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      動力電池技術多元化“百舸爭流”

      發布日期:2022-07-12

      核心提示:當前,動力電池技術多元化和技術創新主要體現在三個層面:一是材料體系持續優化改進;二是電芯產品迭代升級;三是系統結構設計創
       當前,動力電池技術多元化和技術創新主要體現在三個層面:一是材料體系持續優化改進;二是電芯產品迭代升級;三是系統結構設計創新層出不窮。
       
       
       
      產業界的一致共識是,從技術的角度看,新能源汽車市場極強的復雜性與多樣性,造就了當前動力電池多技術路線并行的技術局面。
       
       
       
      “應用的多元化,一定會帶來技術路線的多元化。”中創新航董事長劉靜瑜在第十五屆高工鋰電產業峰會上表示,中創新航正在通過材料體系優化、引入極限制造理念、優化系統設計結構等方式,提升其在動力電池技術創新方面的競爭優勢。 
       
       
       
      億緯動力電池研究院院長何巍博士指出,當前動力電池行業處于技術多樣性、材料創新及結構創新并存的發展階段。尤其是CTP、CTC、JTM等各類結構創新技術層出不窮,已經逐步成為當前動力電池市場應用的主要創新區域。
       
       
       
      動力電池技術多元化也在驅動鋰電材料體系多元化和裝備工藝技術復雜化,要求材料企業和設備企業進行產品迭代和技術革新。 
       
       
       
      容百科技總裁助理、正極材料事業部總經理佘圣賢的判斷是,從趨勢來看,正極材料向高安全性、低成本進發。未來兩大正極材料市場將迎來最快速爆發:一是LFP材料,主要迎合中低端市場需求;二是高鎳三元材料,主要針對中高端市場。 
       
       
       
      整體來看,更高的能量密度、更長的循環壽命以及更高安全性是動力電池技術發展的主要方向。 
       
       
       
      當前,動力電池技術多元化和技術創新主要體現在三個層面:一是材料體系持續優化改進;二是電芯產品迭代升級;三是系統結構設計創新層出不窮。 
       
       
       
      在材料體系優化層面,正極材料是影響電池技術路線和性能提升的關鍵。目前LFP材料和三元材料兩大主流正極體系已經在新能源汽車領域大規模應用。 
       
       
       
      為進一步提升LFP電池能量密度和改善其低溫性能,包括常州鋰源、德方納米、升華科技、湖南裕能、鵬欣資源等正極材料企業正在積極改進LFP材料性能,布局LMFP材料。 
       
       
       
      而三元材料正在從此前的中鎳向中鎳單晶高電壓三元、高鎳和超高鎳三元、四元材料和無鈷材料方向升級演進。
       
       
       
      包括容百科技、巴斯夫杉杉、長遠鋰科、振華科技等三元材料企業都在積極研發超高鎳正極和下一代正極材料。
       
       
       
      容百科技總裁助理、正極材料事業部總經理佘圣賢表示,公司第二代Ni90體系正在開發中,已進入批量量產階段,第三代Ni96體系目前正在配合客戶開發,預計今年實現小規模量產。 
       
       
       
      以寧德時代、中創新航、蜂巢能源、國軒高科為代表的動力電池企業普遍從改進材料體系和優化系統結構兩條路徑同時進行,提升電芯比能量、循環壽命和安全性,加上PACK結構設計優化,實現動力電池技術多元化布局和技術創新。 
       
       
       
      在電芯產品開發層面,方形、圓柱和軟包三種電芯都已經大規模應用,而不同的電池企業也在根據其技術特點和客戶需求開發差異化的電芯產品。 
       
       
       
      例如,寧德時代優化大方形電芯產品、中創新航推出One-Stop電芯、蜂巢能源開發短刀電芯;億緯鋰能、比克電池開發4680大圓柱電芯等。 
       
       
       
      何巍博士表示,基于安全性與經濟性的絕對優勢,大圓柱電池完美的兼顧了化學體系創新與結構創新兩方面的需求,是中高端新能源汽車技術路線中最理想的解決方案。 
       
       
       
      捷威動力研究院副院長馬華也表示,電池應用場景多元化對電池的需求也是多樣化的,所以捷威動力在高比能、高倍率以及儲能電池產品方面都有進行開發布局。 
       
       
       
      在系統結構設計層面,電池企業以提升電池包體積利用率,減輕電池包重量,提升系統能量密度和安全性為技術升級方向,進行電池系統結構設計創新。 
       
       
       
      例如,寧德時代推出CTP3.0麒麟電池,使電池包體積利用率突破72%;中創新航開發出One-Stop Bettery技術,實現電池包空間利用提升5%、能量密度提升10%;國軒高科推出JTM技術,直接將卷芯放在模組里面,一次完成;捷威動力基于軟包大模組的概念,推出LCM&積木電池等。 
       
       
       
      除了電池企業之外,比亞迪、上汽、廣汽、蔚來、零跑等主機廠也在開發動力電池技術,以電池系統結構創新為主要技術方向,加強其在動力電池系統設計和車型適配開發方面的布局,進而提升其電動汽車產品性能。 
       
       
       
      上述主機廠普遍根據其產品矩陣自主研發創新性的系統集成技術,實現差異化競爭。 
       
       
       
      例如,上汽推出魔方電池,創新采用LBS躺式電芯和先進CTP技術提升空間利用率,通過ONE PACK平臺化設計的統一尺寸可實現快速更換;蔚來汽車推出三元+鐵鋰混搭電池技術,兼容兩種電池技術的性能優勢,提升電池包安全性;零跑汽車推出CTC電池底盤一體化技術,將電芯直接集成于車輛底盤,進一步升級CTP方案。 
       
       
       
      值得注意的是,部分車企還在積極研發電芯技術,謀劃電芯自產,進一步提升其在電動車領域的競爭力。
       
       
       
      整體來看,動力電池技術創新和多元化背后,主要有以下原因: 
       
       
       
      一是,新能源汽車應用場景多元化和市場競爭加劇,對動力電池技術產生多元化需求,要求電池企業進行多元化技術儲備布局,并進一步提升動力電池產品性能。 
       
       
       
      全球電動化提速驅動汽車從A00級到A/B級再到C級以上的車型全面電動化。 
       
       
       
      上述車型基于車型大小、續航里程、應用場景以及成本考量等方面的差異化競爭要素,對動力電池在性能方面提出不同的要求,進而要求電池企業同時開發量產多款電池產品。 
       
       
       
      二是,動力電池市場競爭加劇疊加降成本的需要,也在倒逼動力電池企業和主機廠在動力電池產品性能上進行技術創新。 
       
       
       
      為滿足客戶的多元化需求,電池企業都在豐富公司的產品矩陣,同時積極探索新材料、新工藝,保持在動力電池技術創新方面的競爭優勢。 
       
       
       
      三是,頭部動力電池企業在方形電池的電芯和系統開發方面所形成的競爭“壁壘”,也在迫使其它電池企業探索新的電池技術路線和設計方案。 
       
       
       
      整體來看,在電池技術創新層面,無論是材料體系創新、結構創新,還是工藝及裝備創新,中國電池企業不僅展示出了強大的原創技術,同時還緊貼市場需求及痛點,甚至已經開始向國際輸出中國動力電池創新技術專利和方案。 
       
       
       
      在此情況之下,電池企業和主機廠在動力電池技術路線升級和系統設計優化方面的探索仍將持續,推動中國動力電池技術進一步發展。
       

       
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