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動(dòng)力電池:中國(guó)目標(biāo)是全世界

日期:2018-04-16 點(diǎn)擊次數(shù):2280

動(dòng)力電池:中國(guó)目標(biāo)是全世界

2018-04-16 石墨盟

可以說(shuō),鋰電池一直以來(lái)基本都是中日韓三國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng),基本沒(méi)歐美諸國(guó)什么事,更別提其他國(guó)家了。


世界上**個(gè)將鋰電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的公司是日本索尼,1991年商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池用于消費(fèi)電子產(chǎn)品。當(dāng)年,日本的隨身聽(tīng)、收音機(jī)等產(chǎn)品風(fēng)靡整個(gè)世界。


其實(shí),鋰電池的發(fā)展歷程跟面板產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常相近。也就是歐美發(fā)明這項(xiàng)技術(shù),然后在日本首先開(kāi)始商業(yè)化,實(shí)現(xiàn)暴利,然后韓國(guó)跟進(jìn),變成兩國(guó)爭(zhēng)霸,*后中國(guó)加入,形成了中日韓三國(guó)演義。


據(jù)說(shuō),20世紀(jì)90年代手機(jī)電池可以賣到七八百塊甚至上千塊錢人民幣,一塊電池頂中國(guó)人幾個(gè)月的工資。


不過(guò),在2000年以后,隨著中國(guó)的比亞迪的崛起,迅速改變了這個(gè)局面,到目前我們手機(jī)電池大概也就是幾十塊錢一塊了。


大家說(shuō),不管是什么產(chǎn)業(yè),只要中國(guó)人進(jìn)入,都可以把原來(lái)的黃金價(jià)變成白菜價(jià)。面板是這樣,鋰電池也是這樣。這是因?yàn)橹袊?guó)有世界上*龐大的市場(chǎng),*大規(guī)模的生產(chǎn),比較廉價(jià)的勞動(dòng)力,以及難以真正壟斷的市場(chǎng)環(huán)境。


當(dāng)然,也可以進(jìn)一步說(shuō),只要一個(gè)產(chǎn)業(yè)連中國(guó)都發(fā)展起來(lái)了,形成了技術(shù)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),其他國(guó)家基本已經(jīng)沒(méi)有什么機(jī)會(huì)了。只有一個(gè)例外,那就是少數(shù)幾個(gè)廠商具備非常強(qiáng)的技術(shù)壁壘,可以走高端路線。比如說(shuō),蘋(píng)果、三星手機(jī),中低端是完全競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)中國(guó)廠商的,只能在四千塊以上保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


也許*近博世公司宣布放棄自制動(dòng)力電池單元非常具有代表性。博世指出放棄的原因是:


市場(chǎng)層面:全球動(dòng)力電池市場(chǎng)由亞洲5大公司(寧德時(shí)代、日本松下、韓國(guó)三星、韓國(guó)LG、深圳BYD)霸占,并且這幾家已成了氣候,博世若此時(shí)投產(chǎn)電池單元,不僅占不到什么便宜,還要冒很大的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。


技術(shù)層面:動(dòng)力電池新技術(shù)層出不窮,更新?lián)Q代迫在眉睫。目前的以液態(tài)電解液為主的鋰電池的能量密度還不能充分滿足電動(dòng)汽車需求,博世更看好固態(tài)電池以及下一代鋰電池技術(shù),但預(yù)計(jì)到2025年才能走向成熟。


成本層面:一個(gè)電池單元的成本有75%來(lái)自于鋰等原材料,加上加工、包裝、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用后,利潤(rùn)空間十分有限,價(jià)格戰(zhàn)一旦打起來(lái),可以說(shuō)賺不到幾個(gè)錢。


投資層面:到2030年,全球動(dòng)力電池產(chǎn)能將達(dá)1000GkWh,如果博世的市場(chǎng)占有率要達(dá)到20%的話,那么至少要投入200億歐元來(lái)購(gòu)買電池單元的生產(chǎn)、檢測(cè)、回收等設(shè)備。這筆錢對(duì)于任何一家零部件企業(yè)都不是小數(shù)目。何況一旦技術(shù)上出現(xiàn)革命性創(chuàng)新,那么前期投資極有可能打水漂了。


博世指出,放棄自制新能源車動(dòng)力電池單體,轉(zhuǎn)而通過(guò)外購(gòu)電池單體結(jié)合博世自有的電池管理系統(tǒng)技術(shù)與系統(tǒng)集成能力來(lái)為客戶提供完整的電池系統(tǒng)。


可以說(shuō),像博世一樣來(lái)自歐美的電池廠商在多方面都難以跟亞洲廠商競(jìng)爭(zhēng)的。


三國(guó)殺:規(guī)模


2016年,全球十強(qiáng)鋰電池公司,日本有兩家:松下和索尼,韓國(guó)有兩家:三星和LG,剩下的全是中國(guó)企業(yè)。按照國(guó)家來(lái)分,中國(guó)廠商占了全球60%的銷售額,日本占了全球17%,韓國(guó)占23%左右。



在中日韓大戰(zhàn)中,雙方的企業(yè)也是此消彼長(zhǎng)。2016年松下增長(zhǎng)15%,LG增長(zhǎng)18%,三星SDI增長(zhǎng)11.4%;而來(lái)自中國(guó)的比亞迪增長(zhǎng)28%,寧德時(shí)代增長(zhǎng)145.6%,沃特瑪增長(zhǎng)199.5%;當(dāng)然,來(lái)自中國(guó)的主要用于消費(fèi)類電子的ATL增長(zhǎng)也不算太快,僅有13.4%。



據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2017年全球動(dòng)力電池企業(yè)銷量排行中,前十中國(guó)占了7席,寧德時(shí)代高居榜首。其他的只有日本的松下電器、LG化學(xué)、三星SDI上榜。



過(guò)去一年,松下增長(zhǎng)38.39%,LG化學(xué)增長(zhǎng)77.87%,161.68%,均保持了爆發(fā)性的增長(zhǎng)。寧德時(shí)代增長(zhǎng)76.47%,比亞迪幾乎不增長(zhǎng),沃特瑪增長(zhǎng)71.88%,國(guó)軒高科增長(zhǎng)33.33%。


總的來(lái)說(shuō),中國(guó)廠商似乎增長(zhǎng)不如日韓三巨頭。那是因?yàn)?017年政府補(bǔ)貼退坡嚴(yán)重,導(dǎo)致一二季度增長(zhǎng)不及預(yù)期。不過(guò),這樣顯示了中國(guó)廠家過(guò)于依賴補(bǔ)貼的弊端。


不管怎么,全球銷量榜前十,依然還是中日韓的天下。


三國(guó)殺:技術(shù)


可以說(shuō),動(dòng)力電池是否能夠長(zhǎng)足發(fā)展,一個(gè)關(guān)鍵性因素是是否可以提升能力密度。


根據(jù)《中國(guó)制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃:2020年,電池能量密度達(dá)到300Wh/kg;2025年,電池能量密度達(dá)到400Wh/kg;2030年,電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。目前,我國(guó)各電池動(dòng)力鋰電池能量密度達(dá)到什么水平了呢?


據(jù)OFweek鋰電網(wǎng)2017年8月報(bào)道:


比亞迪


目前,比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh,而接下來(lái)比亞迪計(jì)劃將能量密度繼續(xù)提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池,比亞迪也在同步開(kāi)發(fā)三元鋰電池,而如果將三元鋰電池的技術(shù)結(jié)合到磷酸鐵鋰電池上,對(duì)原有用石墨作為負(fù)極材料的做法進(jìn)行一些調(diào)整,那么在2020年左右,比亞迪計(jì)劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。


另外,在跟進(jìn)的三元電池方面,比亞迪的三元電池已經(jīng)具備量產(chǎn)條件,目前能量密度也達(dá)到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標(biāo)是2018年電池比能量達(dá)到240Wh/kg,2020年達(dá)到300Wh/kg。


沃特瑪


生產(chǎn)的32650圓柱型動(dòng)力磷酸鐵鋰電池,單體能量密度已經(jīng)達(dá)到145Wh/kg,下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)160Wh/kg;三元電池目前能量密度為200Wh/kg,預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到300Wh/kg的水平。


國(guó)能電池


早在2013年,國(guó)能磷酸鐵鋰和三元電池單體能量密度就達(dá)到了160Wh/kg和200Wh/kg。預(yù)計(jì)2017年年底,磷酸鐵鋰電池單體能量密度將達(dá)到180Wh/kg、PACK達(dá)到134Wh/kg,三元電池能量密度將突破240Wh/kg。


捷威動(dòng)力


在能量密度方面,公司目前已經(jīng)量產(chǎn)的三元軟包電池單體比能量達(dá)210Wh/kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上,預(yù)計(jì)2020年公司軟包電池單體能量密度可達(dá)300Wh/kg,Pack成組后可達(dá)220Wh/kg;鈦酸鋰電池單體能量密度達(dá)到110Wh/kg以上。


智慧能源


公司量產(chǎn)的動(dòng)力電池單體能量密度可達(dá)220Wh/Kg,PACK成組后能量密度達(dá)到140Wh/Kg。同時(shí),公司BMS系統(tǒng)可做到5級(jí)防護(hù),電池包采用輕量化材料,并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。


比克電池


2016年,比克三元材料動(dòng)力電池行業(yè)占比30%以上,位列**。目前比克單體電芯能量密度近220Wh/kg,后續(xù)還將進(jìn)一步提升至300Wh/kg。


卡耐新能源


卡耐新能源已經(jīng)可以批量供應(yīng)能量密度220Wh/kg電芯,系統(tǒng)比能量大于130Wh/kg電芯,同時(shí)工藝和技術(shù)層面已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)250Wh/kg、技術(shù)300Wh/kg產(chǎn)品儲(chǔ)備。


另外,根據(jù)官方數(shù)據(jù),寧德時(shí)代現(xiàn)階段方殼電芯的能量密度已經(jīng)到達(dá)了240Wh/kg,技術(shù)規(guī)劃是在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。知情人士向**電動(dòng)網(wǎng)透露,2017年寧德時(shí)代大批量供貨的方殼電芯能量密度在190~210Wh/kg之間,2018年很可能提升至了210~230Wh/kg。


綜上所述,中國(guó)廠商目前動(dòng)力電池單體能量密度200Wh/kg-240Wh/kg之間。(不同的報(bào)道,數(shù)據(jù)會(huì)有不小差距。)


三星SDI


2017年三星SDI株式會(huì)社副社長(zhǎng)鄭世雄曾公開(kāi)表示,三星SDI動(dòng)力電池能量密度目前為250Wh/kg,并預(yù)計(jì)在2023年達(dá)到350Wh/kg的目標(biāo)。也許在2017年三星真的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了250Wh/kg方殼電芯的大規(guī)模量產(chǎn),但據(jù)測(cè)可能用的是NCA三元正極材料。


松下


按照2017年特斯拉公布的信息來(lái)看,松下量產(chǎn)的NCA 18650圓柱動(dòng)力電池單體能量密度在250Wh/k左右。而21700單體能量密度則已經(jīng)到達(dá)了300Wh/kg,價(jià)格170$/kWh,以6.8的匯率計(jì)算,折合人民幣約1.15元/Wh,基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)家*初設(shè)定的目標(biāo)——到2020年,動(dòng)力電芯比能量達(dá)到300瓦時(shí)/公斤以上,成本降至1.5元/瓦時(shí)以下。


LG


LG在美國(guó)DOE支持的下,進(jìn)行“EV用高能量電池和模組的開(kāi)發(fā)”,該電池以富錳NCM做正極材料,Si基材料做負(fù)極。該項(xiàng)目中通過(guò)大面積ALD包覆來(lái)提高富錳正極材料的循環(huán)壽命,并開(kāi)發(fā)高填料密度電極來(lái)提高能量密度,以實(shí)現(xiàn)可用能量密度640Wh/L, 循環(huán)壽命1000次,電芯成本$100/kWh的技術(shù)目標(biāo)。該項(xiàng)目將于2018年1月結(jié)束。這意味著,LG化學(xué)可能2018年就能實(shí)現(xiàn)中國(guó)政府的2020年動(dòng)力電池發(fā)展目標(biāo)。


可見(jiàn),中國(guó)廠商跟日韓廠商還存在一定差距,約落后一兩年。中國(guó)目前按照《中國(guó)制造2025》發(fā)展規(guī)劃,都把到2020年實(shí)現(xiàn)300Wh/kg當(dāng)做一個(gè)奮斗的目標(biāo)。


三國(guó)殺:日韓三巨頭


松下:長(zhǎng)期積淀,圓柱形電池領(lǐng)導(dǎo)者

 

松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社創(chuàng)建于1918年,于1994年開(kāi)始研發(fā)可充電鋰離子電池。1998年松下開(kāi)始量產(chǎn)筆記本電腦專用的圓柱形鋰離子電池,并建成了業(yè)內(nèi)**的鋰離子電池生產(chǎn)線。


2008年11月,松下宣布與三洋電機(jī)合并,一躍成為全球*大的鋰電池供應(yīng)商。


隨著新能源汽車的興起,松下動(dòng)力電池業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入快速增長(zhǎng),2016年達(dá)18億美元,同比增速約為50%,2016年動(dòng)力電池出貨量約為9.8GWh,同比增速56%。

 

2008年,松下與特斯拉首次展開(kāi)合作,18650鈷酸鋰電池被特斯拉首款車型Roadster采納。自此,松下與特斯拉一直保持良好的合作關(guān)系,成為特斯拉*主要的動(dòng)力電池供應(yīng)商。2014年,松下宣布與特斯拉合資共建超級(jí)電池工廠Gigafactory,兩者關(guān)系更進(jìn)一步。


除了特斯拉,松下與大眾、福特等諸多廠商也存在合作關(guān)系,其客戶分布在歐美,集中在美國(guó)。

 

松下動(dòng)力電池正極使用的是高鎳三元材料,電芯封裝以圓柱形為主。圓柱的優(yōu)點(diǎn)包括生產(chǎn)工藝成熟,產(chǎn)品良率高,有如18650、21700等統(tǒng)一規(guī)格型號(hào),整體成本有優(yōu)勢(shì)。同時(shí),其缺點(diǎn)也比較明顯,圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝,會(huì)比較重,比能量相對(duì)較低。


目前,松下絕大部分動(dòng)力電池供給特斯拉。ModelS和ModelX使用的是18650圓柱形電池,*新一代18650電池正極采用NCA材料,負(fù)極使用硅碳復(fù)合材料,單體能量密度可達(dá)250Wh/kg。Model3使用的21700圓柱形電池,單體能量密度提高到340Wh/kg,是目前市面上單體能量密度*高的電池。

  

松下動(dòng)力電池工廠主要分布在日本、美國(guó)、中國(guó)。目前,Model3和ModelX的電池均在日本工廠生產(chǎn)。


2014年6月松下與特斯拉合資建造的超級(jí)工廠Gigafactory破土動(dòng)工。Gigafactory工廠生產(chǎn)的是圓柱形21700電芯,該電芯將會(huì)用在特斯拉能源存儲(chǔ)產(chǎn)品和Model3轎車中。2017年1月5日,特斯拉表示,Gigafactory工廠已經(jīng)開(kāi)始批量生產(chǎn)鋰離子電池。


此外,松下在中國(guó)大連和蘇州各建立了一個(gè)工廠,大連工廠生產(chǎn)方形電池,計(jì)劃完全建成后電池產(chǎn)能可供20萬(wàn)輛電動(dòng)車使用,目前一期工程已投產(chǎn)。蘇州工廠為松下與蘇州捷新的合資工廠,生產(chǎn)18650圓柱形電池,2017年下半年投產(chǎn),2017年產(chǎn)能可達(dá)1億支。

 

LG化學(xué):揚(yáng)長(zhǎng)避短,打造軟包龍頭企業(yè)

 

LG化學(xué)隸屬于韓國(guó)三大集團(tuán)之—LG集團(tuán),自1947年成立以來(lái)在半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,LG化學(xué)通過(guò)不斷的革新和研究開(kāi)發(fā)活動(dòng),成長(zhǎng)為領(lǐng)導(dǎo)韓國(guó)化學(xué)工業(yè)的韓國(guó)*大的綜合化學(xué)公司。


1998年,LG化學(xué)正式開(kāi)始研發(fā)鋰離子電池,憑借自身數(shù)十年材料生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗(yàn),LG化學(xué)在開(kāi)發(fā)鋰電池的時(shí)候有產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的優(yōu)勢(shì),可以將正負(fù)極材料,隔離膜等方面都有獨(dú)到的技術(shù),**時(shí)間導(dǎo)入到它的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,直接反映到電芯研發(fā)環(huán)節(jié)擁有獨(dú)特的技術(shù)。


目前,LG化學(xué)可以從Cell、模塊、BMS、Pack開(kāi)發(fā)到技術(shù)支持,提供與動(dòng)力電池相關(guān)的全部產(chǎn)品組合。過(guò)去幾年,LG化學(xué)動(dòng)力電池業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入逐年增長(zhǎng),2016年動(dòng)力電池出貨量達(dá)到7.3GWh。

 

2009年,LG化學(xué)正式進(jìn)入動(dòng)力電池市場(chǎng),與韓國(guó)現(xiàn)代起亞合作,首次將鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用于商用混合動(dòng)力車。此后,LG化學(xué)先后和通用、雷諾、福特、沃爾沃等國(guó)際定將廠商展開(kāi)合作,成為動(dòng)力電池主流三大供應(yīng)廠商之一。

 

在技術(shù)上,LG化學(xué)正極采用的主要是三元NCM材料,在電池包裝方面,LG化學(xué)大部分采用疊片式軟包設(shè)計(jì),是海內(nèi)外公認(rèn)的軟包龍頭企業(yè)。軟包鋰電池所用的關(guān)鍵材料——正極材料、負(fù)極材料及隔膜——與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大,*大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復(fù)合膜),這是軟包鋰電池中*關(guān)鍵、技術(shù)難度*高的材料。

 

軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢(shì)。

 

(1)安全性能好,軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝,發(fā)生安全問(wèn)題時(shí),軟包電池一般會(huì)鼓氣裂開(kāi),不會(huì)爆炸。

 

(2)重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%,較鋁殼鋰電池輕20%。

 

(3)內(nèi)阻小,軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小,可以極大的降低電池的自耗電。

 

(4)循環(huán)性能好,軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng),100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%~7%。

 

(5)設(shè)計(jì)靈活,外形可變?nèi)我庑螤?,可以更薄,可根?jù)客戶的需求定制,開(kāi)發(fā)新的電芯型號(hào)。


軟包電池的不足之處是一致性較差,成本較高,容易發(fā)生漏液,技術(shù)門檻高。

 

LG化學(xué)在韓國(guó)、美國(guó)、歐洲和中國(guó)均設(shè)有動(dòng)力電池工廠。四個(gè)動(dòng)力電池生產(chǎn)基地分別位于中國(guó)南京,韓國(guó)吳倉(cāng),美國(guó)霍蘭德,波蘭弗羅茨瓦夫。


LG化學(xué)南京工廠是其繼韓國(guó)梧倉(cāng)工廠、美國(guó)霍蘭德工廠之后的全球第三個(gè)汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)基地,也將是LG化學(xué)全球*重要的動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。LG化學(xué)計(jì)劃將汽車動(dòng)力電池的產(chǎn)能,從2016年滿足全球5萬(wàn)輛電動(dòng)汽車,增加到2020年滿足20萬(wàn)輛電動(dòng)汽車,即增長(zhǎng)到原來(lái)4倍。而這個(gè)計(jì)劃的核心,就是南京新能源汽車電池基地。

 

三星SDI:后發(fā)制人,躋身方形電池龍頭

 

三星SDI(中國(guó))是指中國(guó)三星的顯像管生產(chǎn)部門,由于顯示技術(shù)液晶化,目前轉(zhuǎn)行生產(chǎn)鋰電池包(batterypack),主要應(yīng)用于筆記本等移動(dòng)設(shè)備。2000年,三星SDI開(kāi)始進(jìn)軍動(dòng)力電池領(lǐng)域。


2015年5月,三星SDI100%收購(gòu)MagnaSteyr從事電池業(yè)務(wù)的子公司MSBS(MagnaSteyrBatterySystemsGmbH&CoOG),從此三星SDI構(gòu)建立起從電池單元、模塊到電池組完整的電動(dòng)汽車電池業(yè)務(wù)體系。


在全球小型消費(fèi)鋰電池市場(chǎng)中,三星SDI獨(dú)占鰲頭。但在動(dòng)力電池領(lǐng)域,相比松下和LG化學(xué),三星SDI無(wú)論營(yíng)業(yè)收入還是動(dòng)力電池出貨量都顯得稍遜一籌。

 

2008年,三星SDI和博世合資成立了動(dòng)力電池公司SBLimotive。2009年,寶馬推出了純電動(dòng)汽車Megacity,SBLimotive成為Megacity動(dòng)力電池供貨商,為三星SDI打開(kāi)了動(dòng)力電池市場(chǎng)。


2014年7月,三星SDI與寶馬簽訂電動(dòng)汽車電池?cái)U(kuò)大供貨及共同開(kāi)發(fā)新一代電池材料的諒解備忘錄,進(jìn)一步鞏固了三星SDI與寶馬在動(dòng)力電池上的伙伴關(guān)系。


目前,三星SDI已被選為30多個(gè)汽車電氣化項(xiàng)目的核心的電池供應(yīng)商,并且項(xiàng)目數(shù)量在不斷增加。首次安裝三星SDI電池的汽車有Fiat500e(純電動(dòng)汽車),寶馬i3(純電動(dòng)汽車),寶馬i8(插電式混合動(dòng)力車)以及許多OEM廠商的其他車型。

 

與松下、LG化學(xué)不同,三星SDI動(dòng)力電池封裝形式以方形為主,同時(shí)積極跟進(jìn)21700電池的生產(chǎn),正極材料主要采用三元NCM和NCA材料。


方形硬殼電池能夠生產(chǎn)大容量單體電池。此外,方形電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料,內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝,對(duì)電芯的保護(hù)作用**于鋁塑膜電池(即軟包電池),電芯安全性相對(duì)圓柱型電池也有了較大改善。


方形電池的不足之處在與型號(hào)太多,工藝難以統(tǒng)一。

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