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              深圳市冠力达电子有限公司

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              2022动力电池保持快速向上发展态势

              作者: GLIDA发表时间:2022-01-04 16:55:25浏览量:105

              受益于我国新能源汽车产业的高速发展,动力电池产业将继续保持快速向上发展态势,其中锂离子电池以其相对优异的综合性能表现和已具备相对成熟的技术条件将继续脱颖而出,未来仍有望持续畅享行业高成长红利。


              受益于我国新能源汽车产业的高速发展,动力电池产业将继续保持快速向上发展态势,其中锂离子电池以其相对优异的综合性能表现和已具备相对成熟的技术条件将继续脱颖而出,未来仍有望持续畅享行业高成长红利。




              一、行业概述




              1、锂离子电池分类




              锂离子电池包括磷酸铁锂、三元材料(镍钴锰和镍钴铝)、锰酸锂、钴酸锂等多种类型,当前国家鼓励多种技术路线共同发展。




              二、技术路线之争




              1、以磷酸铁锂和三元材料为代表的锂离子系动力电池成为行业高速发展的赢家




              从动力电池材料分类看,根据GGII统计数据,2017年1-11月磷酸铁锂电池在新能源汽车上的装机量约11.56Gwh,占比约46.9%,三元材料装机量为11.51Gwh,占比约46.7%;就目前情况看,磷酸铁锂和三元材料平分秋色,三元材料有上升的趋势。




              锂离子动力电池综合性能相对优异,未来将继续畅享动力电池高成长红利。电动汽车发展至今,核心部件动力电池的性能和成本已成为制约其产业化的最大瓶颈。锂离子电池性能在各方面优势明显,正处于行业快速成长期。从成本的角度,电池驱动系统作为提供新能源电动汽车动力源的“心脏”,其成本约占据整个电动汽车成本的45%~60%,而动力电池又占据电池驱动系统约75%~85%的成本,是电动汽车产业化发展最大的成本制约因素。近年来,锂电池的价格在不断下降,将利好产业长远发展。




              不同类型动力电池的价格变化趋势「和达产业观察」动力锂电池技术路线之争除锂离子电池外,未来动力电池方面的其他几种技术路线主要有:氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其中锂离子电池和超级电容均已得到广泛的应用,但超级电容不适用于主动力源,氢燃料电池成本高且基础设施建设滞后而尚未大规模产业化,铝空气电池则尚处于实验室研究阶段。





              受益于我国新能源汽车产业的高速发展,动力电池产业将继续保持快速向上发展态势,其中锂离子电池以其相对优异的综合性能表现和已具备相对成熟的技术条件将继续脱颖而出,未来仍有望持续畅享行业高成长红利。





              2、磷酸铁锂和三元材料的竞争中趋势渐显




              短期国内磷酸铁锂和三元材料仍将二分天下,磷酸铁锂主导新能源客车市场,三元材料将持续发力新能源乘用车。




              「和达产业观察」动力锂电池技术路线之争




              新能源客车作为公共交通工具,对安全性能要求最高,因此安全性能表现出色的磷酸铁锂电池赢得了国内新能源客车市场的青睐。2016年1月工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐目录》中基于安全性的考虑而未将三元电池的电动客车纳入推广目录,磷酸铁锂自此已获得国内新能源客车市场的短期绝对主导权。以大众消费为主的新能源乘用车则相对更为关注续航能力和车身轻量化,因此高能量密度的三元电池逐渐夺得该细分市场的话语权。




              随着三元正极材料改性研究的不断深入,其安全性和循环稳定性有望获进一步提升,将支持三元材料持续发力新能源领域。而且2017年已经放开大巴用三元电池的限制,加之补贴政策对能量密度的更高要求,未来三元将持续走强。对于现有三元锂电池体系的改进可以达到2020年动力电池模块能量密度300Wh/kg的目标。随着未来乘用车成为新能源车的主要增长动力,三元电池有望逐步取代磷酸铁锂电池成为未来主流。根据赛迪资讯预计,到2018年,NCM三元电池出货量将超过磷酸铁锂LFP电池。NCA等新的技术体系电池也有望开始规模化应用。





              3、方形、软包、圆柱路线之争




              目前国内市场,电动客车的渗透率是最高的,而客车的带电量基本都在60或70KWH,如此高的带电量导致客车倾向于使用铝壳或软包电池,所以锂电池产能消化中客车占比在60%左右,而方形和软包的市场占比目前为超过70%。




              根据与行业内人士的交流,未来占比将是方形占主流、软包次之,圆柱占比最低。由于圆柱的成本优势在相当长一段时间内无法撼动,加上BMS的逐渐成熟以及松下和特斯拉的带动作用,预计未来圆柱的市场份额将比较可观。




              三、5大主流电动车技术




              2016年,中国销售的电动车数量达到50.7万,比2015年增长53%。与此同时,来自某机构的调研报告指出,截止2016年底,全球范围内的电动汽车占汽车市场份额尚未跨过1%的门槛,这意味着,未来几年,电动汽车产业仍将高速发展。同时我们注意到,目前主流的电动车电池技术路线分为5大方向,分析如下:





              1、三元圆柱方向(18650/21700),代表车型特斯拉




              特斯拉汽车的动力电池是来自松下的三元锂电池,具体形态为18650/21700(Model3)圆柱形电池,圆柱形电池的主要特征为自动化生产工艺成熟,产品良率高,一致性好;电池小、电池组散热面积大;成组工艺复杂,电池组系统可靠性低。




              最后一点也导致了很多人的认知误区,认为特斯拉没有企业责任,无视三元锂电池的低可靠性而为了高能量密度强推18650。在特斯拉发展早期,也有许多业内人士因此唱衰特斯拉汽车的安全性。但是汽车级的电池,是按照汽车级的标准严酷测试,绝对不可能在任何笔记本上找到这种电池。可以这样讲,传统消费电子类18650和特斯拉18650只是在形状和大小上一致,在安全性和性能上还是有一定区别的。




              此外,特斯拉在电池组和电控技术安全性上的投入也令人印象深刻,这个技术优势从多家传统车企对特斯拉汽车逆向工程上也可以得到证明。在电池热管理系统上,P90D用一个四通转换阀实现了冷却系统的串并联切换。当电池处于低温时,电机冷却回路与电池冷却回路串联,从而使电机为电池加热。当电池处于高温时,电机冷却回路与电池冷却回路并联,两套冷却系统独立散热。汽车可以根据工况选择最优热管理方式。





              2、三元软包电池方向,代表车型雪佛兰Bolt




              雪佛兰Bolt的动力电池与特斯拉一样,属于三元锂电池,但在电池形态上,Bolt选择了由LG化学提供铝塑膜软包锂电池,软包电池的主要特征是安全性能相对较好,不易发生爆炸;能量密度高,延展性好,外形多变;一致性较差,成本较高;承受机械载荷能力差,容易破损和漏液。




              通用在量产前的产品预研上花了很多精力来测试电池的耐用度和安全性,他们建立了一个测试实验室,用以模拟日常行车中电池所需要经受的震动、碰撞等情况,甚至有受到枪击贯穿情况下的稳定情况,以保证在这种极端环境下车辆以及人身安全。




              采用软包电池的做法也使得电池组管理大大简化(相对于特斯拉),具体来讲,Bolt的软包电池分成了两个电池组,平铺于车身底部。




              在电池热管理系统上,当电池处于低温状态时,通用为电池包配备了一个功率为1.6kW的充电加热方式,可以将整体温差控制在2摄氏度以下。当电池处于高温状态时,通用采用液冷散热的方式,将液冷线路密集的平铺于软包电池的各个部位,使电池组整体得到一个均匀的冷却效果,避免了整体温差过大的情况出现。整个热管理系统虽然不如特斯拉高效,但更加节能。





              3、方形锂电池方向,代表车型宝马i3




              宝马i3采用了来自三星SDI的三元锂电池,电池形态为方形锂电池。方形锂电池的特征为结构强度高,承受机械载荷能力好;电池组能量密度表现一般;工艺复杂,产品良率低,一致性较差。可以这样讲,这是三元锂电池所有电池形态中除了安全,其他方面表现都不算出色的电池,但安全也是方形电池备受传统车企青睐的原因。




              宝马i3的动力电池由8个电池包组成,每个电池包内置12个方形电池单体,由8个电池包串联给驱动电机系统供电。在机械结构方面,i3的8个电池包都是可以独立装卸的。这样设计的好处是,当一个电池包被检测出有故障时,可以被单独更换,不需要拆卸整车动力电池系

              2022-01-04 105人浏览

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