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纯电动汽车续航超600公里,动力电池企业需要掌握哪些技术和市场趋势?

章鹰 来源:电子发烧友原创 作者:章鹰 2019-07-05 08:42 次阅读

本站原创,作者:章鹰,电子发烧友执行副主编。

7月2日,在海南举办的世界新能源汽车大会上,《世界新能源汽车大会重要博鳌共识》发布,博鳌共识提出,力争到2035年,全球新能源汽车份额达到50%,全球汽车产业基本实现电动化转型。

笔者调研大多数新能源车用户,他们大多的反馈是:“里程焦虑”一直是他们使用的痛点之一,各大新能源车企都在联合动力电池企业不断探索提高续航历程。近日,官宣续航突破600公里的就有广汽新能源Aion LX、小鹏的轿车P7、博郡的iV6,它们都号称NEDC续航能突破600公里。特斯拉MODEL 3采用日本松下电子提供的动力电池,单次充电续航里程达660公里;广汽Aion LX选用宁德时代811电池,系统能量密度180Wh/kg,NEDC续航超600公里;BYD唐 EV纯电续航能达600公里。

纯电动的续航里程如何提高?最直观的解读当然是电池技术的进步,或者更直白的说就是电池能量密度的提升。例如广汽新能源的Aion S,就采用的是宁德时代新型的811电池,系统能量密度180Wh/kg。


图:广汽新能源的Aion S

根据《汽车产业中长期发展规划》,到2020年,动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统能量密度力争达到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。但行业现状是,依靠三元锂电池实现2020年系统能量密度达到260Wh/kg的目标,目前仅NCM811有可能胜任。

目前在锂离子电池领域具有代表性的企业分别是松下、LG化学、三星SDI、宁德时代和比亚迪等企业。除了技术比较成熟的松下外,韩国锂电巨头LG化学、SKI、三星SDI也都在积极备战高镍NCM811。而从国内情况来看,目前包括比亚迪、宁德时代、国轩高科、在高镍NCM811领域展开了布局。

日韩动力电池企业的核心优势在于电池基础研发领域具备领先世界的优势,在电芯一致性方面有着先天优势,在动力电池技术研发领域已经成为引领动力锂电池发展的代表性企业。

我们从新能源汽车市场三大厂商最新动态看一下动力电池市场的技术和是市场发展趋势。

一、高安全+高比能量,高能量密度NCM811电池成为厂商研发重点。

动力电池在哪些技术做了突破可以支撑起电动化呢?宁德时代新能源科技有限公司董事长曾毓群在“2019年世界新能源汽车大会”上表示,“2035年,我们判断电动化率会大过70%,因为到2025年,基本电动车比燃油车更具有经济性,市场驱动会非常好。能量密度的上升,250Wh/kg系统能量密度在2025年是可以达到,价格可以做到100美金,就是700元不含税的情况,在这种情况下电动汽车续航里程是没有问题的。


图:宁德时代新能源科技有限公司董事长曾毓群在新能源汽车大会上发言。

笔者调研的资料显示,2018年各类动力电池装机量中,三元电池装机量占比58.17%位居榜首,与去年相比增加了十三个百分点;磷酸铁锂电池装机量占比39%,与去年相比下降了十个百分点。而三元电池装机量的增加,则得益于乘用车市场的火爆。

按照纯电动乘用车市场,消费者需要高比能量电池满足对续航里程的需求,未来高能量密度NCM811电池的需求量仍会增加。高比能量是发展趋势,但安全问题要特别关注。811电池安全性问题是国际难题,即使技术成熟的日韩企业也难以很好解决。但目前国内外各大动力电池企业,都在着力提升技术水平与动力电池品质,争取早日攻克技术难关,为乘用车动力市场提供安全性能更优秀且能量密度更高的产品。国内企业仍需在产品轻量化、高比能量、高安全、长寿命、低成本等多方面下功夫。

二、掌握话语权的汽车制造商向上游延伸,自主研发锂离子电池。

重大新闻:Tesla和松下的合作关系趋于紧张,开始自研锂离子电池

6月28日,外媒报道,特斯拉正在美国弗里蒙特工厂附近的“秘密实验室”研发自己的锂离子电池,并开始探索大规模生产相关电池产品的技术储备。在此之前,特斯拉的动力电池供应一直依赖于日本的合作伙伴松下。

对于特斯拉来说,自行研发动力电池不仅可以降低生产成本,还能提高零部件供应的独立性,避免此前产能受制于人的尴尬,而无需与外部合作伙伴共享相关数据与资源。


图:Tesla Model3采用松下提供的动力电池。

自给自足的内部设计,可以确保特斯拉的电池供应不会停滞不前,该公司技术副总裁德鲁 · 巴格里诺(Drew Baglino)也在内部会议上发言,只有研发自己的电池,才能让公司“成为自己命运的主人”。当然,这也符合马斯克让内部业务尽可能“垂直整合”的总体目标。

刚过去的5月份,特斯拉收购了电池制造商麦克斯韦(Maxwell),而在5月份的股东大会上,马斯克也暗示该公司将利用Maxwell生产自己的动力电池,并表示未来极有可能进军电池原材料开采领域,进一步改变锂离子电池受制于人的现状。

时至今日,特斯拉的电池战略越来越像中国的比亚迪,对于这一类企业来说,电池的自给自足可以减少供应商坐地起价的风险,还可以让汽车大规模量产变得更加容易。

4月19日,美国媒体报道,特斯拉首席执行官Elon Musk指责说,Model3的产能增加受制于松下电池生产的限制,特斯拉管理着超级工厂,但松下是其主要合作伙伴,负责生产柱状锂离子电池,并将其出售给特斯拉,后者将其打包成Model 3轿车所需的电池组。这个计划的目标是到2020年,每年生产35亿瓦特电池,足以为大约40万辆Model 3提供动力。

两周前,总部位于日本大阪的松下宣布了震惊投资界的声明:由于对特斯拉汽车销量的担忧,特斯拉和松下正冻结将产能扩大至35亿瓦以上的扩建计划。

马斯克说,松下的电池实际上限制了Model 3的组装,因为前者只以三分之二符合运转,也就是每年生产24亿瓦的电池。“自7月以来一直是电池的产能限制了Model3产量的。别无选择,我们只能使用Powerwall / Powerpack电池的其他供应商。在现有线路接近理论值35GWh之前,特斯拉不会在更多容量上花钱。”

三、在不同区域,跨国汽车制造商选择不同的电池供应商合作。

重大新闻:大众选择选择LG、三星和SK为欧洲市场电池供应商,在中国,大众选择宁德时代作为电动汽车动力电池的主要供应商。

据外媒报道,就在奥迪和现代等汽车制造商遭遇电池供应瓶颈的同时,大众品牌预计其纯电动汽车新车型的电池供应不会出现问题。

大众品牌的目标是到2025年在欧洲、中国和美国的工厂每年生产100多万辆电动汽车。大众电动汽车的产能计划,意味着未来10年,仅在欧洲和亚洲,电池需求将超过3亿千瓦时,远远超出目前的市场产能。大众选择LG化学、三星和SK Innovation为欧洲市场的电池供应商,并选择宁德时代做为中国的供应商。随后SK Innovation也将从2022年开始成为北美地区的合作伙伴。

据彭博社5月份报道,大众因担心与三星的供应协议可能会破裂,正改变其电池采购计划。消息人士告诉彭博社,大众目前可能只从三星SDI采购不到5千兆瓦时的电池,而不是最初计划的20千兆瓦时。

Ulbrich没有否认关于三星的报道,称该大众正在并将继续寻找未来的供应,以满足其不断增长的需求。他在柏林告诉记者:“然而我们的采购需求在那(第一批)之后仍在继续。”“在未来三到五年里,你可能会看到我们一直在就电池进行谈判。”

有国外报道称,奥迪计划今年生产55830辆电动汽车,但这一数字已被修改为45242辆。L'Echo表示,奥迪已被迫将e-tron Sportback的量产计划从今年年底推迟到2020年初。一位工厂内部人士告诉该报,原因是LG化学的电池供应不足。该公司发言人告诉媒体,奥迪已将三星SDI加入e-tron的电池供应商行列。

从传统燃油向新能源汽车转变过程中,传统的汽车巨头不愿离开舞台中心。大众汽车正决定将更多核心的动力电池技术掌握在自己手中,不仅斥资近10亿欧元自建电池工厂,还通过收购电池企业来获取新技术,提升研发水平。

四、日系车厂在动力电池供应链上,首次将中国电池制造商纳入供应链。

重大新闻:丰田打破传统,将两家中国电池制造商纳入其供应链

2019年6月9日,据英国金融时报报道,日本最大的汽车制造商丰田已打破传统,与两家中国电池制造商达成合作伙伴关系。

按照采购意向,丰田将从宁德时代和比亚迪采购电池,这是该公司首次从中国制造商采购关键部件。

成立仅8年的宁德时代,已与本田等全球汽车制造商建立了合作关系,自2017年销量超过松下以来,一直是全球最大的电池供应商。

丰田还将扩大其与松下的长期合作之外的国内电池采购协议,包括GS Yuasa和东芝。这些决定突显出,丰田预计会对电池有巨大需求。

全球市场对电动汽车的总体需求远高于丰田的预期,这可能会让丰田现有的自行生产电池的战略陷入困境,而松下似乎也不具备足够的实力。

丰田此前设定的目标是,到2030年,其全球汽车销量的一半将是电动汽车,约为550万辆,包括传统油电混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)、纯电动汽车(EV)和氢燃料电池汽车(FCEV)。但现在丰田改变了其预期,它将50%的销量目标提前至2025年。丰田表示,电动汽车的 “普及率”远高于其在2017年设定最初目标时的预期。

丰田新升级的电动化战略内容包括,从2020年开始在中国大规模生产电池电动汽车。外界普遍预计,中国将成为全球最大的电动汽车市场。丰田还计划到2020年代初在全球至少推出10款电池驱动的纯电动车型。

随着新能源补贴将在2020年底完全退出,在中国这个全球最大的新能源汽车战场上关于动力电池的竞争,目前已有的宁德时代和比亚迪的“双寡头”格局将遭到日韩企业的冲击,同时掌握强势话语权的主机厂也在向上游延伸,未来市场格局会产生新的变化,我们将拭目以待。

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