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科技動態 | 如何不黑不吹地評價國內動力電池電芯技術水平?

科技研發 2018-09-18 15:27:00

      在保證安全性的前提下,提升能量密度、降低生產成本、提高產品一致性,是動力電池行業內廣泛關注的話題。生產成本曲線在不斷波動,產品一致性也不好量化,若要評價動力電池企業的技術水平,對比電芯的能量密度則是最直觀的方法。

      本文就以三元電池為例,依照方殼、圓柱和軟包三種封裝體系,參照部分人物觀點,不放衛星,以能量密度為標準分析一下國內動力電池企業的現有技術水平。

      方殼:寧德時代和比亞迪,也許并不落后


      官方數據顯示,寧德時代現階段方殼電芯的能量密度已經到達了240Wh/kg,技術規劃是在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。

      通過811三元正極+硅/碳混合負極提高能量密度的同時,循環、高溫性能、成本啊、安全性等都要做出犧牲,同時生產工藝和環境要求也相對苛刻。知情人士向第一電動網透露,2017年寧德時代大批量供貨的方殼電芯能量密度在190~210Wh/kg之間,2018年很可能提升至了210~230Wh/kg。

      早在2017年初,寧德時代就開啟了“新一代鋰離子動力電池產業化技術開發”項目,研發高鎳三元材料為正極、硅碳復合物為負極的鋰離子動力電池。2017年,寧德時代的總產能為17.09Gwh,而剛剛公布的新版招股書中顯示,當湖西鋰離子動力電池生產基地項目達產后,寧德時代將新增產能24GWh,總產能將達到41.09 GWh。

      而比亞迪內部人士爆料稱,現階段比亞迪大規模量產電芯的能量密度為220Wh/kg,目標也是在2020年之前實現300Wh/kg。如今,比亞迪動力電池的總共產能為16GWh,其中磷酸鐵鋰電池占9GWh,三元鋰電池占7GWh。

       國際上,方殼電芯也是三星SDI的主力產品。2017年三星SDI株式會社副社長鄭世雄曾公開表示,三星SDI動力電池能量密度目前為250Wh/kg,并預計在2023年達到350Wh/kg的目標。也許在2017年三星真的已經實現了250Wh/kg方殼電芯的大規模量產,但據測可能用的是NCA三元正極材料。

      方殼電池種類眾多,根據客戶要求,電池企業可以在容量、形狀和尺寸等方面進行量身定制??紤]到正負極材料配方的差異,因此同規格的方殼電芯之間的能量密度才更具可比性。國內外方殼動力電池龍頭企業在電芯能量密度上的差距或許很小,也許單從這一技術條件上看,中國可能并沒有落后太多。

      圓柱:比克能超越松下嗎?

      作為國內為數不多的專注于圓柱動力電池的企業,比克向第一電動網表示,其2.75Ah動力電池電芯(18650)能量密度已經達到240Wh/Kg,并計劃在2020實現300Wh/kg。

      同時,比克也致力于研發高能量比的21700圓柱動力電池電芯。官方透露,相較于18650產品,比克21700的單體能量密度提升35%(到達324 Wh/kg的水平?),目前已具備量產能力,預計在2018年能實現大批量生產。

      比克在深圳和鄭州的兩大生產基地,總年產能達8GWh;2018年,產能將擴大至達12GWh;預計到2020年,比克的總年產能將達到20GWh。

      按照2017年特斯拉公布的信息來看,松下量產的NCA 18650圓柱動力電池單體能量密度在250Wh/kg左右,而21700單體能量密度則已經到達了300Wh/kg。如果比克能夠在2018量產21700圓柱電池的話,其能量密度可以超越了松下2017年的水平,高出近8%。

      這是真的嗎?2018年松下還沒有公開發表過最新的商業化技術進展,如果比克真的能實現2018年量產324 Wh/kg的圓柱電芯的話,那么這就可能會成為世界上能量密度最高的量產動力電池了。

     軟包:也許更具有科研意義

     軟包,相對于硬殼(方殼、圓柱),是電池一種常見的封裝方式,因此和圓柱、方形并列相稱。



      天能的量產軟包電芯能量密度已經達到230Wh/kg/kg,2018年底將推出250~260Wh/kg的產品。目前天能的軟包動力電池產能為2.5GWh~3GWh,2019年將擴充到8GWh左右,新增產能全部為三元軟包路線。

      卡耐新能源目前量產供應的電芯能量密度是220Wh/kg,2018年的產品將達到250Wh/kg。截止2017年底,卡耐新能總產能2GWh,2018年底將擴展到6GWh。

      國軒高科在投資者關系活動記錄中也披露,公司承接國家科技部300Wh/kg高能量密度重大科技專項目前進展順利,已開發出三元811軟包電芯,能量密度到達302Wh/kg,目前已開始建設相關產品中試線,計劃2019年開始建設產線。

      北京科易動力科技有限公司總經理田碩分析,承擔科技部重大專項動力電池電芯項目研究企業選擇三元軟包有自身的原因?!耙瓿?00Wh/kg的電芯,肯定軟包比方殼容易多了?!?o:p>

      軟包電芯機械強度差,成組隊工藝和熱管理匹配要求較高,對于整車企業的BMS設計有一定挑戰性。而且部分核心零部件還沒有國產,不過隨著產業鏈的成熟,大規模國產化的前景值也得期待。

       盡管各大電池企業都有自己的主力產品,但是在研發方面,針對方殼、圓柱和軟包這三種不同體系的電池,企業都會有不同程度的涉及。沒有誰會吊死在一棵樹上,也許現階段市場決定了企業主推的產品類型,但是長期來講,還不會有唯一的技術路線。

       如今的動力電池行業,資本注入、企業并購等新聞層出不窮,各種電池概念和實驗室突破接連不斷,諸如《充電1分鐘續航800km》的新聞頻繁刷屏。拋開商業化談技術都是耍流氓,各個技術路線都有自身的優缺點,最終還是企業各擅所能,市場選擇,產品說話。



本文來源:第一點動網

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