连续三年全球第一,中国电池真的稳了?

技术 发布于:2020-02-26 00:15:03

最近关于特斯拉电池的新闻可是层出不穷,而马斯克的话也随时影响着特斯拉的股价,十足一个“股价调节员”。

连续三年全球第一,中国电池真的稳了?

不过从深层次来看,特斯拉或许正在引发一场电池战争,动力电池技术路线或将出现重大调整。毕竟如果特斯拉采用宁德时代生产的“无钴电池”,那么主攻三元锂电池方向的电池厂商也势必大受影响,而这一点两手兼备的宁德时代和比亚迪貌似又走在了前列。

连续三年第一,但喜忧参半

和传统汽车不一样,新能源汽车的核心是“三电系统”,动力电池则是整车生产成本中最高的零件,但是动力电池并不是完全由车企掌握,也正是如此催生了一众动力电池供应商。

根据最新的统计,去年全球整体锂离子动力电池总出货量为116.6GWh,同比增长16.6%。宁德时代是继续拿下了2019年全球动力电池出货量冠军,完成“三连冠”。并且宁德时代的增速与出货,相比第二名松下还有扩大趋势。

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从榜单的分布来看,除了宁德时代,进入TOP10的中国动力电池企业还有比亚迪、AESC(被远景收购)、国轩、力神,一共5家,但是相比2018年减少了2家。

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(2018年数据)

剩下5家动力电池企业中,韩国有3家,相比2018年增加1家,分别是LG chem、SDI与SKI,其中SKI是首次跻身前十名。日本有两家,松下和PEVE(丰田与松下合资企业)。

从市场占比来看,中国5家企业占比45.1%,但是相比2018年47.5%下降2.4%;韩国3家占比15.78%,相比2018年的11.9%增长3.88%;日本2家占比25.99%,相比2018年(包括AESC)的29.2%下降3.21%。

具体来看,宁德时代以32.5GWh的成绩拿下了全球动力电池出货量的第一名,同比增长38.89%,并扩大了4.47%的市场份额,同比增长19.10%。

这也是得益于签约的汽车厂商众多,并且和各大品牌建立合资电池工厂的缘故,它的出货量的增长也会随着各大品牌产能扩大而进一步提升。

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松下同样稳中有升,以28.1GWh的出货量位列第二,同比增长31.92%,这当中特斯拉Model 3的产能提升是最大功臣,不过随着国产Model 3牵手宁德时代和LG化学,松下面临的压力不小。但是不要忘了2020年特斯拉Model Y又准备开始交付了,特斯拉在美国市场对于松下电池的需求并不会降低。

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LG化学依靠捷豹I-Pace、奥迪e-tron以及奔驰EQC等电动车都达成合作,它的出货量还是从2018年的7.5GWh提升到了12.3GWh,同比增长64%。

排在第四的比亚迪算是榜单前10中唯一一家有整车制造业务的电池供应商,不过排名被LG化学反超。

比亚迪主要还是为品牌旗下的新能源乘用车以及商用车供应电池,所以出货量比较稳定。值得注意的是,比亚迪也开始以电池供应商的身份与其它车企合作,同时比亚迪还与丰田成立了合资品牌,产品同样以新能源为主,具备增长潜力。

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另一家电池大厂,SDI(三星电池)占据了出货量前5的最后一个席位,出货量提升到4.2GWh,同比增长20%。

前十剩下的五个电池厂商中,远景在收购了AESC之后出货量为3.9GWh,同比增长5.41%;国轩的出货量维持不变,但是在行业整体增长的情况下,不进则退。剩下的天津力神的出货量则从2018年的3GWh减少到了1.9GWh,同比减少36.67%。

榜单中的PEVE则是丰田和松下成立的电池合资公司,虽然现在只有2.2GWh的出货量,但当丰田发力电动车之后,同样具备增长的潜力。SK Innovation虽然有137.5%的同比增长,但是1.9GWh出货量也是勉强进入前10。

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至于前10之外的企业,总出货量从2018年的19.9GWh缩水到了15.3GWh,总市场份额占比下降到了13.12%,看得出来行业的重心在向头部企业转移,小厂商的生存之路,将变得更加艰难。

总的来说,国内动力电池企业中,虽然宁德时代扩大了优势,但是其它中国厂商的份额是缩小了,可谓喜忧参半。

无钴电池?动力电池路线再起波澜?

在上周,一则“特斯拉将采用宁德时代生产的无钴电池”的消息引起了热议,虽说特斯拉也立即否认,无钴不代表一定是磷酸铁锂,但是在电池技术没有得到进一步发展之前,最有效的无钴电池就是我们熟悉的磷酸铁锂。

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至于为何特斯拉此时爆出这样的消息,其实或多或少是有它的目的。要么影响资本市场的股价,要么是打压竞争对手,或者说更多的是给潜在供应商施加压力。

因为一方面特斯拉要和宁德时代合作,采用无钴电池,而另一边厢却在和全球矿产厂商签署协议,保证钴在中国的供应,这就司马昭之心了吧。

那么这个消息是子虚乌有嘛,并不是。在去年9月,宁德时代宣布推出全新的CTP高集成动力电池开发平台,即电芯直接集成到电池包(传统电池包采用的是从单体——模组——电池包的成组方式)。

由于省去了电池模组组装环节,相比传统电池包,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,将大幅降低动力电池的制造成本,或许这项技术是打动特斯拉的原因之一。

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至于特斯拉在多大程度上推广“无钴电池”,在我们看来特斯拉更多的会同时采用多种技术方案,磷酸铁锂会用在国产标准续航车型,而长续航版肯定还是采用三元方案。

要知道,磷酸铁锂电池的价格优势是三元锂电池无法比拟的,2019年三元锂电池电芯的价格在900元/KWh左右,而磷酸铁锂电池电芯的价格在700元/KWh左右,以一辆续航400km的车型为例,电池能量约为50KWH,采用磷酸铁锂电池至少能便宜10000元。

这样可以进一步降低入门车型的起售价,用更低的价格来扩大受众范围,这一点从马斯克号称打造原创“中国风”的特斯拉以及中国特供车相符。

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另外,在和宁德时代展开合作之前,特斯拉与松下密切合作长达10年,但如今双方的关系却逐渐产生裂痕,最关键的核心零部件只有一家供应商,对于特斯拉而言,是冒着极大风险的。

最关键的一点是,松下无法满足特斯拉的降价要求,所以多元化的电池供应体系势在必行。

当然从中长期看,解决电动车续航问题的核心还是在于提升电池的能量密度,高能量密度的高镍体系依旧是趋势,包括目前仍在研发阶段的无钴三元材料。

换句话说,磷酸铁锂电池和三元锂电池形成高低搭配,入门车型采用磷酸铁锂,更注重性能的车型则依旧采用三元锂。

磷酸铁锂电池重返舞台

无独有偶,特斯拉和宁德时代在商谈“无钴电池”,而比亚迪也率先推出刀片电池,可以说有一种让磷酸铁锂电池重新回到主流位置的感觉。

从结构来说,比亚迪的刀片电池同样属于CTP技术的一种,和宁德时代发布的CTP技术理念相同。

它们都是将电芯直接集成为电池包,省去了中间模组环节。不同之处在于,比亚迪是采用的是完全无模组方式,难度更大也更为彻底;宁德时代则是以大模组替代小模组的方式。

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CTP并不是很先进的技术,为什么早不采用,主要是以前对电池包设计的安全冗余度过高,现在技术更自信可以省去或简化模组零部件,从而提高单位电池的能量密度。

1.比亚迪刀片电池的特点

从比亚迪披露的专利来看,刀片电池是把电芯长度拉长,厚度做薄,做成430mm甚至2500mm的超长电芯,其电芯是两端出极耳。和传统方形电池相比,呈现“扁平”和“长条”形状。

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在电池包总体积一致的情况下,现有的电池PACK结构,多出了各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件;而采用了CTP技术的比亚迪电池包,除去电池管理系统、配电箱等组件,包内空间利用率大概在62%左右。受到不同的电芯布局方式影响,包内空间利用率分别为55%到65%,如有需求甚至可以达到80%。

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由于零部件的减少,带来重量的减少,因此单位质量能量密度也能够提高,整车续航里程也能提高。采用CTP技术的电池PACK,带电量约增加20%-30%,续航里程也能提升20%-30%。

作为对比,采用CTP技术的比亚迪磷酸铁锂电池包的重量比能量密度已经达到了180Wh/kg,和当下采用NCM811电芯的电池包相当了。

2.宁德时代CTP的特点

相比比亚迪的刀片电池,宁德时代在技术上并没有那么激进,因为它采用高镍三元,它的散热要求高,所以它还是保留了模组概念,只不过模组的数量减少了。

根据宁德时代的专利,一个大模组里面被若干个塑料材质的散热板分割成一个个小的空间,方壳电芯就像电脑硬盘一样,可以插进这些小空间。

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每个电芯的侧面还贴有导热硅胶垫片,且电芯宽度方向的散热板留有散热通道,可以直接于外部的冷却管路连接。

根据宁德时代的数据显示,这样做能够减少约40%的零部件,这些零部件来自模组之间的连接线束、侧板、底板等。此外,在电池体积不变的情况下,采用CTP技术的电池Pack包内体积利用率也提升了15%-20%。

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有优势同样也具有劣势,取消或减少模组环节,也会带来一些风险。传统三级结构的电池Pack,因为有模组的存在,所以碰撞安全多了一层保护。

采用CTP技术的电池Pack,除去Pack的边梁,电芯将直接承受碰撞的冲击。

另外,CTP对电芯一致性的要求更高,电芯由于充放电膨胀造成的形变和散热性能变差不可忽视,一旦单个电芯发生故障,就会涉及到更换整个电池包,而不是之前只需更换某一个模组,维修成本会大幅增加。

未来核心在于“降本”

从排名以及电池出货量来看,宁德时代都还将会持续占据头名位置,它在磷酸铁锂、高压三元和高镍三元三条技术路径上,均取得不错的进展。

比亚迪凭借在磷酸铁锂电池上技术积累,加上采用CTP技术,相信降本增效明显,也会带动电池业务的增长。

相对的国内的其它电池厂商面临的压力不小,马太效应越发的明显。这也是由于它们大多供应的是中国车企,海外市场和车企开拓有限,这严重限制了它们的业务增长。

从市场情况看,成本的控制也是越发的重要,如何在保证原有甚至提供续航里程的情况下降低成本,这是电池厂商和车企研究的课题。而从磷酸铁锂电池在2019年下半年开始回暖可以看出,在补贴退坡后,厂商的利润被压缩,磷酸铁锂电池成本优势更加明显,对成本比较敏感的中低端车型更有吸引力。(图/文/摄:皆电 周建强)

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周建强

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