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大众、戴姆勒纷纷“站队”,软包电池今年或迎来拐点

文桦 2021-03-25 13:35:42

大众入股国轩高科,意在稳定软包三元电池供应;戴姆勒斥资9亿元入股国内软包电池龙头孚能科技……2020年以来,伴随全球电动汽车需求增长,车用动力电池产业正悄然变化,其中,国际车企巨头纷纷“站队”软包电池,使软包动力电池发展进一步受到产业重视。


业内有分析认为,随着大众、戴姆勒等国际车企加速在华电动化攻势,加上国内主流车企纷纷推出配套软包电池的中高端车型,软包电池厂商加速扩产,今年国内软包动力电池市场份额将有望提升,迎来拐点。


软包动力电池究竟为何?


一般来看,车用动力电池按照封装形式分可分为方形、圆柱、软包等形式。与圆柱和方形电池相比,软包电池的内部构成要素差别不大,最大差异在于软包电池采用铝塑膜作为封装外壳,而圆柱和方形电池外壳主要采用金属材料。


大众、戴姆勒纷纷“站队”,软包电池今年或迎来拐点


图片来源:亿纬锂能官网


而至于电池最为核心的四大部分,如正极、负极、隔膜、电解液,这三种形式的动力电池之间的区别并不大。但由于工艺上的不同,软包电池、圆柱电池和方形电池之间的技术优缺点依旧存在差异。


也正因如此,方形电池和圆柱电池在汽车市场渗透率中远高于软包电池。那么,这是否意味着软包电池就比方形或是圆柱差呢?显然并不是。


事实上,软包电池的发展历史并不短,早在1994年,软包锂离子电池就已被提出,1996-1997年多家日本公司开始了液态及凝胶锂离子软包电池产品技术开发及应用,目前锂离子软包电池已基本垄断3C市场。随着软包电池逐渐得到广泛应用,便于2000年正式开始被应用于汽车行业,至今也有近20年的汽车领域应用历史。


对于其优势,日前,孚能科技董事长兼CEO王瑀在第二届新能源汽车及动力电池(CIBF2021深圳)国际交流会上将软包电池的独特优势总结为“三高一低”,即高安全、高能量密度、高灵活性、低成本。


大众、戴姆勒纷纷“站队”,软包电池今年或迎来拐点


图片来源:CIBF


具体而言,由于软包电池的形状是长方形,并且很薄,传热面积大,非常便于散热和热管理,这样的设计使得电池在极端的情况下能够受控,所以安全性较高。


在高能量密度方面,软包电池采用铝塑膜封装的形式,相同容量前提下能节省更多的装配组件,理论上能量密度可以更高。


在高灵活性方面,软包电池的形状可变,尺寸可调,并且重量方面较同等容量的钢壳电池轻40%,较铝壳电池轻20%,可以满足汽车厂商各种差异化需求,提供从超跑到越野车的底盘集成化方案,适合多种场景应用。


此外,在成本上,相较其他电池形态,软包电池的理论材料成本最低,同时软包电池的内阻较小,可以极大降低电池的自耗电,电池循环寿命更长也是成本的降低。不过从目前来看,软包电池设备没有方型电池设备成熟、设备摊销成本还比较高。


冷热不均的国内外市场


如上述所言,软包动力电池具备多项优势,发展空间应非常广泛,但就市场份额来说,软包动力电池在国内市场装机量占比并不高。


具体来看,中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会数据显示,2020年中国新能源汽车市场动力电池装机量约为64GWh,其中方形、圆柱和软包电池装机量分别为50.88GWh、9.20GWh和3.93GWh,对应市场份额分别为79.5%、14.4%和6.1%。由此来看,国内动力电池装机主要以方形电池为主,软包电池市场份额还不足10%。


与国内市场形成鲜明对比的是,软包动力电池在欧洲市场的应用较为广泛。EV Sales数据显示,2020年欧洲销量前20名的电动汽车中,有15款车型采用了软包电池,包括戴姆勒、日产、雷诺、大众、现代、奥迪、沃尔沃等,市场占比超过70%。而供应这些国际主流车企的电池供应商主要是LG化学、SKI、远景AESC等,这些电池供应商主要生产软包电池。


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图片来源:盖世汽车


对于当前形成的动力电池市场格局,蜂巢能源科技有限公司总裁杨红新认为,现今软包电池、方形电池、圆柱电池的市场格局,是由历史原因造成的。他举例称,“特斯拉当初使用圆柱电池,并不一定是圆柱电池优于其他电池,而是电池供应商数量有限,可选择的余地小。而从区域来说,欧洲做电动汽车比中国要早,但当时欧洲车企量产电动汽车时,可选的电池供应商也只有LG化学、SKI、三星等。”在他看来,电动汽车发展之初,动力电池的选择是由供给决定的。


不过,随着当前中国与欧洲都在加速电动汽车发展,国外动力电池企业进入中国、国内动力电池企业走向海外的趋势愈发明显,这也使动力电池市场格局在悄然变化,软包电池有望在今年迎来发展机遇。


中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙在接受盖世汽车采访时表示,从需求端来看,戴姆勒、大众、通用、现代等国际主流车企近两年在华加大电动汽车市场布局,这些车企锁定的动力电池订单多以软包动力电池为主;同时国内主流车企也纷纷推出配套软包电池的中高端车型,这些都将推动中国软包电池市场的崛起。


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图片来源:CIBF


而在全球市场,此前有研究机构预测,到2030年软包电池在新能源汽车市场渗透率将达45%,几乎占据半壁江山。


国内软包电池迎风口


基于软包电池的独特优势和市场预期,目前已有不少车企与动力电池企业布局软包电池。


早在2018年,国内软包动力电池龙头企业孚能科技就与戴姆勒签署了长达10年、累计超过170GWh的订单协议。不仅如此,2020年戴姆勒还参与了孚能科技IPO战略配售,获得该公司约3%股份,成为孚能科技股东。


孚能科技董事长兼CEO王瑀向盖世汽车透露,目前孚能科技和戴姆勒的合作非常顺利,此前签约的长期订单,今年会进入量产。


除了戴姆勒,孚能科技还与吉利科技集团、江铃集团新能源、国机智骏、东风岚图等汽车厂商就动力电池供应达成合作,其中,孚能科技与吉利科技集团共同建设的动力电池工厂,预计合计产能不少于120GWh,2021年开工产能不少于20GWh。


据了解,从供给端方面来看,今年将是软包动力电池集中投产、放量的一年。据悉,孚能科技镇江一期8GWh软包电池今年将实现满产;亿纬锂能日前透露,其现有软包电池产能为10GWh,今年将满产满销;LG新能源南京软包项目,以及其与吉利汽车合资建设的10GWh软包项目将下线;远景AESC无锡20GWh软包电池一期项目也于今年投产。此外,宁德时代、万向一二三、捷威动力、国轩高科等众多动力电池企业预计也将有软包电池项目陆续落地投产。


刘彦龙认为,软包动力电池产能的释放,也将给下游车企更多选择,以满足国内外主机厂中高端乘用车需求。


材料与安全问题仍不容忽视


尽管软包动力电池市场前景广阔,但其在产业发展的道路上同样布满荆棘。


日前,现代汽车和北汽新能源相关车型均因搭载的软包电池存在安全隐患而启动召回,这一定程度上说明,软包电池首先要重视的还是安全问题。


同济大学汽车学院副院长魏学哲亦表示,软包电池要在汽车上用好,还存在相当多的挑战。挑战主要分四类,一是尺寸和机械设计问题;二是成组后所受预紧力大小需结合软包全生命周期规律调节;三是难以设计热管理系统;四是复杂工况下密封、热失控等安全性问题规律不易掌握。


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图片来源:CIBF


王瑀认为,车用动力电池安全性问题可从两条路径去提升,一是从活性材料上解决,比如在极端情况下出现热失控问题,如何解决锂化后负极材料及SEI膜稳定性的问题比较关键。二是电解液方向。软包电池在极端情况下也会出现热失控,业内普遍认为固态电池是彻底解决目前锂离子电池热失控的最终方案。但就现阶段而言,固态电解质还不成熟,距离真正的应用还有很长时间,所以发展方向应先从液态到半固态(凝胶),然后再到半固态(固体电解质),最后过渡到全固态电池。


除了电池本身性能的安全隐患,软包电池目前也面临上游材料供应安全的风险。软包电池区别于圆柱和方形电池的最大差异在于铝塑膜的封装结构。据悉,动力锂电池上游环节正极材料、负极材料、隔膜、电解液、封装材料等五大关键材料中的前四种材料均已实现国产化,铝塑膜封装材料作为锂电池材料领域技术难度最高的环节之一,是产业链中唯⼀尚未完全国产化的材料,当前车用电池铝塑膜市场主要被日本企业所垄断。由此来看,国内软包动力电池如若拓宽市场,提高铝塑膜国产化率是绕不过去的问题。


据了解,明冠新材是目前国内铝塑膜制造的龙头企业,该公司制造铝塑膜已有十余年干法复合、热法制膜的技术沉淀。据明冠锂膜技术总监李成利介绍,截至目前,明冠新材的动力、储能铝塑膜(CAP153),除PA/PP材料外,其他材料均为国产或自我开发产品,PP及PA也已处于自研及国产化测试阶段,预计1~2年内全部材料将实现本土化,彻底解开铝塑膜的所有技术封锁。


明冠新材董事长兼总经理闫洪嘉向盖世汽车表示,原来业内对铝塑膜考虑的主要是成本问题,而现在考虑的更多是供应安全问题。据他分析,铝塑膜将在未来一段时间处于爆发期,技术的完全国产化与产能提升将是接下来需要解决的问题。


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图片来源:CIBF


据悉,明冠新材在上市前已有300万平米铝塑膜产能,年产1000万平米铝塑膜募投项目目前正在建设中。据闫洪嘉透露,当前铝塑膜募投项目进展顺利,明冠新材将根据铝塑膜市场需求状况统筹安排推进相应产品的研发和生产,并做好未来3-5年的技术储备,预计产能将在今年得到大幅度释放。


业内有观点认为,随着铝塑膜国产化今年将有重大突破,国内软包电池今年也有望迎来拐点。届时,国内动力电池装机企业排名和市场份额又将发生怎样的变化,值得关注。

来源:盖世汽车

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