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電池知識(shí)

三元鋰電池體系最大的掣肘問題是什么?該如何解決這些問題?

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-05-18 12:50    點(diǎn)擊量:

12月5日,“明年,比亞迪所有乘用車部分都將使用三元電池!”消息釋出,讓三元電池再上風(fēng)口。

 

比亞迪換裝三元電池,力爭(zhēng)成為下一個(gè)百年老店

 

12月5日,比亞迪發(fā)布投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表,透露出三個(gè)重要信息:

 

①總產(chǎn)能將達(dá)16Gwh:截至今年年底,比亞迪動(dòng)力電池總產(chǎn)能將達(dá)16Gwh,其中10Gwh磷酸鐵鋰電池,6Gwh三元電池;

 

②擴(kuò)建三元電池廠:明年比亞迪將在青海擴(kuò)建一個(gè)擁有10Gwh三元電池產(chǎn)能的電池工廠;

 

③明年,比亞迪的乘用車全部換裝三元電池:比亞迪表示,目前公司新上市的PHEV都已換裝三元電池,明年公司所有乘用車部分都將使用三元電池。大巴和E6暫時(shí)還會(huì)繼續(xù)使用磷酸鐵鋰電池。

 

 

此前在8月29日,比亞迪宣布聯(lián)合國(guó)軒高科等共同設(shè)立鋰離子電池三元正極材料前驅(qū)體項(xiàng)目的合資公司。

 

在國(guó)內(nèi)外車企對(duì)于電池類型選擇的“不謀而合”的情況下,比亞迪路線的選擇不失為明智之舉。

 

除了由磷酸鐵鋰向三元轉(zhuǎn)型,比亞迪在11月更是宣布重組組織架構(gòu),致力于持續(xù)深耕新能源整體解決方案,力爭(zhēng)成為下一個(gè)百年老店。

 

11月18日,時(shí)值比亞迪成立23周年,在“新征程·新未來”為主題的高管會(huì)議上,王傳福宣布了比亞迪未來的發(fā)展目標(biāo)和改革思路,他要把比亞迪打造成為一個(gè)百年老店,在2025年左右,比亞迪要整體實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億元營(yíng)收的規(guī)模。

 

會(huì)議核心主要有以下兩點(diǎn):

 

①開放動(dòng)力電池等業(yè)務(wù)。整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度,迫使任何企業(yè)都要緊跟市場(chǎng)需求,因而比亞迪原先引以為榮的“垂直封閉式生產(chǎn)供應(yīng)體系”似乎顯得有點(diǎn)不合時(shí)宜,而且即將上市的寧德時(shí)代將是比亞迪在電池領(lǐng)域最強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手比亞迪正在逐漸走向開放之路,加強(qiáng)與其他企業(yè)的合作。

 

統(tǒng)計(jì)顯示,在今年10月電池企業(yè)前20強(qiáng)的裝機(jī)排名中,寧德時(shí)代(CATL)以1083.4MWh 遙遙領(lǐng)先,市場(chǎng)份額32.32%;比亞迪則以490.4MWh排名第二,市場(chǎng)份額14.63%,不及寧德時(shí)代的一半。為打破發(fā)展瓶頸,比亞迪不僅準(zhǔn)備拆分電池業(yè)務(wù),其他零部件、車載軟件、模具等部門,未來都將獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。

 

近日,比亞迪控股子公司比亞迪汽車工業(yè)有限公司擬出資人民幣2.28億元與佛吉亞(中國(guó))投資有限公司合資設(shè)立深圳佛吉亞汽車部件有限公司,生產(chǎn)汽車座椅等。

 

另外,今年9月21日,王傳福在深圳舉行的媒體圓桌會(huì)議上表示,“比亞迪正在考慮向其他汽車制造商供應(yīng)電池,預(yù)計(jì)將在年底前公布首份合同。”

 

②成為下一個(gè)百年老店。王傳福在公司高管會(huì)議上表示,“比亞迪早已不是一家電池公司,也不僅僅是一家車企”,新的定位是“新能源整體解決方案開創(chuàng)者”。根據(jù)規(guī)劃,比亞迪將按照業(yè)務(wù)劃分,打造“事業(yè)群+事業(yè)部”的組織架構(gòu),培育新的增長(zhǎng)點(diǎn),其中5大事業(yè)群包括乘用車、商用車、電子事業(yè)群、電池事業(yè)群、云軌;9個(gè)事業(yè)部分別是比亞迪照明、比亞迪模具、比亞迪汽車飾件、比亞迪發(fā)動(dòng)機(jī)、比亞迪車載電子、比亞迪電機(jī)、比亞迪叉車、比亞迪汽車裝備、比亞迪軟件研究所。

 

并且將動(dòng)員集團(tuán)所有員工參與品牌建設(shè),打好提升品牌的攻堅(jiān)戰(zhàn),向外界清晰地傳遞比亞迪在新能源全產(chǎn)業(yè)鏈深度布局的決心。

 

 

政策+市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)

 

三元?jiǎng)恿﹄姵貥I(yè)憑借其耐低溫、高能量密度、高充電效率、不錯(cuò)的循環(huán)壽命等特性已在市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。且目前無(wú)論是政策導(dǎo)向,還是企業(yè)的產(chǎn)能都已轉(zhuǎn)向三元系。

 

根據(jù)國(guó)家規(guī)劃,2020年,要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池350Wh/kg的能量密度,2025年目標(biāo)為400Wh/kg,2030年目標(biāo)為500Wh/kg。

 

今年以來,隨著政策對(duì)三元電池的放開,以及對(duì)動(dòng)力電池能量密度要求的提升,三元電池因能量密度高、提升空間更大的優(yōu)點(diǎn)被寄予厚望。

 

據(jù)悉,目前三元電池的實(shí)際平均能量密度在180~190Wh/kg,相比磷酸鐵鋰提升幅度為20%~50%。

 

但不可忽視的是三元電池安全性不足。

 

除了政策對(duì)動(dòng)力電池高能量密度的傾斜,今年市場(chǎng)的表現(xiàn)也讓三元電池備受熱捧。

 

根據(jù)起點(diǎn)研究統(tǒng)計(jì),2017前三季度中國(guó)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)量31GWh,其中,其中NCM(鎳鈷錳)占比49%,LFP(磷酸鐵鋰)占比40%,LMO(錳酸鋰)占比8%。

 

需要注意的是,三元電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰的鋰電池。

 

目前,三元電池企業(yè)主要應(yīng)用的是NCM333與NCM523,NCM622已經(jīng)進(jìn)入部分企業(yè)的供應(yīng)鏈體系,NCM811處于研發(fā)階段。

 

據(jù)統(tǒng)計(jì),三元NCM(鎳鈷錳)目前有333、523、622、811四種型號(hào),作為主要活性元素的鎳含量越高,電池的容量?jī)?yōu)勢(shì)越顯著:

 

 

固態(tài)電池如狼似虎

 

根據(jù)目前的情況來看,三元體系最大的掣肘問題就是安全性,一旦安全問題得到解決,作為能量密度天生贏家和目前市場(chǎng)上大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)最成熟的正極材料,三元體系未來將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。而綜合市場(chǎng)表現(xiàn)來看,高鎳低鈷將成為未來三元電池的發(fā)展方向。

 

但磷酸鐵鋰擁有安全性高、原料資源豐富、成本容易控制等三元材料難以比擬的優(yōu)勢(shì),且在短期內(nèi),客車市場(chǎng)三元對(duì)磷酸鐵鋰的替換并不會(huì)表現(xiàn)出來,而磷酸鐵鋰還擁有儲(chǔ)能這一巨大的后期潛在市場(chǎng)。

 

盡管兩者各有優(yōu)勢(shì),但缺點(diǎn)的解決還需要時(shí)間,而在解決這些問題的同時(shí),新的動(dòng)力電池技術(shù)路線又會(huì)橫空出世,就目前來說,固態(tài)鋰電池有望成為下一代高能量密度動(dòng)力和儲(chǔ)能電池技術(shù)的重要發(fā)展方向,已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)。且豐田、日本電池廠TDK、三星SDI、LG化學(xué)、ATL等都在發(fā)力固態(tài)電池,從明年開始,固態(tài)電池將會(huì)應(yīng)用到手機(jī)數(shù)碼等領(lǐng)域,2019-2020年還會(huì)逐漸形成規(guī)模。

 

一輛電動(dòng)新能源車的成本主要由三大關(guān)鍵部分構(gòu)成:電池、電機(jī)、電控。其中電池成本占比最高,達(dá)到3-4成。

而電池又由正極、負(fù)極、電解液和隔膜構(gòu)成,其中電池正極決定電池的質(zhì)量和性能,占成本達(dá)到3成以上。

所以,正極材料的價(jià)格變動(dòng),足以影響整車廠利潤(rùn),這意味著,正極材料是牽一發(fā)動(dòng)全身的存在,在產(chǎn)業(yè)鏈中地位關(guān)鍵。

接著是最兇猛的攔路虎:能量密度。

能量密度,指的是同樣重量的電池下,能提供的能量輸出指標(biāo)。

簡(jiǎn)單說,能量密度決定了續(xù)航里程,如果能量密度不高,你的車就跑不了多遠(yuǎn),終究是個(gè)玩具而已。

目前大多數(shù)新能源車電池的能量密度在120Wh/kg左右,續(xù)航里程大概200公里,北京往返天津一趟都實(shí)現(xiàn)不了,充一次電又要幾個(gè)小時(shí),難堪大用。

當(dāng)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)成為國(guó)家意志,政策部門很快便意識(shí)到這個(gè)問題的嚴(yán)峻性了。

于是最新的政策規(guī)定:2020年,我們的電池能量密度要達(dá)到300 Wh/kg,達(dá)不到的你就等著被淘汰!

這個(gè)硬性指標(biāo)意味著,到時(shí)候新能源車的續(xù)航里程普遍達(dá)到500公里以上,與普通汽油車相當(dāng),再加上普遍的充電樁和快速充電技術(shù),困擾新能源車普及最大的問題——

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