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                                  风起云涌 全球动力电池产业六大风向

                                  作者:  来源:中国汽?#24403;?nbsp; 发布日期:2019-04-23

                                  风起云涌 全球动力电池产业六大风向


                                   

                                  近年来,全球电动汽车发展趋势已蔚然成风,不仅中国制定了?#28304;?#30005;驱动为主的发展战略,德国也全面扶持电动汽车发展。特斯拉已是鼎鼎有名的电动汽车生产商,在特斯拉的成功感召下,国内涌现出一股造车新势力。
                                   

                                  纵观全球知名的汽车企业,把电动汽车作为发展重点的不在少数,就连混动技术占有绝对优?#39057;?#20016;田汽车?#24067;?#22823;了电动汽车的研发力度。经过多年不?#27010;?#21147;,全球电动汽车产业已风起云涌。
                                   

                                  在电动汽车产销大幅度增长的带动下,动力电池迎来强劲的需求。在动力电池的全球竞争中,中日韩三国处于相对领先地位。尽管电池诞生已有上百年历史,只是近年来动力电池才得到飞速发展,被人们称为新生事物。动力电池还有很多不确定性因素,导致中日韩三国电池企业发展策略和技术路线有区别。大家都在朝着自己的既定目标奋勇前进,竞争趋于激烈。
                                   

                                  高比能量是共识
                                   

                                  我国制定的动力电池目标与日韩企业的目标大致相当,都追求高比能量电池。能量密度越高,续驶里程越长,大?#19994;?#35748;识一致。
                                   

                                  我国制定的《节能与新能源汽车技术路线图》绘制了动力电池技术发展蓝图,2020年,纯电动汽车动力电池单体比能量达到350Wh/kg,2025年达到400Wh/kg,2030年则要达到500Wh/kg。
                                   

                                  我国动力电池领先企业宁德时代的三元电池单体能量密度达240Wh/kg,2019年推出单体能量密度达到280kWh/kg以?#31995;腘CM811电池,并计划在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。
                                   

                                  目前三星SDI第3代动力电池的能量密度为550Wh/L,已经实现量产。据三星SDI的规划,预计在 2019年实现量产的第3.5代动力电池能量密度可?#28304;?#21040;630Wh/L。同时,三星SDI还在加速第4代电池和第5代电池的研发,能量密度分别可?#28304;?#21040;700Wh/L(相当于270—280Wh/kg)和800Wh/L(相当于300 Wh/kg),预?#21697;?#21035;在2021——2022年和2023年以后量产。
                                   

                                  2018年,LG化学实现NCM811电池小批量生产,2020年LG化学将推出第三代动力电池,单体电芯能量密度目标为270——280Wh/kg,比目前量产的能量密度高出50%。
                                   

                                  目前松下生产的NCA材料18650电池单体能量密度最高达到250Wh/kg,特斯拉Model3使用的21700圆柱形电池单体能量密度达340Wh/kg,是目前市场中能量密度最高的电池。
                                   

                                  各家企业在提高能量密度的路上,不约而同地把目光瞄向三元体系,NCM或者NCA成为提升能量密度的法宝,从523发展到622,如今811已量产,高镍化成为大?#19994;?#20849;识。在动力电池论?#25104;希?#26377;专家说,有的国外企业打算不用钴元素进一步提升能量密度。
                                   

                                  总体来看,尽管大家对高比能量的认识一致,在高比能量的竞赛中暂时分出了高低,松下凭借21700电池的高能量密度领先于其他企业,三星SDI落后于其他对手,处于垫底地位。
                                   

                                  策略各有千秋
                                   

                                  动力电池不是一种规格或者型式,方形、圆柱、软包分别被不同的企业采用。这种区别来自于企业的策略不同,没有一?#20013;?#24335;的电池完胜对手,各有千秋。
                                   

                                  LG化学和SKI以软包电池为主。软包电池有较好的安全性,软包电池发生安全问题时,?#35805;?#20250;鼓气裂开,不会爆炸。软包电池的重量轻,比?#28909;?#37327;?#37327;?#38146;电池轻10%-20%。软包电池的内阻小、循环性能好、设?#31080;?#36739;灵活,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。软包电池也有自身的缺点,一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛高。
                                   

                                  三星SDI和CATL的主打产品是方形电池。方形硬壳电池能够生产大容量单体电池,硬外壳对电芯的保护作用优于软包电池,电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。方形电池的成组效率达到88%,高于软包、圆柱电池的成组效率。方形电池的型号较多,工艺难以统一,这是难以克服的缺点。
                                   

                                  与其他企业大多数采用NCM三元体系不同,松下电池采用NCA体系,并且主要生产圆柱电池。圆柱形电池的生产工艺成熟,良品率高,18650、21700等统一规格型号,整体显现出成本优势。NCA正极材料在充放电过程中容易产气,安全性较差,需要配备非常好的热管理系统,另外,模组以及PACK集成难度大,能量密度利用?#24335;系汀?br data-filtered="filtered" style="list-style-type: none; box-sizing: border-box !important; max-width: 100%; padding-bottom: 0px; padding-top: 0px; padding-left: 0px; margin: 0px; padding-right: 0px; overflow-wrap: break-word" />  

                                  电芯只是基本单元,需要成组才能发?#26377;?#33021;。各种不同类型的电池成组效率有较大的区别。LG化学与SKI主打的软包电池单体能量密度比方形电芯高,但是在成组效率方面?#31995;停?#30446;前能量密度转化率约为80%。
                                   

                                  三星SDI与CATL主?#39057;?#26041;形电芯成组效?#39318;?#39640;,电芯至模组的能量密度转换效率可高达90%。松下为特斯拉供应电池,不同的车型采用不同的电池,成组效率也不同。
                                   

                                  特斯拉Model 3有两种规格模组,能量密度转化效率高达84%。Model X(90kWh版本)能量集成效率为60.41%;Model 3能量集成效率为64.2%。总体来看,方形电池的成组效?#39318;?#39640;,圆柱电池最低。
                                   

                                  循环寿命是动力电池的一项重要指标。目前,LG化学的循环寿命能达到2000次循环,三星SDI的动力电池循环寿命可?#28304;?#21040;1500次,松下的18650电芯循环寿命约500-1000次。CATL的523体系动力电池电芯循环寿命可?#28304;?#21040;1800次,与韩国企业的寿命指标比较接近。总体来看,中韩电池的循环寿命处在一个层级上,松下电池的循环寿命显著偏低。
                                   

                                  争抢整车配套
                                   

                                  动力电池的竞争趋于激烈莫过于争夺配?#23376;?#25143;。目前,全球领先的电池企业基本上?#38597;?#22871;版图划分完毕。
                                   

                                  松下动力电池的核心客户是特斯拉,凭借着特斯拉销量?#27426;?#25856;升,松下电池的产销量也?#27426;?#22686;长。松下的客户名单中还有大众、通用、日产等,在全球用户版图划分中,松下有日本客户6家,?#20998;?#23458;户4家,美国客户2家。松下在美国和中国大连都建立了电池生产工厂,就近为用户提供配套服务。
                                   

                                  LG 化学曾与现代起亚达成战略合作关系,其核心客户包括通用、?#30528;怠?#29616;代起亚、沃尔沃、CT&T 等,主要配套车型有雪佛兰Bolt、Volt、?#30528;礪oe。LG化学的生产工厂分别设在韩国吴仓,中国南京,美国密歇根和波兰。
                                   

                                  设在韩国的工厂满足韩国企业需要并负责调控全球市场订单,在中国设厂瞄准了中国庞大的电池需求,在美国设厂主要供应美国车企通用、福特等,波兰是LG 化学在?#20998;?#30340;首个大型动力电池生产基地。
                                   

                                  三星SDI的合作伙伴比较多,成为30多种电动车型的核心电池供应商。三星SDI与BMW 结成战略合作伙伴,核心客户还包括大众、马恒达、Lucid Motors 等。三星SDI 在韩国、中国、美国、匈牙利及奥地利等地都布局了汽车动力电池的工厂,分别瞄向经济最发达,或者最有活力的地区。
                                   

                                  在争夺配套企业的?#28909;?#20013;,宁德时代攒下了一长串名单。在去年的广州车?#32929;希?3个汽车品?#39057;?0多款车搭载宁德时代电池。近年来,宁德时代?#28044;?#20102;市场开拓的步伐,与上汽、东风、一汽等签订了战略合作协议,国内排名前列的汽车企业基本上都与宁德时代合作。宁德时代的核心客户不限于国内,宝马和大众也向宁德时代伸出了橄榄枝。
                                   

                                  盈利能力有高有低
                                   

                                  跑马圈地之后,动力电池企业最终要盈利,盈利能力?#20174;?#20986;企业的生产管理水平,对未来的发展有?#27426;?#30340;影响。
                                   

                                  2月4日,松下发布2019财年三季报(日本财年?#29992;?#24180;4月1日开始至?#25991;?月31日),前三季度受益于动力电池业务快速增长,松下实现营收6.08万亿日元,同比增长2.9%,二次电池所在的能源业务部营收为5223亿日元,同比增长26.4%。松下预计能源业务整个财年营?#25112;?#36798;到7150亿日元,同比增长27.1%。能源业务营业利润有望达到201亿日元,同比增长81.1%,营业利润率约为2.8%。
                                   

                                  2018年,LG化学实现营收28.18亿韩元,同比增长9.67%,主要增量来自能源业务、化学与基础材料业务。除能源业务利润大幅度增长外,其他主营业务盈利水平有不同降,其中?#27605;?#20844;司利润95%的化学与基础材料业务营业利润减少24.1%,营业利润同比下滑4.3个百分点。
                                   

                                  2018年LG化学实现净利润1.52亿韩元,同比减少24.88%。电池业务所属的能源解决方案分项实现营收6.52万亿韩元,同比增长42.95%,在总营收中达到23.1%。预计2019年LG化学能源解决方案业务营?#25112;?#36798;到10万亿韩元,占比提升至31%。
                                   

                                  能源解决方案业务是LG化学?#31080;?#30340;亮点,2018年该项业务营业利润达到2090亿韩元,同比增长6.2倍。
                                   

                                  三星SDI的业务主要包括锂电池和材料业务。2018年三星SDI实现营收9.15亿韩元,同比增长44.31%,其中锂电池业务全年营收6.95万亿韩元,同比增长60.66%。
                                   

                                  未来技术动向有区别
                                   

                                  动力电池的竞争越来越激烈,各家企业为了保持自己的优势,朝着既定目标?#36861;?#21152;大了研发力度,在未来的技术发展中,各家企业的策略也不相同。
                                   

                                  LG化学未来将从622向70%的镍,10%?#24565;?#21644;20%的锰发展,既研发712电池。未来的发展目标是通过向NCM添加氧化铝,使镍含量接近90%,钴含量低于10%,即NCMA电池。LG化学712型正在积极开发,会在两到三年内进行大规模生产。LG化学研发生产的NCM811正极材料更?#35270;?#20110;圆柱电池,会大量生产用于电动公交车。
                                   

                                  三星SDI未来会采用NCA材料,锂离子在充放电过程中,容易在NCA表面形成一些残留,影响使用寿命。三星SDI通过在NCA表面做一层金属涂布,减少残留,提高它的使用寿命。
                                   

                                  松下已开发出镍钴锰酸锂、镍钴?#20102;?#38146;等锂电池,并已量产为企业配套。为了解决镍氧化物带来的热稳定性低和安全方面的问题,松下在正极材料表面进行了纳米涂层处理,特别注重通过“松下固溶液Panasonic Solid Solution”(PSS)等技术提高安全性,该技术在新的正极中采用“耐热层”(HRL)技术。
                                   

                                  目前,SKI软包电池正极材料主要为NCM622,在2019年可能发展为NCM811混合体系,2020年发展为100%的NCM811体系,2021年以后预计Ni的含量将达90%。负极材料目前采用石墨,预计2021年后采用硅碳负极。
                                   

                                  目前,宁德时代的正极材料主要为NCM 523,在2019年底有望量产NCM 811体系电池,正极材料除了往高镍方向发展,宁德时代还致力于高电压平台的正极材料研发,并有望在2020年后量产,量产后将改善电芯的能量密度。
                                   

                                  在去年中国汽车动力电池产业创新联盟动力电池分会成立大会上,宁德时代副总裁、首席科学家吴凯介绍了宁德时代的发展思路。大约在2020年,宁德时代会采用硅碳负极材料以提升负极的理论能量密度,从而提高电芯的能量密度。电解?#21644;?#36807;优化配方并添?#26377;?#22411;添加剂,使其耐高压性能、热稳定性能更好,隔膜主要采用涂覆湿法隔膜。
                                   

                                  整车企业?#27604;?#21160;力电池领域
                                   

                                  多年来,整车企业除比亚迪生产电池外,全球著名的汽车企业?#23478;?#38752;中日韩的电池企业配套供货,这种?#32622;?#23558;被打破。
                                   

                                  2017年10月11日,欧盟在布鲁塞尔举行一次会议,商讨?#20248;?#30431;层面来解决电池生产的问题,创建企业联盟将是该会议的重要内容之一。此前,欧盟能源机构发言人?#26448;?凯撒 伊特柯南(Anna-Kaisa Itkonen)曾表示,欧盟委员会将?#20998;?#30340;电池生产看作是一个战略目标,大公司必须在电池投资上迅速作出决定。?#20998;?#20225;业必须在供应?#29943;?#23637;开合作,同时提高大众消费者对电动汽车的认识与?#37038;?#24230;。
                                   

                                  欧盟的倡议得到了德国政府的支持,德国汽车企业?#19981;?#26497;响应。大众将在德国萨尔茨吉特(Salzgitter)建造新电池厂,投资100亿欧元(?#24049;?#20154;民币784.4亿元),从投资规模?#22242;?#22871;的车辆数量来看,大众新电池厂产能或许是特斯拉超级电池工厂的2倍。奔驰打算在Kamenz地区?#21892;?#19979;全?#39318;?#20844;司ACCUMOTIVE投资约5亿欧元(?#24049;?#20154;民币39.22亿元)建设新电池工厂。
                                   

                                  宝马也建立了电池工厂,宝马在华首家高压电池工厂项目位于华晨宝马沈阳发动机工厂内。根据此前公布的消息,这一高压电池中心正式投产后,将为全新一代宝马530Le iPerformance提供高压电池配件,可生产3.3万套/年的高压电池组。
                                   

                                  作为电动汽车的先行者,特斯拉原本由松下供应电池,如今,特斯拉也兴建了Gigafactory。Gigafactory是特斯拉第一座超级电池工厂,2014年6月开建,2018年投产后产能将达35GWh,这座工厂准确名称是Gigafactory 1,预示着特斯拉未来还将建造第2座超级电池工厂。有资料显示,特斯拉在必要时将把电池产能扩大到150 GWh。
                                   

                                  动力电池作为新能源汽车的核心部件之一,各家企业都在积极投入资金研发,原有的电池企业与新进入者交织在一起,市场竞争趋于激烈,国内电池企业的洗牌在所难免。


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