領(lǐng)域的市占率不如其他兩種形態(tài)的電池？后續(xù)是不是有發(fā)揮自己的優(yōu)勢機會？又需要有做出哪些改進呢？我們來談?wù)勥@個問題。

軟包電池的市場格局演變

從市場數(shù)據(jù)來看，方殼一直是動力電池市場的主要占有者，這兩年還搶掉了不少圓柱電池的市場份額。相比之下，軟包的份額一直很穩(wěn)定：從2018開始，伴隨著電動汽車市場逐步發(fā)展 ，軟包動力電池的市場份額穩(wěn)扎穩(wěn)打、逐步擴張，從2018年的14%，達(dá)到2021年的接近30%。2022年上半年略有回落，但也在25%左右。

為什么會有這樣的變化？ 可以從車企、技術(shù)和市場的角度來看。

●?從整車企業(yè)角度來說，整車企業(yè)的選擇在變化，而汽車銷量的變化，直接影響到電池的市場份額。特斯拉是圓柱的主要使用者，2020年開始導(dǎo)入方殼，最近方殼的比例在逐步上升。目前用軟包的車企，主要是奔馳的EQC階段，以及在EQS階段上導(dǎo)入的方殼和軟包兼容的模式。

目前用軟包的車企，從全球范圍來看，包括：

◎?美系：通用、福特

◎?歐系：大眾、奧迪、奔馳、雷諾、保時捷、Volvo、Stellantis

◎?日系：日產(chǎn)

◎?韓系：現(xiàn)代、起亞

●?而在中國市場，由于有2017年開始的補貼退坡要求，還有產(chǎn)能供給的問題，從這一年起，中國車企絕大多數(shù)企業(yè)只使用方殼。事實上，正是由于動力電池白名單卡住了軟包在中國使用的趨勢，這也是技術(shù)和產(chǎn)品競爭之外的影響因素，也是動力電池發(fā)展的分水嶺。

為什么這么多車企不約而同地選擇方殼？從技術(shù)端來看，主要還是方殼近兩年的在結(jié)構(gòu)上的技術(shù)創(chuàng)新比較多：

◎?比如，取消了模組，利用自身剛性來提高體積使用效率，降低成本

◎?再比如，方殼的大電芯方案，讓電池從1倍厚改為3倍厚，容量做到300Ah

◎?最后一個容易被忽視的原因，就是車企和電池企業(yè)的博弈，以及電池企業(yè)的產(chǎn)能。

我們可以看到電池廠商的產(chǎn)品情況：軟包電池主要是LG、SK on、AESC遠(yuǎn)景和國內(nèi)的孚能；方殼電池，一個是寧德時代，一個是比亞迪（刀片也是方殼的變種，融合的產(chǎn)物）。

國內(nèi)很多車企選擇和寧德時代合作，而寧德時代近幾年高速擴張的產(chǎn)能，客觀上提高了方殼電池的市占率，同時也擠掉了其他產(chǎn)品的份額。

圓柱電池的式微，一個重大的原因是因為質(zhì)量一致性難以保證；而軟包在國內(nèi)熱度不高的原因，主要是還是由于供應(yīng)鏈不成熟、技術(shù)等因素，如果能克服這些問題，那么軟包是不是有進一步發(fā)展的可能呢？

軟包的發(fā)展空間

要預(yù)測軟包的發(fā)展高度，先來看看軟包電池在國內(nèi)發(fā)展遇到的瓶頸，主要的原因有兩個方面的：

● ?一個是供應(yīng)鏈上的原因：

◎?一方面是材料供應(yīng)的問題，包括鋁塑膜這樣的材料沒有國產(chǎn)化。

◎?另一方面，在中國車企要求規(guī)?；?yīng)的當(dāng)口，軟包需要給關(guān)鍵的產(chǎn)能供給一些爬坡時間。

●?另一個是技術(shù)層面的原因：

軟包電池的缺點在于：

◎?殼體強度低，成組技術(shù)中附加材料多，Pack打折率大

◎?鋁塑膜限制了電池的厚度，限制了容量，在體積能量密度這個方面的優(yōu)勢不突出，因此在與別的形態(tài)的電池競爭時有些吃虧。這也是軟包電池急需解決的問題。

但軟包電池并不是沒有翻盤的機會，因為軟包自身也有明顯的優(yōu)點：

◎?尺寸靈活：可以根據(jù)汽車客戶的需求，調(diào)整產(chǎn)線

◎?熱失控管理：鋁塑膜變形空間較大，熱失控時電芯層級更容易泄壓

◎?重量能量密度：鋁塑膜，重量輕，非活性部分所占比重小，軟包電池容易把重量能量密度做高

◎?熱管理：極耳位置充裕，充放電過程中，熱量分布均勻；循環(huán)過程中，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的機械應(yīng)力小

◎?制造工藝：軟包采用疊片制造工藝，這個工藝與采用卷繞工藝的方殼相比，也有較大優(yōu)勢，之前我們專門有一期視頻講過這個事，這里就不多說了，有興趣可以再找來看看。也就是說，軟包需要克服供應(yīng)鏈和技術(shù)層面的難點，一旦能突破，就能把軟包 的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

國內(nèi)前端的軟包技術(shù)

目前的軟包電池中，有這樣的突破嗎？我最近發(fā)現(xiàn)，孚能發(fā)布的SPS（Super Pouch Solution）技術(shù)可以說為軟包的突破之路探索到一個正確的方向，也走在軟包技術(shù)的前端。

SPS主要圍繞大軟包電芯、大軟包電池系統(tǒng)、大軟包電池制造。在電芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，通過大電芯配合層疊布置，可以使電池系統(tǒng)部件減少50%，材料成本降低33%，提升體積利用率到75%。

在對軟包技術(shù)的揚長避短，孚能的SPS大軟包電池是提出了一種解題思路，主要從以下三個方面：

●?解決熱失控的問題

軟包能否做CTP設(shè)計，是一個很大的挑戰(zhàn)。孚能SPS的設(shè)計是給軟包電芯做個殼體，把軟包堆疊在一起，可以直接集成到PACK甚至汽車底盤。對高效液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用給大軟包電芯提供了“雙面液冷，三面?zhèn)鳠帷钡母咝峤粨Q，其中豎起來的液冷板可以起到電池PACK的支撐作用，也是可以起到安全防護作用的。電池系統(tǒng)的散熱效率提升很明顯。

SPS大軟包電池系統(tǒng)配置8系或更高鎳含量的電芯，依然能做到單體電芯的無熱蔓延或無熱擴散，從而杜絕熱失控風(fēng)險——當(dāng)一個軟包電芯出現(xiàn)問題，把熱失控限制在一個堆疊的模組，從而防止電池包整體起火。

●?整車匹配問題

軟包因為電池的靈活性，所以更容易解決整車匹配的問題。隨著汽車企業(yè)的能耗競爭、以及對空間布置提要求，各家電池廠都必須根據(jù)主機廠的需求調(diào)整生產(chǎn)線，相比方殼和刀片尺寸，這種大軟包尺寸可以做到更薄，也就讓汽車的底盤厚度可以更薄，車內(nèi)空間相應(yīng)地增大。

具體來說SPS“大軟包”臥式布局和疊片工藝技術(shù)，首先，是可以靈活改變的電芯厚度，覆蓋8mm-20mm的配置；其次，由于Pack高度=電芯厚度*電芯數(shù)量，大軟包還可以通過調(diào)整電芯的堆疊數(shù)量來控制電池高度——可以在85mm-145mm之間靈活調(diào)節(jié)；再加上不同能量密度的大軟包電芯，電池系統(tǒng)可擁有從80kWh-150kWh的不同容量，同款底盤、一款電芯就可以適配全系乘用車。

●?快充速度

電池快充是電池特性提升的下一個熱點，目前在800V車型上是一個剛性需求。孚能科技的SPS方案中，具備從2.4C到5C甚至更高的充放電倍率，一方面是通過冷卻方式改進，提升電池系統(tǒng)的散熱效率；再加上控溫AI-BMS，增加了電池循環(huán)壽命——SPS的設(shè)計是可以超過3000次循環(huán)。

2021年開始，孚能就開始對800VTC的超壓超充技術(shù)進行儲備，可以應(yīng)用到量產(chǎn)車型。對于消費者來說，把10%-80%的快充時間從現(xiàn)在的40分鐘縮短到10分鐘，一杯咖啡可以實現(xiàn)快充補能，將極大改變整個行業(yè)格局。

小結(jié)：總體來看，動力電池的三種技術(shù)路線，圓柱、方殼和軟包都是各自有發(fā)展。軟包電池的技術(shù)路線一直很靈活，在持續(xù)的競爭中想要得到更多的份額，一定是把容量做大，結(jié)構(gòu)做簡單，才能更符合汽車的需求。在這個方向上，不斷有企業(yè)在提出電芯層面和成組方面的創(chuàng)新，對整個產(chǎn)業(yè)影響挺大。孚能作為在中國軟包電芯的代表，在軟包技術(shù)層面引領(lǐng)全行業(yè)，從技術(shù)方面做出一整套完整的解決思路，從中看到工程設(shè)計人員的功力。

另外，軟包電池面臨的產(chǎn)能難題，孚能科技也做出應(yīng)對：去年11月1日贛州30G的SPS大軟包電池工廠已開工，預(yù)計2023年下半年正式投產(chǎn)。另外，蕪湖一期24G SPS大軟包電池工廠也在建設(shè)中，可以期待一下。

編輯：黃飛

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