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如何公正评价国内动力电池电芯技术水平?

导读: 本文将以三元电池为例,依照方壳、圆柱和软包三种封装体系,参照部分人物观点,不放卫星,以能量密度为标准分析一下国内动力电池企业的现有技术水平。

在保证安全性的前提下,提升能量密度、降低生产成本、提高产品一致性,是动力电池行业内广泛关注的话题。生产成本曲线在不断波动,产品一致性也不好量化,若要评价动力电池企业的技术水平,对比电芯的能量密度则是最直观的方法。

本文就以三元电池为例,依照方壳、圆柱和软包三种封装体系,参照部分人物观点,不放卫星,以能量密度为标准分析一下国内动力电池企业的现有技术水平。

如何公正评价国内动力电池电芯技术水平?

方壳:宁德时代和比亚迪,也许并不落后

官方数据显示,宁德时代现阶段方壳电芯的能量密度已经到达了240Wh/kg,技术规划是在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。

通过811三元正极+硅/碳混合负极提高能量密度的同时,循环、高温性能、成本啊、安全性等都要做出牺牲,同时生产工艺和环境要求也相对苛刻。知情人士向第一电动网透露,2017年宁德时代大批量供货的方壳电芯能量密度在190~210Wh/kg之间,2018年很可能提升至了210~230Wh/kg。

早在2017年初,宁德时代就开启了“新一代锂离子动力电池产业化技术开发”项目,研发高镍三元材料为正极、硅碳复合物为负极的锂离子动力电池。2017年,宁德时代的总产能为17.09Gwh,而刚刚公布的新版招股书中显示,当湖西锂离子动力电池生产基地项目达产后,宁德时代将新增产能24GWh,总产能将达到41.09 GWh。

而比亚迪内部人士爆料称,现阶段比亚迪大规模量产电芯的能量密度为220Wh/kg,目标也是在2020年之前实现300Wh/kg。如今,比亚迪动力电池的总共产能为16GWh,其中磷酸铁锂电池占9GWh,三元锂电池占7GWh。

国际上,方壳电芯也是三星SDI的主力产品。2017年三星SDI株式会社副社长郑世雄曾公开表示,三星SDI动力电池能量密度目前为250Wh/kg,并预计在2023年达到350Wh/kg的目标。也许在2017年三星真的已经实现了250Wh/kg方壳电芯的大规模量产,但据测可能用的是NCA三元正极材料。

方壳电池种类众多,根据客户要求,电池企业可以在容量、形状和尺寸等方面进行量身定制。考虑到正负极材料配方的差异,因此同规格的方壳电芯之间的能量密度才更具可比性。国内外方壳动力电池龙头企业在电芯能量密度上的差距或许很小,也许单从这一技术条件上看,中国可能并没有落后太多。

圆柱:比克能超越松下吗?

作为国内为数不多的专注于圆柱动力电池的企业,比克向第一电动网表示,其2.75Ah动力电池电芯(18650)能量密度已经达到240Wh/Kg,并计划在2020年实现300Wh/kg。

同时,比克也致力于研发高能量比的21700圆柱动力电池电芯。官方透露,相较于18650产品,比克21700的单体能量密度提升35%(到达324 Wh/kg的水平?),目前已具备量产能力,预计在2018年能实现大批量生产。

比克在深圳和郑州的两大生产基地,总年产能达8GWh;2018年,产能将扩大至达12GWh;预计到2020年,比克的总年产能将达到20GWh。

按照2017年特斯拉公布的信息来看,松下量产的NCA 18650圆柱动力电池单体能量密度在250Wh/kg左右,而21700单体能量密度则已经到达了300Wh/kg。如果比克能够在2018量产21700圆柱电池的话,其能量密度可以超越了松下2017年的水平,高出近8%。

这是真的吗?2018年松下还没有公开发表过最新的商业化技术进展,如果比克真的能实现2018年量产324 Wh/kg的圆柱电芯的话,那么这就可能会成为世界上能量密度最高的量产动力电池了。

软包:也许更具有科研意义

软包,相对于硬壳(方壳、圆柱),是电池一种常见的封装方式,因此和圆柱、方形并列相称。

天能的量产软包电芯能量密度已经达到230Wh/kg/kg,2018年底将推出250~260Wh/kg的产品。目前天能的软包动力电池产能为2.5GWh~3GWh,2019年将扩充到8GWh左右,新增产能全部为三元软包路线。

卡耐新能源目前量产供应的电芯能量密度是220Wh/kg,2018年的产品将达到250Wh/kg。截止2017年底,卡耐新能总产能2GWh,2018年底将扩展到6GWh。

国轩高科在投资者关系活动记录中也披露,公司承接国家科技部300Wh/kg高能量密度重大科技专项目前进展顺利,已开发出三元811软包电芯,能量密度到达302Wh/kg,目前已开始建设相关产品中试线,计划2019年开始建设产线。

北京科易动力科技有限公司总经理田硕分析,承担科技部重大专项动力电池电芯项目研究企业选择三元软包有自身的原因。“要完成300Wh/kg的电芯,肯定软包比方壳容易多了。”

软包电芯机械强度差,成组队工艺和热管理匹配要求较高,对于整车企业的BMS设计有一定挑战性,而且部分核心零部件还没有国产,不过随着产业链的成熟,300Wh/kg高能量密度软包电芯大规模国产化的前景值也得期待。

放卫星比干实事容易

尽管各大电池企业都有自己的主力产品,但是在研发方面,针对方壳、圆柱和软包这三种不同体系的电池,企业都会有不同程度的涉及。没有谁会吊死在一棵树上,也许现阶段市场决定了企业主推的产品类型,但是长期来讲,还不会有唯一的技术路线。

如今的动力电池行业,资本注入、企业并购等新闻层出不穷,各种电池概念和实验室突破接连不断,诸如《充电1分钟续航800km》的新闻频繁刷屏。抛开商业化谈技术都是耍流氓,各个技术路线都有自身的优缺点,最终还是企业各擅所能,市场选择,产品说话。

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