刀片/CTP集成技術(shù)漸成趨勢(shì)

年會(huì)預(yù)告

● 2020年12月16-18日，【利元亨總冠名】2020高工鋰電&電動(dòng)車年會(huì)（同期活動(dòng)：高工鋰電十周年慶典暨高工金球獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮）將在深圳機(jī)場(chǎng)凱悅酒店重磅啟幕。 ● 屆時(shí)，將邀請(qǐng)北汽、廣汽、蔚來(lái)、上汽、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、中航鋰電、蜂巢能源、瑞浦能源等主機(jī)廠和動(dòng)力電池企業(yè)，就動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新展開深入探討。

全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)化加速帶來(lái)，倒逼動(dòng)力電池技術(shù)出現(xiàn)多元化創(chuàng)新。

自2019年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了多個(gè)創(chuàng)新性變化，主要圍繞降低電池成本和提升產(chǎn)品性能兩大目標(biāo)。

具體來(lái)看，當(dāng)前動(dòng)力電池創(chuàng)新技術(shù)包括：無(wú)極耳、刀片/CTP/JTM等電池包集成方案；無(wú)鈷、四元電池材料體系升級(jí)；“不起火”/“百萬(wàn)公里”電池等。

和前幾年相比，上述新型電池技術(shù)的出現(xiàn)表明當(dāng)前動(dòng)力電池市場(chǎng)正在從此前的傳統(tǒng)走向創(chuàng)新，從政策推動(dòng)向市場(chǎng)導(dǎo)向過(guò)渡。

一方面，在補(bǔ)貼退坡和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇等壓力下，當(dāng)前動(dòng)力電池市場(chǎng)主要向頭部幾家企業(yè)靠攏。新型電池技術(shù)體現(xiàn)出電池企業(yè)之間的技術(shù)差距，助力電池企業(yè)提升產(chǎn)品性能和降低成本，或?qū)⒓铀傩袠I(yè)洗牌，進(jìn)一步提升市場(chǎng)集中度。

另一方面，主機(jī)廠也在不斷施加其在動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展方面的影響力。各大主機(jī)廠開發(fā)專屬電動(dòng)汽車平臺(tái)，整車正向開發(fā)需求明顯，也對(duì)電池企業(yè)的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生顯著影響。

值得注意的是，隨著主機(jī)廠對(duì)提升電池性能和降低成本的要求越來(lái)越高，電池企業(yè)在進(jìn)行電池技術(shù)創(chuàng)新方面也面臨著一些風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。新電池技術(shù)的商業(yè)化需要經(jīng)過(guò)充分的驗(yàn)證，否則或?qū)⒁蛉狈夹g(shù)沉淀而“弄巧成拙”。

高工鋰電認(rèn)為，隨著補(bǔ)貼退去和全球電氣化進(jìn)程加速，動(dòng)力電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)入新的階段。日韓電池加速進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，主機(jī)廠涉足電芯研發(fā)自產(chǎn)，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化加速，未來(lái)動(dòng)力電池領(lǐng)域技術(shù)多元化競(jìng)爭(zhēng)將呈常態(tài)化趨勢(shì)，后期還將有更多新技術(shù)誕生。

刀片/CTP集成技術(shù)漸成趨勢(shì)

在提升電池系統(tǒng)能量密度方面，當(dāng)前電池企業(yè)的主流方式是在PACK結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化，主要方式是做大電芯尺寸、做大模組甚至去模組的CTP集成方案。

該方法的主要作用是提升電池包的體積利用率，降低電池包重量，從而提升電池系統(tǒng)能量密度。

傳統(tǒng)的電池包結(jié)構(gòu)是電芯cell-模組module-電池包pack的三級(jí)集成方案，系統(tǒng)集成效率比較低，導(dǎo)致電池包整體空間利用率不高，系統(tǒng)能量密度較低。

而比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科三家企業(yè)最新推出的刀片電池、CTP電池包和JTM集成技術(shù)，可以減少模組級(jí)的結(jié)構(gòu)件，簡(jiǎn)化電池包上的裝配支撐結(jié)構(gòu)，使得電池包結(jié)構(gòu)大幅簡(jiǎn)化，從而形成了電芯-電池包的兩級(jí)集成方案，體積利用率最高或?qū)⑻岣?0%，系統(tǒng)能量密度提升顯著。

11月12日，比亞迪漢EV迎來(lái)第20000輛新車下線，這意味著比亞迪的刀片電池裝機(jī)已超過(guò)2萬(wàn)輛，成為拉動(dòng)比亞迪磷酸鐵鋰電池裝機(jī)大幅增長(zhǎng)的主要力量。

目前比亞迪在今年已經(jīng)對(duì)其旗下所有乘用車車型換裝刀片電池，隨著比亞迪刀片電池產(chǎn)能逐步爬坡和其它車型上市銷售，其刀片電池的裝機(jī)電量有望進(jìn)一步增長(zhǎng)。

寧德時(shí)代自去年發(fā)布CTP技術(shù)以來(lái)，其生產(chǎn)的LFP/三元電池體系的CTP電池包已經(jīng)配套多家本土主機(jī)廠的多款車型，并配套了多家歐洲商用車企業(yè)，表明CTP方案已經(jīng)獲得了眾多主機(jī)廠的認(rèn)可，或?qū)⒊蔀槲磥?lái)動(dòng)力電池技術(shù)的主流之一。

除了優(yōu)化PACK集成方案之外，直接做大電芯尺寸也是目前電池企業(yè)提升電池能量密度和降低成本的直接手段。

在電池日上，特斯拉發(fā)布了其最新的4680電芯，稱單體電芯較2170容量增加5倍、續(xù)航提升16%、輸出功率提升6倍。

除了做大電芯尺寸之外，特斯拉還計(jì)劃采用無(wú)極耳設(shè)計(jì)，電池兩端不再有凸起的極耳，使電池流通距離更短，內(nèi)阻大幅減小，產(chǎn)熱更少，生產(chǎn)效率更高。

當(dāng)前，頭部電池企業(yè)正在加強(qiáng)其在電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，預(yù)計(jì)后期還將有更多新型電池創(chuàng)新技術(shù)出現(xiàn)。

去鈷化下的材料體系升級(jí)

在提升電池性能和降成本方面，高鎳低鈷甚至無(wú)鈷的技術(shù)路線在國(guó)際上已漸成共識(shí)。

當(dāng)前，包括寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、比亞迪、蜂巢能源、遠(yuǎn)景AESC、三星SDI、LG化學(xué)、SKI、松下等中日韓電池企業(yè)都在積極研發(fā)高鎳電池，目標(biāo)是將鈷含量降至5%以下甚至完全無(wú)鈷。

寶馬、大眾、戴姆勒、現(xiàn)代等國(guó)際主機(jī)廠也在加快高鎳電池的導(dǎo)入，提出了明確的去鈷化要求。

值得注意的是，“去鈷化”的實(shí)現(xiàn)上，業(yè)內(nèi)存在低鈷和無(wú)鈷兩條路徑，當(dāng)前主要以低鈷為主。

目前，寧德時(shí)代的NCM811電池已經(jīng)批量供貨寶馬、廣汽新能源、吉利、蔚來(lái)、合眾、小鵬等主機(jī)廠。

近期，大眾最新發(fā)布的國(guó)產(chǎn)ID.4 CROZZ和ID.4 X車型，也搭載了寧德時(shí)代NCM811體系+超薄銅鋁箔集流體的590大模組電池。后期或?qū)⒂懈鄧?guó)際主機(jī)廠導(dǎo)入寧德時(shí)代高鎳電池。

在無(wú)鈷電池方面，蜂巢能源宣布研發(fā)出無(wú)鈷材料及電池產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車最高達(dá)880km續(xù)航。

為突破無(wú)鈷技術(shù)瓶頸，蜂巢能源采用了陽(yáng)離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

蜂巢能源稱，該無(wú)鈷電池性能可以達(dá)到NCM811同等水平，材料成本降低5~15%，相應(yīng)帶來(lái)的電芯BOM成本可以降低約5%，預(yù)計(jì)于2021下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

與中國(guó)電池企業(yè)相比，日韓企業(yè)的高鎳電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程更為迅速。

目前，SKI已經(jīng)在其常州工廠開始量產(chǎn)NCM811電池并供貨，后期還將在其匈牙利工廠量產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，SKI還宣稱將量產(chǎn)NCM 9/0.5/0.5電池產(chǎn)品，該電池有望提供700km以上的續(xù)駛里程和更短的充電時(shí)間。

松下已經(jīng)向特斯拉大規(guī)模供應(yīng)高鎳電池，并將鈷含量降低至5%以下。松下還計(jì)劃在2022年至2023年之間交付無(wú)鈷電池。

總體來(lái)看，高鎳依然是下一代動(dòng)力電池的主流發(fā)展方向，主流電池企業(yè)和車企都在積極研發(fā)鎳含量更高的電池，最終目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化，進(jìn)而降低成本和提升能量密度。

“不起火”/“百萬(wàn)公里”電池亮相

2020年，新能源汽車起火事故頻發(fā)，包括現(xiàn)代、通用、寶馬、福特等國(guó)際主機(jī)廠都因其搭載的電芯質(zhì)量問(wèn)題而在全球范圍內(nèi)大規(guī)模召回?cái)?shù)萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。

電動(dòng)汽車大規(guī)模召回表明動(dòng)力電池安全性問(wèn)題突出，提升電池產(chǎn)品安全需求迫在眉睫。

對(duì)此，寧德時(shí)代宣布研發(fā)出一款“只冒煙不起火”的電池，名為NP技術(shù)，通過(guò)高安全電解液、熱擴(kuò)上隔離技術(shù)確保電池包在發(fā)生事故時(shí)不會(huì)起火燃燒，進(jìn)一步提升電池安全。

目前，蔚來(lái)汽車已經(jīng)宣布采用寧德時(shí)代鎳55體系的“不起火”電池，預(yù)計(jì)后期還將有更多主機(jī)廠導(dǎo)入該新型電池。

除了提升電池安全之外，提升電池的使用壽命也是電池企業(yè)主機(jī)廠的共同目標(biāo)。

目前，包括特斯拉、通用汽車、寧德時(shí)代、比亞迪、蜂巢能源等企業(yè)都宣布正在研發(fā)使用壽命超過(guò)10年或總續(xù)航里程超過(guò)100萬(wàn)公里的下一代電池。

當(dāng)前，電池企業(yè)普遍給主機(jī)廠提供的是8年或20萬(wàn)公里的電池質(zhì)保服務(wù)，單次續(xù)航300-400km左右，能夠滿足普通消費(fèi)者日常用車需求。

然而，使用壽命超過(guò)10年，總行駛里程超過(guò)100萬(wàn)公里的長(zhǎng)壽命電池，除了能夠滿足日常行駛之外，還可以在運(yùn)營(yíng)、梯次利用等場(chǎng)景發(fā)揮的更大價(jià)值，從而產(chǎn)生更大的收益。

從上述企業(yè)宣布的電池性能來(lái)看，超長(zhǎng)使用壽命是其新型電池的核心競(jìng)爭(zhēng)力，解決電動(dòng)汽車低續(xù)航和電池衰退快的弊端，有助于進(jìn)一步提升動(dòng)力電池的使用價(jià)值，提升電動(dòng)汽車的保值率。

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