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车企电池深陷“内卷”,比克大圆柱电池给出“最优解”
时间 : 2022-04-02 14:52:21   来源 : 亿欧网

当车企生死竞速,得电池者才能“得天下”。

事实也确是如此。在用户端,电池关系到汽车是否会“续航跳水”,乃至自燃等重要安全隐患。对于应用端而言,电池就像是电动汽车的“心脏”,成本占到一辆车的近40%。

2020年以来,动力电池原材料价格开始上涨,2022年,该影响逐渐传导到汽车终端,电动汽车市场迎来一片涨价的声音。在这些声音的背后,是车企的无奈和妥协。但值得注意的是,车企们从来没有放弃过对新动力电池技术的研发,以求市场和成本的平衡。与此同时,大量的新动力电池技术开始进入市场,并且各自占有一席之地。

电池行业每30年就有一次技术更新:为了解决动力电池成本的大问题,新造车行业打响了一场电池“战争”。值得注意的是,其中,凭借高能量密度、高安全性及低成本优势,大圆柱电池正在成为最受瞩目的技术趋势之一。

根据高工锂电数据,2021年全球电动车销量超过700万辆,预计2025年将突破2000万辆,对动力电池需求将超过1600GWh,其中大圆柱电池将至少占到30%以上的市场份额,约480GWh,已经超过了2021年全球总需求量。

动力电池供应商比克电池副总裁樊文光表示,目前电动车企客户对大圆柱电池的布局大致分以下几类:

第一梯队:量产前夜,预计于2023年正式装车投放市场;

第二梯队:实质立项研发,预计于2025年前后量产装车;

第三梯队:收集信息,市场调研,以及可行性评估。

目前大部分新能源车企处在第二和第三梯队。“如果还有车企不属于上述范围,可能需要加快脚步了。目前有很多大型新能源车企,在未来5-10年,敲定了‘经济型采用方壳/刀片磷酸铁锂电池,中高端采用三元+硅大圆柱电池’的布局。”樊文光说道。

实际上,无论是应用端还是供需端,双方对大圆柱电池的布局都不在少数。

在应用端,特斯拉、宝马、保时捷、江淮、东风岚图等乘用车企相继释放出明确的大圆柱电池应用信号。

其中,特斯拉已规划在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池。根据特斯拉公告,其4680电池的年产量将在2022年达到100GWh、在2030年达到3TWh。特斯拉通过做大电芯、无极耳设计、硅负极材料、干电极制造工艺等材料、技术创新及工艺变革,实现圆柱电池安全、性能的最优解。

在供需端,宁德时代、LG化学、三星、松下、亿纬锂能、比克电池等众公司都在布局大圆柱电池赛道。

比克电池作为深耕圆柱电池领域17年的企业,2019年就已经确定圆柱电池技术路线,2020年初该路线基本成形,并且正式对主要的OEM客户推介,同年9月,大圆柱电池概念已经呼之欲出。可以说,在大圆柱电池这一技术路线上,比克电池走在了行业前列。

如今,动力电池市场形成了方壳/刀片、软包、圆柱电池“三分天下”的局面。在樊文光看来,大圆柱动力电池各方面的性能优势决定了其是未来5-10年中高端电动车的“最优解”。这也是比克电池对大圆柱电池技术路线如此坚定的原因。

从安全性来看,圆柱电芯是目前几种主流形态中安全性最高的。该电池的单体是最小的,分散了风险;每个单体又由钢壳或者铝壳保护着,且都有独立的泄压装置;圆柱电池包内的圆柱电芯如蜂窝状排列,电芯之间留有空隙,电芯单体与外部之间也有着很大的热交换面积。

如此,在任何单体电芯发生热失控时,不会蔓延到周围的电芯产生连锁反应,即可保证整包层面的热安全。

在续航里程方面,续航里程主要由电池包的能量密度和整车能量效率决定,能量密度和电池的稳定性或者安全性呈反相关。圆柱电芯的高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化学体系,并且可以在寒冷地区的低温续航,在-30度能放出90%的电量。

在快充方面,电池的能量密度和快充性能呈负相关。比如比克电池26105铝壳电芯,能量密度270Wh/kg,功率密度大于2000W/kg,配套的车型有700公里以上的续航,500公里快充12分钟以内,280公里5分钟以内,纯快充循环寿命800次以上。比克电池26105铝壳电芯预计2024年量产,能量密度将达到285Wh/kg。

在新能源车企最关注的成本问题上,大圆柱电池依然是最佳选择。

以特斯拉选择的4680电池为例,光大证券在研报中表示,4680实现了成本降低与体积降低(续航里程)的平衡。

一方面,提高圆柱电池的尺寸,可以降低结构件等的成本,但降本的幅度会趋于平缓。2020年9月,马斯克曾介绍称,4680电池的能量密度提升了5倍,续航里程提升了16%,输出功率提升了6倍,并且成本还降低了14%。

另一方面,如果圆柱电池尺寸过大,空间的利用率就会降低,这就会降低电芯体积能量密度,进而会影响续航;同时,大电芯的散热问题,一直是困扰电池行业发展的重要难点。

在樊文光看来,电动汽车最终要对标和取代的是燃油车,当务之急是把使用体验如续航、快充等与燃油车持平。甚至在驾乘体验已经可以超越燃油车以后,电动汽车最终的破局之道是在不断提高可靠性的前提下,降低产品的成本和价格。

大圆柱电池由于其工艺简单、高度标准化、整包层面结构件减少和成组简单等,在整体成本上有优势。但要将这优势变现,需要动力电池产业链上每个环节共同发力,突破规模化拐点。

樊文光表示,大圆柱电芯是电动汽车渗透率的突破口,会与电动汽车产业相互成就,并同时广泛运用到储能等领域,改变我们的生活方式,为人类社会的碳中和愿景贡献己力。


以下为比克电池副总裁樊文光与媒体对话内容(在保留原意的情况下有删改):

媒体:近年来比克电池业务业务表现如何?

樊文光:在新能源汽车业务方面,比克全极耳技术大圆柱动力电池目前已经进入样品批量生产阶段,开发进度以及送样结果符合预期。此外,抚州比克年初投产的LFP方形电芯及模组产品也将应用于新能源汽车领域。

储能业务方面,比克国内全新生产基地——抚州比克已经落成投产,以LFP方形电芯及模组为核心产品,正式量产出货。抚州比克的落成极大地弥补了比克在方形产品产能上的短板,将主要应用于户外储能、通讯基站、微网、太阳能路灯、数据机房、电网储能等储能核心应用场景及出行交通应用场景。

智能终端业务方面,比克是国内三元圆柱锂电池领域的专家,持续为小动力市场提供无限动力。比克电池始终在“变”与“不变”之间寻求平衡,通过各种性能的不断提升,我们意识到需要从工业侧到消费侧的思路转变去洞察市场。锂电池在某种程度上决定了产品性能和消费者体验,基于以上的洞察,比克作为一个电池制造商进行产品力内核的升级。

在产品研发上,比克以18650/21700全系圆柱电池产品助力更佳终端使用体验,容量型、倍率型并行,不断探索性能极限。年内两次突破国产18650电芯容量天花板,目前比克是全球少数几家可以交付18650-3500mAh电芯的锂电企业,产品主要应用于全球行业巨头的高端产品。

媒体:圆柱(4680)与方壳、软包电池优劣势对比如何?

樊文光:产品性能上看,圆柱电芯是目前几种主流形态中安全性最高的,高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化学体系。同时,圆柱电芯单体体积小,便于热管理,可以灵活利用异形空间,高度标准化的形态利于平台化及迭代。

产业化难易程度上看,圆柱电池发展的历史最长,标准化程度高,在行业内实现了较为统一的标准。同时,圆柱电芯生产的自动化水平也要比其他几种电池要高,这就保证了圆柱电池生产的高效率,单体的一致性,从另外一方面来说,也降低了生产成本。

方形电池单体容量大,可以根据客户需求定制形状,应用上更为灵活,重量轻,结构较为简单,扩容和系统管理相对来说也比较方便。但正因为尺寸定制化,市场上方形电池的型号和生产工艺相对不统一,生产自动化水平较低,单体差异性较大,成组使用可能会存在电池组寿命远低于单体寿命的问题。

软包电池采用了叠压的制造方式,所以体积小,能量密度高,散热性能优异,而且相同容量的情况下,软包电池要比钢壳锂电池要轻40%左右,比铝壳电池轻20%。但软包电池的壳体强度比不上铝壳或是钢壳,对成组技术的依赖性很强,技术难度高。

媒体:动力电池领域将会形成怎样的竞争格局?技术实力、市场资源、供应链资源会在格局演化过程中发挥什么作用?

樊文光:近年来,动力锂电池行业各环节投资扩张较快,确实显现总体产能过剩、产品价格下降的趋势,但优质的产能仍然不足。未来动力锂电池企业间的竞争将更加依赖核心技术和资本实力,“强者更强,弱者更弱”的现象将带来行业集中度的进一步提高。

我们始终认为,技术驱动是产品立足之本,品质至上是我们的根本原则。比克将通过不断的创新研发结合智能制造,引领中国锂电行业进入高能芯时代,追求技术、材料、生产工艺等方面的不断提升,为新能源汽车提供更强动力。

媒体:比克电池如何应对原材料涨价?

樊文光:目前锂电池行业原材料价格的疯涨传递到了整个的产业链,对我们的行业产生了非常深远的影响,尤其对我们的整个的研发能力和供应链的整合能力都提出了持续性的、严峻的挑战。我也一直担忧锂电池原材料价格处在高位的情况,它使得新能源车企和动力电池企业的生存非常艰难,这可能会导致产业的进一步整合,对我们整个发展的多样性总体来说是不利的。

比克将与上游供应商紧密协作,在高点放慢节奏(缓买、缓卖),不推波助澜,大家都尽量用前期的库存支撑避开高点,推动价格回调;向客户适当传递涨价压力,与上游供应商加强对回收料的利用;内部研发加速对钠电池等其他替代材料体系的研究;有适当时机公司会通过股权投资等方式,谋求更安全的供应链供应。

媒体:2022年磷酸铁锂电池和三元锂电池的市场情况有何预测?

樊文光:磷酸铁锂和三元锂各有优劣势,所以应用上其实是各占一块市场的。磷酸铁锂在成本、车用空间优化等方面有一定优势,但它的重量能量密度其实是隐性的缺陷,车电应用磷酸铁锂如果要达到较高的续航,就会使车重变得非常大,车重大了以后,对车辆整体性能限制比较高。而三元在重量能量密度上有很大优势,想搭载相同的续航,三元电池包的重量会比铁锂的电池包轻30-40%。

因此,对终端体验要求较高的中高端车电市场上,三元的应用前景要更好。目前有很多大型新能源车企,在未来5-10年,敲定了“经济型采用方壳/刀片磷酸铁锂电池,中高端采用三元+硅大圆柱电池”的布局。

媒体:换电模式要怎样实现真正大规模落地?政策、企业、技术和配套设施分别需要具备哪些条件? 

樊文光:目前来看,换电模式虽然在政策和市场的双重推动下迎来了风口期,但方兴未艾,目前市场上的换电解决方案大多存在灵活性不足,建设成本高等诸多问题,真正大规模落地前,仍需车企、换电运营商、动力电池企业等各方联手,攻坚克难,探索更适应当下产业发展和市场需求的解决方案。

政策是托起产业发展的东风和产业标准化的保障,从两会热议话题,到最近工信部发布的《2022年汽车标准化工作要点》中将换电列入工信部工作要点,相信政策助力下,电动汽车充换电标准体系会加快构建完善,标准制定和方案验证等工作也会陆续开展,换电模式将迎来高速和高质量的发展。比克也一直在换电领域同各方保持合作,旨在共同推动换电模式真正走向市场。

媒体:比克电池未来规划和布局如何?

樊文光:在产品上,比克电池会多元并行,持续发力,以不变的雄厚研发实力、先进生产设备和卓越品质追求,为不断变化的终端应用提供强劲动力和卓越性能。

针对高端车型使用的全极耳大圆柱电芯将是我们车电应用领域的核心产品,同时方形电池产品也会积极拓展高质量的车企客户。我们今年也会集中发力方形产品,比克最新的生产基地——抚州比克已经落成投产了,以LFP方形电芯及模组为核心产品,主要应用于户外储能、通讯基站、微网、太阳能路灯、数据机房、电网储能等储能核心应用场景及出行交通应用场景。

小动力产品应用上,比克以18-21全系圆柱电池产品助力更佳终端使用体验,容量型、倍率型并行,不断探索性能极限。凭借产品力,比克在电动工具、智能家居和两轮出行三大核心领域已占据一定优势。聚合物产品业务比克也在持续投入,如果固态电池技术未来进入成熟阶段,聚合物业务将作为承接固态电池量产化的主体。

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