电池技术在未来将何去何从?

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导读: 作为新能源汽车的最核心部件和产业商业化破局的关键,动力电池产业的发展一直受到各界的关注。近几年来,在国家政策的调控下,各大整车企业对新能源车型产品和供应链进行了大调整,带动了电池行业整体新一轮的发展。

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作为新能源汽车的最核心部件和产业商业化破局的关键,动力电池产业的发展一直受到各界的关注。近几年来,在国家政策的调控下,各大整车企业对新能源车型产品和供应链进行了大调整,带动了电池行业整体新一轮的发展。在上半年公布的6批公告中,参与配套的电池高达85家。

值得一提的是,软包装电池在这一过程中,显示出了强劲的增长力。据相关研究机构统计,2015年国内方形、圆柱、软包锂电池产量分别为17GWh、10.1GWh、19.8GWh,占比分别为36.4%、21.5%、42.3%,软包电池占比已经超过方形和圆柱电池。2016年前三个季度,受新能源汽车市场波动等因素影响,方形、圆柱电池产量环比都出现了不同程度的下滑,只有软包电池产量环比上升,国内软包电池前三季度产量达13Gwh,其中,第三季度环比增长达20%。

目前,北汽、长安、东风等国内中高端新能源乘用车产品上,都开始采用软包动力电池。LG、AESC等国外动力电池企业也启动了软包电池的大批量生产。

“软包电池未来将在乘用车上得到广泛应用,成为新能源汽车市场的主力军。”北京国能电池科技有限公司(以下简称国能电池)常务副总经理张景舒说。

资料显示,目前,主流的锂电池封装形式主要有三种,即圆柱、方形和软包。

圆柱形锂电池生产工艺成熟,成本较低,产品良率以及电池组的一致性较高,散热性能优于方型电池,便于多种形态组合,适用于电动车空间设计的充分布局。但由于采用钢壳或铝壳封装,自重较高,比能量相对较低。

方形硬壳电池壳体多为铝合金、不锈钢等材料,内部采用卷绕式或叠片式工艺。由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产,所以市场上有成千上万种型号,导致工艺难以统一。

相比之下,软包电池的包装材料和结构使其拥有一系列优势。比如重量轻,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%;内阻小,软包电池的内阻较锂电池小,可以极大的降低电池的自耗电;循环性能好,循环寿命更长;设计灵活,外形可变任意形状,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。

从最近几年的市场发展趋势来看,软包电池的占比越来越高,有专家预计,未来软包电池的市场份额有望超过50%。

海通证券发布的研究报告显示,软包电池未来在动力领域拥有极大发展空间。该报告指出,软包电池相比目前主流技术路线,质量较使用铝壳轻20%、可获得更高的能量密度,具有更好的安全性,循环次数更高;软包电池在国内锂电池整体市场的占有率约为35%,在3C领域已经证明了其优越性,但是在动力电池这一子环节的占有率估算尚不到10%。国内动力软包电池尚处于起步阶段,未来具有极大的发展空间。

最关键的还在于,软包电池安全性能更佳。

“因为是软包装,是通过PP膜热封封口的方式,所以承受的内压比较低。其他两种(硬)包装遇上当防爆阀不能完全打开的情况,可能会发生这种爆炸。因而软包装的安全性能是略胜一筹的。”国内某动力系统有限公司副总经理艾群表示。

目前,许多电池企业已经加大、加快软包电池的研发生产。其中,国能电池是较为领先者。在上半年新车目录中,国能电池的车型配套数量进入前三,已经为安凯客车、东风汽车、东风襄旅、亚星、南京金龙、珠海银隆、北汽银翔等客车、专用车企业进行了配套和批量供货。目前,国能电池已经建设了北京、河南中牟、浙江海宁、湖北襄阳等八大生产基地。今年年底产能将达到11GWh,有望成为全球最大的软包电动力电池制造商,预计在2020年,产能可达到25GWh。

国能电池董事长郭伟表示,国能电池做出发力软包电池这一战略决策,根据就是对技术趋势的判断。

“我国新能源汽车产业正不断发展和升级。动力电池作为最核心的部件,其技术的升级、更迭肯定更快,整个产业发展的方向一定是高性能、高能量密度。最终,市场证明我们的判断是对的。”郭伟说。

据他介绍,国能电池量产的电池组能量密度,在2016年就已达到了125wh/kg,三元单体量产的能量密度达到了200wh/kg。预计到2017年年底,国能磷酸铁锂电池单体密度将突180Wh/kg,三元产品将突破240Wh/kg。

有专家指出,当前动力电池行业的竞争,根本上还是技术的比拼。一支以高水平科研人员为核心、研究方向覆盖电池技术关键领域的技术团队,是国能电池取得领先身位的保障。

据了解,目前国能电池技术团队的核心人员,均为行业高端人才:副总经理吴丛笑是中组部“千人计划”新能源领域的领军人物,中科院电化学博士;技术总监马军同为中组部“千人计划”的专家,曾主持国家863等重大专项项目,拥有十多项电动汽车重大发明。此外,国能首席动力电池科学家李德成,来自索尼动力电池部门,长期从事能源材料研发;首席先进电池科学家文哲泽曾任NEC能源公司技术负责人,为三星、日立等企业开发产品。

目前,国能电池已经成立了北京研发总部和无锡研发基地,上海研发分部年底将正式启用。公司已经具备完善的研发体系和健全的实验条件,拥有高科技研究中心、电池仿真平台、电池管理系统和电池开发实验平台等。

不过,也有声音认为,无论圆柱、方形还是软包电池,目前之所以都能快速发展,是因为它们在各自擅长的应用领域,都得到了很好的应用。在政策与市场的双轮驱动下,动力电池产业正从导入期向高速发展期加速前进。而在技术路线选择上,国内方形、软包、圆柱三足鼎立的局面将长期保持。其市场占比,还要取决于下游市场的具体发展情况。

 

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