【太阳集团娱乐网址】中日韩争锋固体电池等新
分类:技术文章

太阳集团娱乐网址 1

《日本经济新闻》中文版报道,被视为新一代电池头号种子的“全固体电池”有了向生活和产业普及的可能性。全固体电池被认为能用在纯电动汽车作为锂离子电池的替代品而受到期待,日企希望在与中韩企业的电池开发竞争中卷土重来。
为此,相关企业正在竞相加速开发,可能会率先应用到家电领域。日本电子零部件企业太阳诱电计划到2020年前后将实现数厘米见方大小的全固体电池的实用化,有望用于智能手表等。此外,村田制作所正在开发厚度为50微米的产品,力争用于隐形眼镜等可穿戴设备领域。
围绕全固体电池的开发竞争已扩大至全球,由于全固体电池可延长车辆续航距离、缩短充电时间,除了韩国三星SDI和LG化学正在推进面向纯电动汽车等的电池开发外,各国企业也加入进来。丰田力争到2020年代前半段达到实用化,德国大众也计划到2025年前后完成量产体制,但目前双方均未达到能够出货的阶段。
日企在工业材料、加工技术等产品制造领域积累了雄厚经验,在电池领域,也具备领导技术开发的潜在实力。例如,索尼全球首次实现锂电池实用化。不过,随着制造技术普及,日企被中国和韩国企业夺走了市场份额。
据称在纯电动汽车用电池领域,中国宁德时代新能源科技的出货量2017年超过松下,跃居全球首位。全固体电池带来的电池市场更新换代将成为日企卷土重来的机遇。

电工电气网】讯

在过去几年中国新能源汽车蓬勃发展的过程中,中国动力电池产业随之兴起,不过,外资动力电池在中国市场虽也有配套,但却一直没形成规模。随着政策环境的日益宽松,曾经在中国市场争相布局却又遭遇困境的外资动力电池企业,如今又有卷土重来之势。

在财政补贴退坡+双积分政策的影响下,我国新能源汽车产业将迎来新一轮变革。这意味着,动力电池产业的竞争加剧,倒逼企业把主要精力放在提升技术标准上。同样,企业对电池材料的选择将更加审慎,包括21700圆柱电池、622和811高镍三元电池等一批新技术正在崛起。

不久前,工信部网站发布的第318批机动车企业和产品公告显示,重庆金康瑞驰牌纯电动轿车和东风雷诺风诺牌纯电动轿车位列其中。它们的动力电池单体供应商分别是三星电池有限公司和南京乐金化学新能源电池有限公司。曾经与“白名单”无缘的外资动力电池如今也入选其中。

动力电池恰逢灿烂时代也受罪

可以清晰地看到,未来我国动力电池行业的限制门槛将逐步被打破,中外资企业将处于同样的竞争环境中。而在全球,各动力电池企业早已展开了较量。未来,谁将保持领先优势?在同等竞争环境下,我国崛起的动力电池企业能否高枕无忧?分析这些问题,需要了解各家企业的发展策略、技术路线,甚或全球产业布局。

随着全球新能源汽车市场放量,动力电池的需求量将再次井喷。幸运的是,我国在动力电池方面进入较早,技术和市场都有一定的积累,为产业打下良好基础。从2017年上半年全球动力电池厂商的出货量便可看出,前十家企业中,有六家国内自主品牌企业上榜。其中,仅次于松下,宁德时代、沃特玛、比亚迪分列第二、三、四位,上榜的还有国轩高科、孚能科技和力神。可以预见,按照国家计划“到2020年纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆”,中国动力电池企业将持续进入全球产业链,迎来全球动力电池产业的“中国时代”。

高比能量是发展共识

目前在网传的补贴草案中,电池能量密度的技术门槛将从90Wh/kg提高到95Wh/kg。这样一来,车企需要更换电池,几家主流电池厂的订单量随之增多。无论产业前景,还是现阶段的市场需求,动力电池企业的日子都让人艳羡。

当前,我国制定的动力电池发展目标与日韩企业大致相当,都在追求高比能量。行业的共识是:动力电池能量密度越高,续驶里程越长。

然而,事情并没有想象得那么简单。一位业内人士告诉笔者,电池圈里流行一句话:“材料最舒服,车企有补贴,电池最难受。”

在我国,《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。如今,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到240Wh/kg,2019年将会推出单体能量密度达到280Wh/kg以上的NCM811电池,并计划在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。

桑顿新能源在接受调研时表示,财政补贴退坡后,对桑顿新能源的影响在于两方面。一是成本,整车厂要求电池厂家的价格降低35%-40%,上游原材料价格持续看涨,导致成本大大增加,公司利润被大大压缩;二是技术门槛,由于补贴政策改变,公司去年上的公告全部作废,今年上半年重新上公告。

相比而言,目前三星SDI第3代动力电池的能量密度为550Wh/L,且已经实现量产。按照三星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以达到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,能量密度分别可以达到700Wh/L和800Wh/L,预计分别在2021——2022年和2023年以后量产。

“其他的电池厂家也有同样的问题,这是2017年上半年我国新能源商用车总销量同比去年上半年下降37.6%的原因之一。”桑顿新能源认为。

2018年,LG化学已实现NCM811电池小批量生产,2020年LG化学还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%。

整理近期的主流电池厂公开发言,比亚迪、沃特玛都强调了原材料价格对降成本的影响,希望原材料价格,尤其是正极材料价格未来保持稳定。为了确保上游原材料供给,沃特玛收购了澳洲锂矿企业Altura的部分股权,以应对上游材料的涨价风险。

在日本,目前松下生产的镍钴铝材料18650电池单体能量密度最高达到250Wh/kg。此外,特斯拉Model 3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,这是与松下联合开发的电池。

分析机构凹凸智行CE0李俊强做出整体判断:财政补贴进一步下降导致上游整车企业成本压力上传,电池行业整体利润空间将会继续受到挤压;竞争格局出现强者恒强的局面,具有技术、规模、客户优势的企业将进一步吞噬市场份额;政策对电池提出的高能量密度要求,将使三元电池市场进一步扩大,高镍三元材料将会迎来利润爆发,具有高镍三元量产能力的企业将会受益,同时惠及三元材料的前驱体供应商;三元电池的市场占比的提升将促使湿法涂覆隔膜的市场占有率进一步提升,干法隔膜的市场空间将会受到挤压。

总体来看,各家企业在提高能量密度的路上,不约而同地把目光瞄向了三元体系,高镍化成为共识。在这一过程中,镍钴锰或者NCA成为提升能量密度的法宝,电池类型也从NCM523发展到NCM622,如今NCM811电池也已实现量产。不过,尽管各大企业对高比能量的发展路线有了一致认识,但在这一竞赛中暂时也分出了高低。目前,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,处于垫底位置。

高开低走还是持续走高?

策略各有千秋 高下还未有定论

尽管电池企业看重原材料价格,担心影响企业发展。但是在李俊强看来,企业要形成具备全球竞争的实力,首先是先进的技术,其次是优质的产能,接下来依次是优质的客户、强大的产业链资本支撑、稳定的原材料供给、对市场与政策的预判等。

目前,与行业普遍追求动力电池的高比能量不同的是,各企业在发展路线上并不统一,规格或型式呈现多样化,方形、圆柱、软包电池齐头并进,分别被不同企业青睐。

其实,从电池能量密度和产能规模能够看出动力电池企业的能力高低。以磷酸铁锂电池为代表的比亚迪一直是国内出货量排名前两位的电池厂。截止今年年底,比亚迪电池的产能将达到16GWh,其中三元电池产能6GWh,磷酸铁锂电池10GWh,2018年比亚迪欲在青海扩充10GWh三元电池的产能。从目前新款K9新能源客车来看,其磷酸铁锂电池能量密度可达到160 Wh/kg,从插电式混合动力车型宋DM来看,其三元锂电池的能量密度有望达到190Wh/kg。

01

不过意识到全球新能源汽车需求量增长,比亚迪准备分拆电池业务,成立单独电池平台。值得一提的是,比亚迪今年终于松口,亲自破除自建的藩篱,提出由原来内部供货向市场开放,自主品牌也将换装三元锂电池。

LG化学和SKI以软包电池为主。分析来看,软包电池有较好的安全性,在发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,但不会发生爆炸。此外,软包电池的优点还包括重量轻,比等容量铝壳锂电池轻10%——20%;内阻小、循环性能好、设计比较灵活,可根据客户的需求定制。当然,软包电池缺点也很明显:一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛也比较高。

以磷酸铁锂技术路线为主的企业,还有沃特玛。在坚瑞沃能11月16日发布的投资者关系活动记录中,技术路线方面,沃特玛以磷酸铁锂为主,技术储备是三元锂电技术和全固态高能量电池,目前单体能量密度是145Wh/kg,未来目标是160Wh/kg。同时,坚瑞沃能表示,沃特玛已在今年进入乘用车领域,正在设计一款乘用车专用底盘,做到把底盘电池化,预计搭载这款电池底盘的乘用车在明年上市。

02

近几年追赶比亚迪并实现反超的宁德时代,由于处于缄默期对外信息不多。11月10日,宁德时代公布,拟募集资金131.2亿元,投资宁德时代湖西锂离子动力电池生产基地项目、宁德时代动力及储能电池研发项目。产品主要包括动力电池电芯、模组及电池包。该项目将建成24条生产线,共计年产能24GWh动力电池产品。

三星SDI和宁德时代主打产品则是方形电池。方形电池也有非常明显的优势: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。同时,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。但目前方形电池的型号较多,工艺难以统一,这是难以克服的缺点。

据称,宁德时代计划到2020年将电池产能增加到目前的6倍,达到50GWh,超过特斯拉在内华达建设的超级工厂。

03

对于李俊强预判的“三元电池走强”,尤其是高镍三元材料的应用,其实多数企业都在攻克622、811的技术难点。

与其他企业大多采用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。相比较而言,圆柱形电池的生产工艺成熟,良品率高,可以统一规格型号,且整体显现出成本优势。但NCA正极材料在充放电过程中容易产生气体,从而带来安全隐患,因此,需要配备热管理系统。另外,模组以及PACK集成难度也较大,能量密度利用率较低。

在调研中,桑顿新能源具有高能量密度(三元高能量密度和LFP高能量密度)、高功率及快充(三元快充和LFP快充)等多条技术路线。在常规锂离子电池体系方面,2018年桑顿新能源计划通过高镍三元正极材料、耐高温陶瓷/聚合物涂层隔膜及硅碳负极体系开发出260Wh/kg动力电池,并在同年7月份前实现量产;在新型锂电池体系方面,将投入大量的人力、物力及财力研发锂硫电池(≥350Wh/kg)和全固态锂电(≥300Wh/kg)。

从动力电池的构造来看,电芯只是基本单元,需要成组后才能发挥效能。目前来看,各不同类型的电池成组效率有较大区别。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较低,目前能量密度转化率约为80%;三星SDI与宁德时代主推的方形电芯成组效率最高,电芯至模组的能量密度转换效率可高达90%;松下为特斯拉供应的电池,不同的车型采用不同的规格,成组效率不尽相同。如特斯拉Model 3有两种规格模组,能量密度转化效率高达84%;Model X能量集成效率仅为60.41%;Model 3能量集成效率也只有64.2%。总体来看,方形电池的成组效率最高,圆柱电池则最低。

在国轩高科第七届科技创新大会上,国轩高科工程研究院常务副院长杨续来介绍,2017年,国轩高科顺利实现6000吨高容量磷酸铁锂产线和3000吨622三元材料自动化产线的投产;搭配公司50Ah三元电芯,采取轻量化设计的乘用车PACK,成组系数已经达到68%。预计在2020年,国轩高科将实现单体能量密度300Wh/kg、系统200Wh/kg的电芯产品的研发生产。

除此外,循环寿命也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以达到1500次,松下的18650电芯循环寿命约为500——1000次。宁德时代的523体系动力电池电芯循环寿命可以达到1800次,与韩国企业的产品寿命指标比较接近。总体来看,中韩电池的循环寿命处在同一层级上,松下电池的循环寿命偏低。

未来锂硫电池≥350Wh/kg,全固态锂电≥300Wh/kg 2018年3月份三期项目竣工投产,建成中南地区规模最大、产业链最齐全的锂电产业基地。

未来,在不同策略指引下,各企业必将展开一场激战,孰优孰劣还需市场给出答案。

不可否认,受政策和市场刺激,去年全国多出了200多家电池厂,各家都在上量,造成了产能过剩的局面。老牌电池厂天津力神在利润亏损、负债增加的情形下,仍然扩大产能。“不能因为亏损就不做事情了”。这是总裁秦兴才在企业震荡下的表态:“从国家层面来说,要打造真正能参与国际竞争的企业,力神也要尽快脱颖而出。”

争抢整车配套 稳定阵地是一大考验

尽管力神出现震荡,但从上半年成绩来看,其依然进入全球前十。这可能就是李俊强所说的“强者恒强局面”的开端。国轩高科董事长李缜也强调:“凭几项技术,就能跻身新能源行业的企业发展道路是行不通的。”

动力电池竞争趋于激烈的原因莫过于争夺配套用户。目前,全球领先的电池企业基本已把配套版图瓜分完毕。

面对逐步退出的国家补贴和日益激烈的竞争,动力电池企业应该怎样决胜千里?

01

桑顿新能源负责人表示:“提质降价是整个动力电池行业不可避免、必须解决的困难。对策主要可以用十二个字概括,深研发、强管理、全覆盖、成体系。”

松下动力电池的核心客户是特斯拉,凭借特斯拉销量的不断攀升,松下电池的产销量也不断增长。除此外,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,欧洲客户4家,美国客户2家。同时,松下在美国和中国分别建立了电池生产工厂,以就近为用户提供配套服务。

其中,“成体系”指的是桑顿新能源正致力于构建完整的锂电池生态链。目前桑顿新能源已经初步建成了材料前驱体、正极材料、电芯、模组、pack系统、电池管理系统、电池云平台管理、退役电池梯次利用、废旧电池回收再生的全产业价值链。据悉,到明年3月份三期项目竣工投产,将成为中南地区规模最大、产业链最齐全的锂电产业基地。

02

LG化学则牵手现代、起亚等企业,其核心客户还包括通用、雷诺、沃尔沃、CTT等,主要配套车型有雪佛兰Bolt、沃蓝达、雷诺Zoe等。目前,LG化学的生产工厂分别设在韩国、中国、美国和波兰。设在韩国的工厂可以满足韩国企业需要并负责调控全球市场订单,在中国设厂则瞄准的是中国庞大的电池需求市场,在美国设厂则主要是为供应美国车企通用、福特等,此外,波兰是LG化学在欧洲的首个大型动力电池生产基地。

03

相比较而言,三星SDI的合作伙伴比较多,它是30多款电动车型的核心电池供应商。核心客户包括宝马、大众、马恒达、Lucid Motors 等。同时,三星SDI 在韩国、中国、美国、匈牙利及奥地利等地都建立了汽车动力电池工厂,分别瞄向经济最发达,或者最有活力的地区。

04

在争夺配套企业的比赛中,宁德时代并不输于任何一家日韩企业。在去年的广州车展上,23个汽车品牌的40多款车搭载宁德时代电池。近年来,宁德时代加快了市场开拓步伐,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展开了合作。此外,宁德时代的核心客户不限于国内企业,宝马和大众也向宁德时代伸出了橄榄枝。

总体而言,目前全球配套资源已基本被抢夺完毕,而在这场竞争中,如何稳定版图,甚或划定更大的版图依赖于企业未来的战略布局。另外,随着日韩企业加快布局中国市场,以宁德时代为代表的中国动力电池企业怎样巩固自己的阵地对企业来说也是一大考验。

盈利能力高低不同

“跑马圈地”后,动力电池企业的盈利情况便开始备受关注。因为盈利能力反映出企业的生产管理水平,也对企业未来的发展有着直接的影响。

2月4日,松下发布2019财年三季报,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收将达到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下降,其中贡献公司利润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%,在总营收中占比达到23.1%。预计2019年LG化学能源解决方案业务营收将达到10万亿韩元,占比提升至31%。能源解决方案业务是LG化学财报的亮点,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%。

宁德时代披露的2018年度业绩快报显示,公司2018年实现营业总收入296.1亿元,同比增长48.08%;实现归属于上市公司股东的净利润35.8亿元,同比下降7.71%;扣除非经常性损益后归属于上市公司股东的净利润31.1亿元,同比增长30.95%。

总体来看,全球主流动力电池企业营收水平相对比较理想,这也对企业后续的布局带来利好。

争分夺秒抢夺未来技术制高点

如今,动力电池领域的竞争越来越激烈,各企业为了保持自身优势,朝着既定目标纷纷加大了研发力度,以掌握未来技术的制高点。

按照规划,LG化学未来将从622电池向70%镍、10%钴和20%锰的配比方向发展,即研发712电池。未来的发展目标则是通过向NCM添加氧化铝,使镍含量接近90%,钴含量低于10%,即研发NCMA电池。目前,LG化学712型电池正在积极开发中,会在2——3年内进行大规模生产。此外,LG化学研发生产的NCM811正极材料更适用于圆柱电池,未来也会大量用于电动公交车。

锂离子在充放电过程中,容易在NCA表面形成残留,影响使用寿命。针对这一难题,目前三星SDI正在进行新材料的配比开发,未来会采用NCA材料,通过在NCA表面做一层金属涂布的做法,减少残留,提高动力电池的使用寿命。

当下,松下已开发出镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等锂电池,并已为企业配套。在产品开发中,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”等技术提高安全性。

目前,宁德时代的电池正极材料选用的NCM523,在2019年底有望量产NCM811体系电池。正极材料除了往高镍方向发展外,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,宁德时代新能源科技有限公司副总裁、首席科学家吴凯介绍了宁德时代的发展思路:到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;电解液通过优化配方并添加新型添加剂,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。

整车企业杀入 竞争更趋激烈

除了动力电池企业之间的竞争外,整车企业也开始觊觎这一领域。

在中国,除了宁德时代,比亚迪也收割了不少市场;在欧洲,德国汽车企业积极响应欧盟倡议。大众将在德国萨尔茨吉特建造新电池厂,投资100亿欧元;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,这一高压电池工厂正式投产后,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。

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年投产后产能达35GWh。有资料显示,特斯拉在必要时将把电池产能扩大到150GWh。

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,市场竞争日趋激烈,我国电池企业的洗牌在所难免。

本文由太阳集团娱乐网址发布于技术文章,转载请注明出处:【太阳集团娱乐网址】中日韩争锋固体电池等新

上一篇:【太阳集团娱乐网址】2023年满世界储能电瓶规模 下一篇:没有了
猜你喜欢
热门排行
精彩图文