電動汽車電池之戰(zhàn)一觸即發(fā),誰將拔得頭籌?
相對于傳統(tǒng)的汽車行業(yè)來說,電動汽車是以電能為資源動力,把傳統(tǒng)的汽車能源所用的動力進行了徹底的改變。傳統(tǒng)汽車大多數(shù)用的都是化石燃料,但電動汽車主要能源是電能,這也是隨著社會的發(fā)展進行的重大變革。電動汽車的核心是發(fā)展電動汽車的電池,電動電車的電池是現(xiàn)代行業(yè)的主要關(guān)鍵打破點。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202007/415072.htm電動汽車的發(fā)展離不開電池的革新,大廠商也在不斷地革新著電動汽車的電池質(zhì)量和電容量的問題。目前市面上主流的新能源電動汽車電池種類大致歸為鉛酸電池、鎳氫電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池(鎳鈷錳酸鋰電池)等幾大門類。
汽車動力電池種類
鉛酸電池:成本低、低溫性好、性價比高;能量密度低、壽命短、體積大、安全性差。由于能量密度和使用壽命很低,作為動力的電動車無法擁有良好的車速和較高的續(xù)航里程,一般用于低速車。
鎳氫電池:成本低、技術(shù)成熟、壽命長、耐用;能量密度低、體積大、電壓低、有電池記憶效應(yīng)。由于其超強耐用性,被豐田混動車型普銳斯長期采用。與鋰電池相比,電池單體電壓僅為1.2v,為鋰電池的1/3,因此需求電壓一定的情況下,鎳氫電池體積比鋰電池大不少。雖然性能優(yōu)于鉛酸電池,但是含有重金屬,遺棄后對環(huán)境造成污染。
鋰離子電池:是目前最技術(shù)最先進的電池之一。這種電池能量密度高,能存的電就多;循環(huán)壽命長,能充放電的次數(shù)就多,用的年頭也長?,F(xiàn)在用在電動汽車上的鋰電池,主要是兩種:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。簡單來說,“磷酸鐵鋰”、“三元鋰”都是動力電池的正極材料,對電池能量密度有著決定性作用,所以在電池命名規(guī)則上,多以正極材料來命名,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的由來皆是如此。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池?zé)岱€(wěn)定佳、安全、成本低、壽命長;能量密度低、怕低溫。熱穩(wěn)定性是動力鋰電池中最好的。電池溫度處于500-600℃時,其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解,并且穿刺、短路、高溫都不會燃燒或者爆炸,因此比松下的鈷酸鋰電池的安全性更高,使用壽命也較長。
但能量密度低,導(dǎo)致電池重量更重,體積也更大,車輛續(xù)航里程一般。而其最大的痛點在于低溫充電問題,當(dāng)溫度低于-5℃時,充電效率低,不適合北方在冬天充電的需求。
三元鋰電池
三元鋰電池能量密度高、循環(huán)壽命長、不懼低溫;高溫下穩(wěn)定不足。能量密度可達最高,但高溫性相對較差,對于續(xù)航里程有要求的純電動汽車,其是主流方向,且適合北方天氣,低溫時電池更加穩(wěn)定。特斯拉發(fā)布的Model 3,即采用松下的21700型三元圓柱形電池。
缺點就是三元材料的脫氧溫度是200℃,并且無法通過針刺實驗,表明三元電池在內(nèi)部短路、電池外殼損壞的情況下,容易引發(fā)燃燒、爆炸等安全事故。
三元鋰電池到底是哪三元?三元鋰電池的“三元”指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物,在三元鋰電池中做正極。三者缺一不可,在電池內(nèi)部發(fā)揮巨大的作用。
鎳:主要作用是提升電池的體積能量密度,是提升續(xù)航里程的主要突破口,但含量過多會導(dǎo)致鎳離子占據(jù)鋰離子位置(鎳氫混排),導(dǎo)致容量下降。
鈷:抑制陽離子的混排,用以提升穩(wěn)定性和延長電池的壽命,此外,也決定了電池的充放電速度和效率(倍率性能),但過高的鈷含量會導(dǎo)致實際容量降低。
鋁或錳:鈷是十分昂貴的稀有金屬成本高昂,錳或鋁的作用在于降低正極材料成本,同時提升電池的安全性和穩(wěn)定性。
為了提高三元鋰電池的容量,就需要提高正極中鎳的比例。所以你看,鎳的比例在不斷提高 ,從早期的NCM111,到近兩年的NCM523、NCM611,再到今年紛紛上馬的NCM811,電池能量密度越來越大,鎳用得也是越來越生猛。
鎳用得多,鈷和錳的比例必然會減少。電池的壽命和穩(wěn)定性是不是會受影響?理論上會,但現(xiàn)在三元鋰電池主角無疑就是“高鎳”的三元鋰電池。這一方面是政策原因,續(xù)航里程長、電池能量密度高的電動汽車,能拿到的財政補貼就多;另一方面是各汽車廠商要搶風(fēng)頭,搞續(xù)航里程競賽,好像誰家的車?yán)m(xù)航長,誰家的技術(shù)就先進。
隨著補貼政策的“退坡”和退出,三元鋰電池的“高鎳”沖動可能會冷靜一下。而隨著磷酸鐵鋰技術(shù)的進步,與三元鋰互爭雄長也在意料之中。比亞迪8月份透露,將于明年5-6月份推出的全新一代鐵鋰電池,體積比能量密度將提升50%,壽命長達8年120萬公里,成本還可以節(jié)約30%。有分析說,磷酸鐵鋰的能量密度有望與622三元鋰電池媲美,誠如此,再有安全性好、壽命長、成本低的加持,磷酸鐵鋰電池未嘗不會再回舞臺中央。
磷酸鐵鋰電池/三元電池/用戶需求平衡對比圖(綠芯)
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,不能簡單說哪種好,只能說各擅勝場。磷酸鐵鋰電池勝在壽命長、安全性好、成本低,但能量密度和低溫性能稍遜;三元鋰電池勝在能量密度大,存電多,但安全性和壽命稍遜。
再過幾年,就要看固態(tài)鋰離子電池了。固態(tài)鋰電池,電解質(zhì)由液體變成了固體,電容量大、充電速度快,又沒有電解液泄漏起火的風(fēng)險,可謂理想的動力電池。全球已經(jīng)有幾家公司推出了固態(tài)電池的原型電池,也許三五年之內(nèi),這種電池就會異軍突起。
動力電池哪家強?
電動汽車的熱潮將帶動動力電池行業(yè)全面爆發(fā),眼下無論是國內(nèi)市場還是海外市場,一場動力電池企業(yè)的拉鋸戰(zhàn)正在上演。
韓國調(diào)研機構(gòu)SNE Research于5月7日發(fā)布的最新報告顯示,2020年第一季度,全球電動汽車動力電池的市場份額的頭名易主。是因為新冠肺炎疫情在國內(nèi)蔓延,企業(yè)大部分時間處于停工停產(chǎn)狀態(tài),復(fù)工水平處于低位。反觀國外市場的LG化學(xué)、松下電池、三星SDI等企業(yè)基本處于飽和運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
連續(xù)三年排名行業(yè)第一的寧德時代不敵日韓電池,以17.4%的市占率位列第三,中國另一巨頭比亞迪則只有4.9%的市場份額,排名降至第六。而LG化學(xué)的市占率同比增長一倍以上,達到27.1%,排名第一。松下以25.7%的市占率繼續(xù)位居第二。
今年第一季度,LG化學(xué)全球動力電池裝機量達5.5GWh,這個數(shù)字在去年同期僅達到2.5GWh。韓國三大電動汽車電池制造商LG化學(xué)、三星SDI和SKI的合并市場占有率在2020年第一季度也躍升到37.5%,而在2019年同期,這一數(shù)字僅為16.4%。
LG化學(xué)
LG化學(xué)是韓國LG集團下的企業(yè),汽車電池是它的主要業(yè)務(wù)之一。LG化學(xué)本身是一家化學(xué)品公司,除生產(chǎn)電池之外,還擁有大量化工產(chǎn)品和化學(xué)品產(chǎn)品線。正式因為LG化學(xué)累積了大量制作化學(xué)制品和化學(xué)材料的工程和制造經(jīng)驗,使得LG化學(xué)在開發(fā)和生產(chǎn)鋰電池的過程中,具有產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的優(yōu)勢。
作為韓國的一家汽車電池企業(yè),LG化學(xué)最早與現(xiàn)代起亞合作,主要生產(chǎn)三元鋰電池。除了現(xiàn)代和起亞這兩大韓系車品牌之外,日產(chǎn)、雷諾、通用等車企均采用了LG化學(xué)的電池。
此外,動力電池應(yīng)用分會數(shù)據(jù)顯示,僅特斯拉(上海)工廠,一季度就為LG化學(xué)貢獻了875.09MWh的裝機量,一舉超越寧德時代,摘得一季度全球動力電池裝機量桂冠。這幾年,LG化學(xué)也開始進入國內(nèi)市場,并且在南京成立了汽車電池生產(chǎn)基地,LG 化學(xué)在2009年與長安汽車開展有關(guān)電動汽車電池技術(shù)的合作。
松下電器在電池領(lǐng)域的發(fā)展可以追溯到1923年,那時松下電器開發(fā)投放由電池供電的炮彈型吊燈,自此在電池領(lǐng)域展開了全新的篇章。經(jīng)過85年的發(fā)展,2008年12月,松下耗費64億美元并購了實力強大的三洋電機進入動力電池領(lǐng)域,成為全球最大的鋰電池供應(yīng)商。
2009年,憑借領(lǐng)先的電池技術(shù),松下與特斯拉首次展開合作,成為特斯拉獨家供應(yīng)商,從此迅速崛起。2010年,HEV Suminoe工廠開始鋰離子電池量產(chǎn)。2014年與特斯拉合資建造Gigafactory超級工廠,2015年建設(shè)大連工廠,2018年投產(chǎn)。
作為特斯拉獨家的鋰電池供應(yīng)商,松下電器隨著特斯拉電動車的發(fā)展也跟著快速發(fā)展起來,曾經(jīng)在全球車用鋰電池市場占有率排第一,最近一兩年才被寧德時代超越。也因此松下電器將加大在中國新能源市場的動力電池布局,將在新工廠新增兩條生產(chǎn)線,增加80%的產(chǎn)能,以應(yīng)對競爭激烈的國內(nèi)市場。
寧德時代
自2017年登頂全球動力電池出貨量“老大”地位,寧德時代已經(jīng)連續(xù)三年位居全球動力電池出貨量冠軍寶座。今年一季度這個冠軍被LG化學(xué)奪去,或許只是個小插曲。對此,寧德時代表示,公司的生產(chǎn)運營因為疫情的原因在短期內(nèi)受到一定影響,“4月份已經(jīng)重回全球市占率第一”。
目前,寧德時代動力電池產(chǎn)能都在國內(nèi),因而一季度疫情在國內(nèi)蔓延,對其動力電池生產(chǎn)及裝機都產(chǎn)生了較大沖擊。從其產(chǎn)能布局來看,目前寧德時代已有動力電池產(chǎn)能53GWh,產(chǎn)能利用率高達89.2%,而在建產(chǎn)能也有22.2GWh。
事實上,目前寧德時代在國內(nèi)市場為上汽、吉利、北汽、廣汽等品牌車企以及蔚來、威馬、小鵬、理想等造車新勢力配套動力電池產(chǎn)品;國際客戶方面,寧德時代也已與寶馬、豐田、戴姆勒、現(xiàn)代、捷豹路虎、大眾和沃爾沃等國際主流車企品牌均建立了深度合作。
此外,從今年7月份開始,寧德時代還將為特斯拉(上海)工廠生產(chǎn)的低續(xù)航版本配套動力電池,這又將成為其裝機量增長的“新一極”。在海外汽車市場漸入低迷,國內(nèi)市場開始穩(wěn)步復(fù)蘇的情況下,寧德時代在第二季度重回全球動力電池裝機量榜首將是大概率事件。在客戶合作方面,無論是國內(nèi)還是海外,目前寧德時代的整車客戶都要多于LG化學(xué)、松下電池等企業(yè),而隨著其全球布局陸續(xù)量產(chǎn),其全球“一哥”地位想被撼動并不容易。
在2017年以前,比亞迪也曾連續(xù)多年穩(wěn)坐全球動力電池“頭把交椅”,但自從2017年被寧德時代超越后,比亞迪動力電池全球出貨量排名一年不如一年。2018年比亞迪全球動力電池出貨量還排在第三,僅次于寧德時代和松下,2019年便降至第四,排在LG化學(xué)之后了。而最新的一季度數(shù)據(jù)顯示,比亞迪又被三星SDI、遠景AESC超越了,降到了第六。
對于比亞迪來說,既造電池又造車,而且電池目前主要還是自己用,其面臨疫情的沖擊要比其他電池生產(chǎn)企業(yè)多一重。當(dāng)前,比亞迪動力電池裝機量非常依賴自家車企的產(chǎn)銷。想要實現(xiàn)裝機量的增長,以及排名重回前列,擺在比亞迪面前的路只有電池加速外供。
3月中旬,比亞迪隆重對外公布了其“弗迪”品牌戰(zhàn)略,其中電池業(yè)務(wù)將獨立為弗迪電池有限公司(簡稱“弗迪電池”),負(fù)責(zé)新能源汽車核心零部件的對外銷售工作,這意味著,比亞迪旗下產(chǎn)品將面向全行業(yè)供貨。3月下旬比亞迪公布的電池技術(shù)重大創(chuàng)新——“刀片電池”便是弗迪電池首款重磅產(chǎn)品。比亞迪希望通過電池業(yè)務(wù)獨立,以及過硬的電池技術(shù)實力去爭搶全球電池市場“蛋糕”。
除了北汽新能源、金康汽車、長安福特等與比亞迪達成合作之外,日前又傳出了捷豹路虎正在與比亞迪就動力電池供應(yīng)和生產(chǎn)進行談判,未來比亞迪可能為此在歐洲地區(qū)設(shè)立電池工廠。
未來競爭格局
目前全球電動汽車(EV,PHEV,HEV)的電池使用量方面,基本上已經(jīng)被中,日,韓,三個國家給壟斷了。
對于未來競爭格局,動力電池行業(yè)未來在集中度提升的同時,很可能出現(xiàn)寧德時代和LG化學(xué)的雙寡頭格局,LG化學(xué)有望憑借對材料體系的理解和產(chǎn)品的高品質(zhì)卡位高端市場,寧德時代將憑借成本方面的優(yōu)勢卡位中低端市場,同時在技術(shù)端逐步積累后,有望擴大高端市場份額。
LG化學(xué)今年終于如愿進入特斯拉的供應(yīng)鏈。據(jù)外媒報道,特斯拉2月份在中國工廠所生產(chǎn)的Model 3全部采用LG化學(xué)供應(yīng)的動力電池。特斯拉在上海實現(xiàn)國產(chǎn)之后,LG化學(xué)在南京建的動力電池基地具有不小的地理位置優(yōu)勢,而特斯拉的“老朋友”松下在中國并沒有圓柱形電池的生產(chǎn)線。
此前馬斯克此前在投資者會議中曾明確表示,在電池包的選擇上仍將堅持圓柱形電池,原因是更換電池屬性會讓整車結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變化。而LG化學(xué)一直沒放棄對于圓柱形電池的研發(fā)。
而一向長期專注于方型電池技術(shù)的寧德時代,在入選特斯拉供應(yīng)商后,特斯拉還需要一定的時間對電池包、電池管理系統(tǒng)等進行再設(shè)計,合作進展很難像LG化學(xué)一樣快。
在全球新冠肺炎疫情沖擊下,LG化學(xué)、松下、三星SDI以及SKI的生產(chǎn)或因物流、原料不足受限,或因下游客戶強勁需求不在,海外電池生產(chǎn)企業(yè)的出貨量和裝機量預(yù)計在二季度將會出現(xiàn)明顯回落。對于LG化學(xué)來說,盡管其依然可以仰仗特斯拉(上海)工廠繼續(xù)走量,但是短暫失去歐洲市場的強力帶動,其裝機量較一季度預(yù)計會差很多。
從國內(nèi)市場來看,新能源汽車財政補貼延遲兩年退坡,今年補貼平緩?fù)似?0%。同時各級政府還在陸續(xù)推出其他刺激新能源汽車消費的政策,寧德時代無疑將會是其中最大受益者。
國內(nèi)動力電池企業(yè)的主要戰(zhàn)場仍為中國本土市場,國內(nèi)新能源汽車市場的走勢,直接影響其全球銷量表現(xiàn)。除了積極布局海外市場,眼下,國內(nèi)動力電池企業(yè)也試圖通過技術(shù)升級、產(chǎn)品迭代,來提升競爭優(yōu)勢、擴大市場份額。
眾所周知,新能源汽車是未來的大勢所趨,任何一家車企想要長遠發(fā)展,都必須掌握自己的新能源汽車技術(shù)。但新能源汽車跟傳統(tǒng)的燃油車有著很大的不同,新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵是電池技術(shù),誰掌握了汽車電池技術(shù),誰就在新能源汽車的時代占據(jù)了主動優(yōu)勢。
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