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动力电池的战国时代

作者:张鑫 来源:智驾网 发布时间:2022-02-11 浏览:

中国储能网讯:新能源汽车市场在2021年爆发式增长激发了相关技术领域的活力,作为新能源汽车三大核心技术之一,动力电池产业在2021年同步进入了爆发期,世界主要经济强国都开始将动力电池产业视为战略产业。不过另一方面以当前提是技术水平而言,动力电池依旧存在诸多痛点,而这也成为新电池、新技术层出不穷的历史时刻,对于智能电动汽车,动力电池是根本,甚至比芯片更为重要。

文丨智驾网 张鑫

今天将动力电池称为汽车产业新的战略资源并不为过,智驾网特别策划《回望2021》今天我们聚焦动力电池产业与动力电池技术。

——01——

动力电池产业一超多强

2021年,动力电池产业在全球范围内呈现出一超多强态势,宁德时代称霸全球,但LG新能源、比亚迪紧随其后。

而众多车企也已渗透进动力电池产业,中国的长城汽车、广汽集团、上汽集团都自建了动力电池产业链,并推出了自研产品。

电池密度和安全性在2021年获得了更大的进步,半固态电池,固态电池都有了量产产品。

有数据显示,2021年国内动力电池装机达到140GWh,同比增长165%。

其中,乘用车市场2021年动力电池装机同比增长164%。

按照月度来看,2021年各月度同比增速都超过了95%,而2月份受2020年疫情低基数的影响,增速更是高达622%。

以动力电池种类来分,三元电池装机74.3GWh,同比增长91%,占比53%;磷酸铁锂装机65.4GWh,同比增长192%,占比47%。

二者的份额差距相比2020年有所缩小,几乎呈现平分秋色的态势。

在2021年各品牌动力电池的市场份额占比方面,宁德时代装机量(不含合资)位居第一,同比增长132%。其中,宁德时代配套特斯拉电池装机量最高,占比为20%,这自然与特斯拉在华的高销量密切相关。

紧随其后的是比亚迪、中创新航、国轩高科、LG新能源和时代上汽。

比亚迪动力电池主要配套比亚迪汽车,同时还供应一汽、金康、东风等车企;

中创新航配套广汽集团与长安汽车最多,其中广汽集团电池装机量占比为65%;

国轩高科配套上汽集团最多,占比为29%;

LG新能源配套特斯拉电池装机量最高;

时代上汽配套上汽集团最高,占比为94%。

在乘用车领域,装机量前三位的车企依次为比亚迪、特斯拉、上汽集团。

其中,比亚迪电池装机量为21.34GWh,主要供应商为比亚迪(100%);特斯拉电池装机量为19.98GWh,主要供应商为宁德时代(70%)、LG化学(30%);上汽集团电池装机量为13.63GWh,主要供应商为宁德时代(33%)、时代上汽(27%)、国轩高科(14%)。

今年1月27日,动力电池行业领域又有了新动向——LG新能源正式在韩交所上市,募集680亿人民币,这是韩国史上规模最大的IPO。

上市首日,LG新能源暴涨99%,市值一度达7500亿人民币,成为仅次于三星电子的韩国第二大上市公司。

LG新能源脱胎于LG集团,是宁德时代最强劲的对手,与福特、大众、奥迪、戴姆勒、雷诺、捷豹、保时捷等车企都建立了供应关系。

从2020年开始,LG新能源成为特斯拉的动力电池供应商,使得其实力和影响力得到了提升。

LG新能源CEO权英寿表示,其目标是超越宁德时代成为全球第一。

然而就市值而言,宁德时代当前市值为1.4万亿元,是LG新能源的两倍左右。

而据调研机构SNE公布的数据,宁德时代在2021年的动力电池市场占有率为32.5%,位居第一,LG新能源的市场占有率为21.5%,位居第二。

两者之间相差11个百分点,差距还是比较大的。

根据官方公布的信息,宁德时代2025年前的规划产能接近600GWh,LG新能源则为430GWh,二者的体量差距也依旧明显。

有消息称,2022年1月12日,LG新能源与澳大利亚锂矿商Liontown Resources签署了为期5年的采购订单。

按照双方签署的合同,从2024年开始,Liontown将给LG新能源供应10万干吨/年的锂辉石精矿,最终总供应量为70万干吨,可满足250万辆电动汽车的动力电池生产需求。

今天宁德时代在中国股市收获了“宁王”之名,但其地位并不稳固,国内国外都有强劲的对手,稍有不甚,就会交出首席之位,处在风口浪尖的宁德时代近日来股价动荡,皆因其已被美国相关部门注意,有陷入被制裁风险。

动力电池正成为超越石油地位的战略产业。

——02——

国内车企深度布局动力电池产业

在资本市场,我国动力电池产业的后续力量同样势头迅猛。

这其中中国车企已开始主动在动力电池领域布局,建立自己的护城河。

从2021年2月开始,蜂巢能源已经连续完成了5轮融资。

其中,2月下旬蜂巢能源获得35亿元A轮融资,一个月后获得A+轮;

7月,蜂巢能源获得102.8亿元的B轮融资;

12月,B+轮融资完成;

2022年1月17日,海亮股份以3.22亿元增资蜂巢能源,占比0.7%。

至此,蜂巢能源的估值达到了460亿元。

此外,2021年值得一提的融资还包括:中航锂电在9月份完成了120亿股权融资;宣称研发出全球第一款固态锂陶瓷电池的辉能科技完成了3.26亿美元融资;主攻高性能磷酸铁材料产业化开发的林立新能源也获投。

据统计,过去一年中,包括红杉中国、深创投、IDG资本、高瓴创投、君联资本、春华资本、凯辉基金、光速中国、软银中国等在内的数十家VC/PE机构,以及宁德时代、长城汽车、小米长江产业基金、广投资本等产业基金都迈进了动力电池产业的大门。

而在技术层面,2021年也堪称动力电池的技术大年,尤其是整车企业,推出了不少值得关注的新技术,广汽埃安推出了弹匣电池、比亚迪的刀片电池、长城汽车在202年推出无钴电池和果冻电池之后,2021年又推出了大禹电池。

2021年3月10日,广汽埃安发布了新一代动力电池安全技术——弹匣电池,首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,在电池安全性能上实现了突破。

弹匣电池基于防止电芯内短路、短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓延的设计思路,采用类似安全舱的设计,可有效阻隔热失控电芯的蔓延。当侦测到电芯电压或温度等出现异常时,可以自动启动电池速冷降温系统为电池降温。

据介绍,弹匣电池具备四大核心技术:超高耐热稳定的电芯、超强隔热的电池安全舱、极速降温的速冷系统、全时管控的第五代电池管理系统。

其中,超高耐热稳定的电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,有效提升了热稳定性,防止热失控;电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复,改善了电芯寿命,降低电芯短路风险;高安全电解液通过特殊电解液添加剂,在加热至120℃以上时,在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低了热失控反应产热。

超强隔热的电池安全舱拥有网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,为电池构筑了超强隔热的安全舱,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。电池包上壳体能耐温1400℃以上,可有效保护电池整包。

极速降温的速冷系统通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计,实现了散热面积提升40%、散热效率提升30%。

全时管控的第五代电池管理系统通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,比前代系统提升100倍,以24小时全覆盖的全时巡逻模式,对电池状态进行监测。发现异常时,立即启动电池速冷系统为电池降温。

此外,弹匣电池在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面也进行了全面优化,能量密度相对于同类普通电池包体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本下降了10%。

时隔半个多月,比亚迪在2021年3月29日正式推出了刀片电池,再一次通过了最严酷的针刺测试。

传统磷酸铁锂电池包含三层结构——电芯、模组、电池包,电芯和模组的支撑固定结构件会占据很大一部分空间。

刀片电池对电池包的结构实现了重塑,省去了模组和大部分结构件,由电芯直接成包,使单位体积能量密度提升50%。同时,更长的极耳距离减小了内部短路的风险和热量的产生,更薄的厚度也进一步降低了穿刺过程中的热量累积,提升了电池包的强度和安全。

在刀片电池的发布会上,比亚迪公布了电池安全性对比测试的视频。

测试中,三元锂电池在发生热失控时直接爆燃,放在电池上的鸡蛋被炸飞;传统磷酸铁锂块状电池的表面温度则达到200-400℃,鸡蛋被烤焦;刀片电池的表面温度却仅为60℃,鸡蛋完好如初。

比亚迪集团董事长兼总裁王传福表示:“‘刀片电池’体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心,更有信心把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”

同时,比亚迪对外宣布:刀片电池技术将向整个新能源汽车行业开放共享。

2021年6月29日,长城汽车正式发布大禹电池,其核心优势在于安全性能突出,其三元811大容量高镍电芯可以在电池包内任意位置、单个或多个电芯触发热失控的情况下,均能实现不起火、不爆炸。

这在出现了多起新能源汽车电池起火事故的2021年,同样颇具关注度,成为有望彻底解决电池安全痛点的又一项新突破。

大禹电池的技术核心在于八大全新设计,包括:热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却,并已获得数十项核心技术专利,覆盖了热源抑制、隔离、冷却、排出等技术领域。

根据官方介绍,测试实验的最高温度达1037℃,瞬时最高气压约16KPa,大禹电池也没有出现明火外溢和爆炸,并且排出的烟气温度也低于100摄氏度。

此外,长城汽车也宣布:将大禹电池作为一项开放性系列技术,向全社会免费开放。

根据规划,大禹电池将成为长城汽车旗下全新车型的动力电池,在2022年全面投入应用。

对于长城汽车而言,在电池领域还有两项新技术同样值得一提,那就是无钴电池和果冻电池,它们是在更早些时候的2020年底就已经发布。

其中,无钴电池是长城旗下的蜂巢能源率先量产的技术,实现了电池的无钴化,有效提升了安全性。据长城官方介绍,无钴电池已经向国内外众多车企送检,反馈效果很好。

技术方面,蜂巢能源采用的是单晶无钴材料。相比811低钴电池,无钴电池的能量密度能做到与811电池相同,甚至略高,但安全性则优于811电池。

而在电芯技术领域,蜂巢能源的果冻电池则是一种应用了新型果冻状电解质的锂电池,具有高导电、自愈合和阻燃等特点,可以在几乎不降低电性能的基础上阻止热扩散。

官方数据显示,果冻电池的电导率为6*10s/cm,耐热温度可达150℃,满电针刺测试中实现了不起火、不冒烟、自愈合。

——03——

展望2022:4680进入量产阶段

动力电池产业的2022年更加充满希望。

其中最受关注的一方面是固态电池是不是来到临界点,其二是马斯克心心念念的4680电池能否量产,进一步降低电池成本。

而在中国市场,也有诸多新技术将在2022年迎来落地的时刻,首先是蔚来ET7将在今年3月28日上市交付,这将是半固态电池首次在量产车上搭载。

而据今年1月22日东风汽车发布消息称其与赣锋锂业合作开发的首批50辆东风-赣锋高比能固态电池车在江西省新余市完成交付,成为全球首个固态电池车示范运营项目。

不过虽然是固态电池,但其性能有限,最大的进步主要体现在安全性方面。

可以明确的说,2022年真正的突破性的固态电池不会量产,但市场最期待的是特斯拉在2020年发布的4680电池已经有望真正落地。

据海外媒体报道,2月2日松下首席财务官梅田博和(Hirokazu Umeda)在公司季度财报会议上表示,松下将于今年年初在松下大阪总部附近的和歌山县工厂开始试生产4680电池,但量产的具体时间和地点尚未公布。

据悉,梅田博和表示:“经过各种测试后,我们将安装一条新的4680电池量产线,可能也在和歌山县。一旦能够交付4680电池,松下将首先供应特斯拉。”

这在时间节点上,与自动驾驶、车联网领域的新一轮技术迭代相吻合,因此也意味着新能源智能汽车有望在2022年迎来新一轮的技术爆发,实现综合实力的整体提升。

电动汽车能否在2022年突破续航困境,动力电池正被世界各国深度聚焦,它的每一点进步,都意味着汽车产业在全面电动化的道路上向前迈进了一大步。

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关键字:动力电池

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