电子发烧友网报道(文/吴子鹏)近日,宁德时代首席科学家吴凯分享了该公司麒麟电池的相关进展,其中电池密度一项数据引发关注,基于三元高镍打造的麒麟电池能量密度高达250Wh/kg,比松下为特斯拉打造的4680电池还要高13%。
图源:宁德时代
过往,国产动力电池更多是比拼装机量,现在终于要开始比产品参数了。
杀出“围猎圈”的中国动力电池
中国有句老话是“三十年河东,三十年河西”,这句话很是适合用来形容中国动力电池产业。
动力电池是新能源汽车的核心部件,也是目前成本占比最高的零部件,达到了40%左右。作为新能源汽车“三大件”之一,动力电池的性能决定了新能源汽车的续航里程以及安全性和经济性。
1996年,日产成功研发世界上第一辆搭载圆柱形锂离子电池的电动车Prairie Joy EV,搭载锂离子电池的汽车正式登上历史舞台。此时中国汽车产业还在大力发展合资汽车,比亚迪也只是刚刚成立1年的时间,国内的动力电池产业还没有影儿呢。
不过,如果你仅凭这个就评论中国新能源汽车产业落后很多年,倒是也不能这么论。因为全球范围内真正开始关注新能源汽车产业还是在2010年前后,特斯拉Roadster搭载松下的18650电池算是正式拉开新能源汽车全球发展的大幕。
2010年这个时间点才是评定我国新能源汽车和动力电池产业与全球先进水平差距的时候,这一年中国政府开始扶持新能源汽车发展,动力电池也随之受惠。不过,我们要注意的是,这个时候国内的动力电池产业才刚刚启动,松下的18650电池已经是大规模量产的产品了,这个才是真实的差距。
2010年时,宁德时代还没有成立。根据相关调研数据,2010年比亚迪等一众国产厂商在动力电池的成品率仅为60%,松下和LG化学等日韩巨头则是90%以上,并且日韩巨头在三元锂电池方面已经形成了完备的测试流程,产品安全属性更高,能量密度也是处于领先地位。因此,上汽、一汽和长安等公司的订单只能给日韩巨头来做,国内企业捣腾的磷酸铁锂还上不得席面,这个也是真实的差距。
并且,这个时候的国产动力电池产业还遇到了全球范围内的“专利流氓”——魁北克水电,1000万美元的专利入门费用足以压死当时所有的国内动力电池企业。对付这种国际范围的“专利流氓”,只靠一两个企业是无力的,于是政府部门出手。国家专利复审委员会于2011年宣告魁北克水电的111项权利要求全部无效。
2011年到2015年是国产动力电池厂商在日韩巨头围剿中求生的时间段,三星SDI和LG化学在国内建厂之后,主动开启了价格战,最惨烈的时候,动力电池的出厂价格为1元/Wh,低于当时的成本价2.5元/Wh。
看着是不是很熟悉,没错,这就是三星和SK海力士等内存大厂在存储产业惯用的伎俩,先把对手耗死,然后再谈赚钱的事情。
这是继魁北克水电专利围猎之后,国内动力电池厂商面临的第二个生死劫,又是一个刚刚起步的企业无法独自面对的大劫。在当时,市场统计数据显示,三星SDI和LG化学两家就占据着国内60%的动力电池市场份额。
2015-2016年,为了能够让刚起步的国产动力电池汽车免遭两家韩国企业的“屠杀”,工信部出台了动力电池“白名单”,要求整车厂如果想要拿到政府的补贴,必须使用“白名单”上的企业提供的动力电池。这是一个有特殊历史使命的政策,将国产新能源汽车和国产动力电池深度绑定在一起,且指向性非常明确地将三星SDI和LG化学剔除了。
这份“白名单”有巨大的作用,从国内市场来看,根据中商产业研究院的统计数据,2018年国内动力电池装机量前十的企业全部为国内企业,宁德时代、比亚迪和国轩高科位列前三。在全球范围内,宁德时代成为全球装机量第一名,市占比达到了25.4%,比亚迪则以12.5%的市占比位列全球第三。
看到这些数据,如果你觉得国产动力电池已经领跑全球了就有点操之过急了。因为,这样的数据是在工信部“白名单”帮助下取得的。2019年6月,国内动力电池“白名单”正式取消,LG化学开始了强势反扑。
虽然2019年和2020年宁德时代都是全球装机量的第一名,但LG化学反扑的势头还是很猛的,在2020年上半年LG化学在全球的占比是高于宁德时代的,只是后来官司缠身加上召回赔偿等问题分心了,被宁德时代挑落马下。
到了2021年,宁德时代在市占比方面的领先优势已经很明显了,比LG化学和松下的市占比总和还要多。
不过,从国产特斯拉的车型布局能够看出,国产动力电池在高性能版本车型里还有提高的余地。
国产动力电池的参数领先
动力电池的核心指标包括总能量、能量密度、安全性、充放电倍率、循环寿命和可靠性等。当谈论这个时候,就已经进入到了动力电池最最核心的战场了,谁能够在这些参数上胜出,谁就将成为未来全球动力电池市场的绝对王者。
国际厂商方面,松下的4680电池将成为后续主流,也是技术代表。特斯拉CEO马斯克将松下4680电池定义为“革命性的突破”。
4680电池全称为4680型无极耳电池,采用高镍正极+硅碳负极材料,与现有的18650和2170电池相比,它的特点是体积更大。4680电池有很多突出的优点,包括能量密度是传统电池的5倍,输出容量是传统电池的6倍,在相同电池体积下,4680电池包能够提供额外16%-20%的续航。在安全性方面,4680电池散热能力更强,电池的循环寿命更长。
图源:特斯拉
除了性能,4680电池还有一个优势是成本优势,由于单体更大,相同体积的电池包需要的电池数量更少,能够做到14%的成本下降。
4680电池被称为圆柱形电池的终极形态,是圆柱形电池厂商最后争夺的战略高地。根据相关报道,除了松下在加快、加大4680电池的生产,三星SDI和LG化学也具备了生产4680电池的能力。国内厂商方面,比克电池也已经发布了相关产品,亿纬锂能的相关项目已经开始投建。
在这方面,一直主做方形电池的宁德时代略显慢了一些,该公司表示可能会在2024年开始量产4680电池。
不过,动力电池的形态并不是只有圆柱形一种,其他形态主要做的好一样能够赢得市场。
比如宁德时代的麒麟电池,也就是该公司即将推出的CTP3.0电池包。宁德时代首席科学家吴凯表示,麒麟电池采用宁德时代第三代CTP技术,在相同的电化学体系、电池包尺寸下,三元高镍版麒麟电池的能量密度比4680大圆柱电池高出13%,理论续航的里程数会更高。
根据宁德时代官网信息,从第一代CTP到最新的第三代麒麟电池,电池包体积利用率从55%提升到67%。三元体系的麒麟电池系统能量密度可达250Wh/kg,磷酸铁锂体系可达160Wh/kg。
麒麟电池通过使用水冷钣大幅提升了安全性,通过降低相邻两块电芯的热传导效率,能够避免系统热失控的情况。新能源汽车爆燃事故,基本都是从电池包热失控开始的。
另外,我们注意到,由于标准续航版Model 3和Model Y在磷酸铁锂方面吃到甜头,马斯克的想法是后续在全球范围内推广搭载磷酸铁锂电池的Model 3和Model Y,而凭借刀片电池出色的性能,比亚迪有望成为供应商之一。
当然,动力电池发展到现在还没有最终定义,没有说哪一种技术是最好的,最适合这个行业的,技术创新在高动态地进行着。而在这方面,国产动力电池厂商在完成突围战之后剩下的企业都具有了一定的规模,除了宁德时代和比亚迪还有四家在全球前十的榜单中(2021年榜单),更容易量变产生质变,出现更多诸如麒麟电池和刀片电池这样的领先产品。
结语
2021年,宁德时代在动力电池领域的全球装机量达到96.7GWh,全球前十名装机量的296.8 GWh中有144.6 GWh来自中国动力电池企业,占比达48.7%。这背后当然是中国作为全球最大新能源汽车市场在支撑,但是从特斯拉的动态就能够看出,国产动力电池在全球的话语权开始逐渐增强,除了量大,我们的技术也开在靠近前沿和打造前沿,随着更多如宁德时代麒麟电池的产品面市,国产动力电池将全面进入高质量领跑阶段。-
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