2. LG Energy Solution背景介紹,及軟包電芯優(yōu)劣勢分析。
3. 寧德時代背景介紹,及方形電芯優(yōu)劣勢分析。
如今在電動化浪潮的席卷之下,動力電池江湖可謂是風(fēng)起云涌,行業(yè)蓬勃、資本簇擁。從早些年的諸侯爭霸,逐漸進入了三強逐鹿中原。2019年行業(yè)CR10達到了87%,CR5達到了75%;從SNE Research最新的數(shù)據(jù)來看,CR5的數(shù)據(jù)達到77.5%,集中度進一步提升,而其中Top3的數(shù)據(jù)達到了66%以上,中日韓各占一席。中國的寧德時代占據(jù)24.2%的市場份額,韓國的LG Energy Solution占據(jù)22.6%,日本的松下占據(jù)19.2%的份額。所以,動力電池的江湖,就是CATL、LG Energy Solution和松下三巨頭的江湖。
來源:SNE Research
當前主流的電芯形狀有圓柱、方形、軟包三種,外觀上它們的不同點只在于形狀上,但同時,它們在技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用角度上也有著不同,恰好三條道路都殺出了王者,所謂“王不見王”。
松下——老道的技術(shù)工匠,近百年技術(shù)沉淀
松下自1923年進入電池領(lǐng)域,推出干電池、堿性電池、鎳鎘蓄電池等消費電池應(yīng)用于日常家電,從干電池到動力電池,松下一直都是最早入局的玩家之一。在上世紀90年代,松下、三洋、索尼組成第一批電池三巨頭,后來三洋因經(jīng)營不善被松下收購,索尼因為筆記本電池爆炸一蹶不振,松下帶著全日本的希望進入了動力電池時代,深度綁定特斯拉,圓柱NCA占據(jù)了其絕大部分產(chǎn)能,目前也有少部分的方形電池在與豐田合作。
圓柱電池的歷史悠久,具備一致性,例如我們常見的14650、14500(5號電池)、18650、21700等型號(*是代表了圓柱形電池的尺寸標準,前兩位數(shù)字指的是直徑,第3、4位是高,0指的是圓柱)。特斯拉采用的松下電池是18650和21700兩種,未來還將采用4680(一款腰更粗的電池)。
工藝方面,圓柱電池采取卷繞工藝,外殼采用鋼殼或鋁殼,具有生產(chǎn)工藝成熟、Pack成本低、成組靈活、高良品率和一致性等優(yōu)點。但由于是小單體,成組需要大量的圓柱電池,空間利用率較低,例如:85D版Model S 電池包共有 16 個模組,每組有 444 節(jié),約由 7104 節(jié) 18650 電芯組成,成本高且對于BMS的要求更高,這就像一個班級的學(xué)生越多,對于老師的精力考驗就越大。并且,圓柱電芯的壽命較短,加之BMS的挑戰(zhàn)和重量的劣勢都將掣肘圓柱電池的發(fā)展。所以,在當下電池形狀的競爭之中,圓柱處于劣勢。
LG Chem—豪門富戶,四代目決戰(zhàn)電池江湖
LG Chem 成立于1947年,設(shè)有石油化學(xué)、電池、尖端素材和生命科學(xué)四大事業(yè)部。1995年開始鋰電池研發(fā),1999年量產(chǎn)消費類電池產(chǎn)品,2010年生產(chǎn)全球首批PHEV軟包電芯,2011年生產(chǎn)BEV軟包電芯。經(jīng)過25年的發(fā)展,LG Chem以覆蓋低壓到高壓的全系列產(chǎn)品,及10年的汽車電池供應(yīng)商,在電池江山占據(jù)一席之地。LG集團以化學(xué)起家,LG Chem是其核心業(yè)務(wù),當前集團已傳至四代目,血統(tǒng)純正,財大氣粗,押寶動力電池,大力擴產(chǎn),號稱錯過半導(dǎo)體的韓國不能再錯過電動汽車,12月1日剛將電池事業(yè)部分拆——LG Energy Solution。
不過,資本市場上當紅的LG Energy Solution最近有點煩惱,在不該紅的地方紅的發(fā)紫,現(xiàn)代Kona兩年12連炸。10月12日,韓國交通部表示,現(xiàn)代汽車將在全球范圍內(nèi)召回多達77,000輛Kona EV,召回規(guī)模堪稱電動汽車史上之最,其電芯就是LG Energy Solution提供的。韓國現(xiàn)代與韓國最大電池企業(yè)鬧得這么僵,如今CATL也進入了現(xiàn)代的供應(yīng)鏈,對于LG Energy Solution而言可謂是后院起火。11月13日,通用汽車宣布召回68,677輛Bolt電動車,這也是LG Energy Solution提供的電池,咋說呢,就當最近有點水逆吧。
LG Energy Solution在軟包和圓柱方面皆有布局,其軟包占比最大,也是軟包之王。軟包動力電池簡單來說就是大號的手機電池,軟包電芯的制作工藝繁雜,包括了堆疊、折疊、壓層、切刻和抽氣等步驟,擁有更加纖薄的體積,外殼采用的是鋁塑膜材質(zhì),具有設(shè)計靈活,重量輕,能量密度高,內(nèi)阻小等特點。所以,軟包電池的理論能量密度要更高于方形電池和圓柱電池,但是,凡事最怕但是。
但是,隨著電池技術(shù)和新能源汽車的發(fā)展,軟包的劣勢也逐步顯露出來。與方殼電芯對比,軟包在安全性,可靠性,壽命和成組效率上都存在一定的劣勢。
安全方面,由于軟包獨特的鋁塑膜包裝,軟包電芯無法保證內(nèi)部發(fā)生熱失控后爆破或者熱傳導(dǎo)方向,同時,鋁塑膜無法分擔外部擠壓力,發(fā)生擠壓時,容易造成內(nèi)部卷芯變形而發(fā)生熱失控。
就可靠性而言,軟包電芯長期使用有漏液的風(fēng)險。因為鋁塑膜基本上由PET/AL/PP三層結(jié)構(gòu)組成,AL層厚度只有40μm,很容易被金屬小顆粒刺穿造成漏液問題;同時,軟包封裝融合的PP層一旦受到應(yīng)力就會發(fā)生蠕變,長期使用后內(nèi)部化學(xué)體系產(chǎn)氣后很容易將分裝區(qū)撐破。
在成組效率方面,軟包電芯本身的剛性不足,需要添加更多的結(jié)構(gòu)件,所以成組效率較方殼電芯較低。
LG Energy Solution從消費類電池直接切換到動力電池,有了路徑依賴,所以押寶軟包電池,但軟包電池依然有較多問題需要解決。值得一提的是,LG Energy Solution給特斯拉供應(yīng)的就不是看家本領(lǐng)的軟包電池,而是21700的圓柱電池。LG作為韓國五大財閥之一,家底雄厚,不容小覷,在其大力推動下,軟包電池依然在市場上保持著一定的競爭力。
寧德時代-低調(diào)王者梅開二度,制霸全球
寧德時代位于三線小城福建寧德,成立短短九年就已經(jīng)蟬聯(lián)四屆全球動力電池銷冠。(根據(jù)SNE Resaerch的數(shù)據(jù),2020年CATL以全球24%的市場份額,拿下世界第一)
先說歷史,寧德時代脫胎于ATL,ATL主營消費類鋰電池就是手機、電腦等,合作品牌如Apple,Samsung,Vivo等。沒看錯,ATL在三星集團擁有電池巨頭三星SDI這個電池巨頭的情況下,依然奪下了三星高端手機的份額??梢哉f是一代版本一代神,消費電池版本是ATL,動力電池版本則是CATL,而打造這兩個龍頭企業(yè)的是同一撥人。
截至2021年1月4日,CATL已經(jīng)是A股市值的Top 8了,總市值超9000億,超越中國石油、中國石化,這可以看做是一種新舊能源更替的標志性事件。寧德時代的產(chǎn)品線涵蓋方形、軟包、圓柱,但方形電芯占其大部分出貨占比,是其看家本領(lǐng)。
方形電池采用卷繞或疊片工藝,鋼殼或鋁殼作為殼體,具有散熱性好,可靠性好,空間利用率高,結(jié)構(gòu)緊湊不易受外力破壞等特點。車企可以根據(jù)車型需求而對方形電池尺寸進行定制化設(shè)計,同時帶來的劣勢是型號多,工藝難以統(tǒng)一;其更高的空間利用率對冷卻系統(tǒng)布置的要求也更高,這都將進一步提升電池包的設(shè)計成本。但方殼可以做大模組,能使Pack成組電芯單體的數(shù)量降低,BMS的管理將更加的精準。打個比方,之前是大班教學(xué),一個老師要面對60個學(xué)生?,F(xiàn)在是小班教學(xué),一個老師只需要面對15個學(xué)生,效率更高,也更精準。
寧德時代還推出了CTP高集成電池開發(fā)平臺,越過模組,直接集成到電池包。相比傳統(tǒng)的電池包,CTP電池包體積利用率提高15%-20%,電池包零部件減少40%,能量密度從180wh/kg 達到 260wh/kg。不止如此,寧德時代正在研發(fā)的CTC(Cell to Chassis)技術(shù)將進一步提升集成度,可理解為 CTP(Cell to Pack)的進一步延伸,CTC技術(shù)不僅會重新布置電池,還會將三電系統(tǒng)納入,包括電機、電控、整車高壓如DC/DC、OBC等。未來,CTC技術(shù)還將進一步通過智能化動力域控制器優(yōu)化動力分配和降低能耗。
2020年之前特斯拉只用松下的圓柱電池,但是隨后開始接受CATL的方形電池。(值得注意的是:特斯拉三大供應(yīng)商中松下和LG Energy Solution用的都是圓柱電池,但最新引入的CATL采用的就是方形電池),表明特斯拉也在對于電芯的形狀進行一些探索。
綜上所述,電池將逐漸走向標準化,包括品質(zhì)標準,形態(tài)標準等。依照現(xiàn)有的化學(xué)體系、技術(shù)發(fā)展、擴產(chǎn)計劃、綁定客戶情況分析,由于松下大公司、小部門,集團對于動力電池的重視程度不足(同樣狀況的還有三星SDI)導(dǎo)致松下的戰(zhàn)略保守,擴產(chǎn)情況遠低于CATL和LG Chem,若以當前形勢判斷未來將是CATL和LG Chem的雙寡頭格局。 未來5年整體形勢將從三國混戰(zhàn)變?yōu)镃ATL 和 LG Energy Solution雙雄爭霸,兩家份額加總應(yīng)當超過50%。除了技術(shù)、產(chǎn)能、客戶之爭,電池形狀也將成為兵家必爭之地。
原標題:中日韓動力電池三國殺