钜大LARGE | 点击量:614次 | 2022年01月24日
从动力锂电池三种外壳形态 看未来充电锂电池发展趋势
各位朋友,你们有没有想过,为何TSLA用的动力锂电池长得像5号电池?为何通用用的电池像面包片?为何蔚来ES8的动力锂电池像个移动硬盘?
据有关第一个问题,据业内传闻,当初TSLA刚刚起步,找不到电池供应商,松下和它的圆柱电池救TSLA和水火,TSLA发达后,并没有忘记这位"下嫁"自己的公主,就一直用着松下的电池到现在,甚至是未来。
首先我们先要认识到:三种动力锂离子电池的内部构成要素差别不大,都是锂离子电池,核心差异在于圆柱和方形电池重要采用金属材料作为外壳,而软包锂离子电池采用铝塑膜作为封装外壳。下面一个一个聊:
圆柱形电池
供应商:松下、索尼、江森自控
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
使用车型:TSLA全系、江淮IEV系列
优势:生产工艺成熟、pACK成本较低、电池产品良率较高、散热性能好
劣势:重量大
新能源车常用的圆柱形电池长得很像我们日常使用的5号电池,这种电池历史久远,生产工艺非常成熟,还有国际标准。我们经常提到的TSLA21700,这个数字指的其实是它的尺寸为21毫米×70毫米。
另外,因为其本身形状的缘故,很多圆柱形电池排在一起时,能留出空隙散热,你看方形电池假如排在一起,中间是没有缝隙的。
但是这种电池有个特点,单体能量密度低,想要同等容量就必须多带电池,再加上必须用金属外壳,导致重量很大。
方形电池
供应商:三星、CATL、国轩高科
使用车型:宝马i3、荣威ERX5、蔚来ES8、比亚迪系列、广汽传祺新能源GE3
优势:布局灵活,能实现定制、安全性好
劣势:单体差异性大,标准难以统一
封装好的方形电池
方形电池最大的特点是可以根据不同的车实现定制,说的简单粗暴一点,就是主机厂和供应商可以针对一辆车设计一套电池布局方法,但这变相新增了双方的人力资金成本;也出现了另一个问题,每个车的电池都不相同,造成目前市场上方形电池型号众多,工艺很难统一。
你想想看,假如你是个乙方,是现成的模板拿过来往上套好用,还是自己和客户一直商量讨论做一个定制版出来?
软包锂电池
供应商:LG化学、孚能科技
使用车型:别克VELITE5、日产聆风、奇瑞eQ、北汽新能源
优势:重量轻、能量密度高
劣势:单体差异性大,标准难以统一、机械强度差
别克VELITE6软包锂电池
软包锂电池在日常生活中也很常见,比如手机的电池。它使用铝塑膜作为封装材料,显而易见的比使用金属外壳的上面两种电池要轻;但自然也没有上面两种方法对电池的保护性好。
未来是软包锂电池的天下了?
软包锂电池的最大优势在于,能在现有技术水平上提升动力锂电池的能量密度。根据统计,软包锂电池比同等容量的铝壳包装电池轻20%,和同样尺寸的铝壳电池,容量高出50%。
现在19年的补贴政策尚不明朗,但可以肯定是补贴金额跟电池的能量密度息息相关,软包锂电池在这一项上优势巨大。
铝塑膜国产化是个问题
那么为何还有许多厂商不使用软包锂电池呢?前面提到,铝塑膜是软包锂电池和上两种电池最大的差别,单片电池组装后用铝塑膜密封,形成一个电池,铝塑膜用来保护内容物。这东西在日常中也常见,比如胶囊的外包装……
重要的问题是,铝塑膜一般被日本厂商垄断,日本的DNp自己一家市占率就接近50%,剩下的昭和电工也能占到25%左右,这两家还出了各自的工艺标准。
铝塑膜制造工艺
而国内厂商因为工艺、设备等原因,产品的某些指标是达不到日本的水准的,比如冲深,国产的在5毫米左右,而日本要求在8-12毫米。
当然国内也有许多优秀的供应商在不断努力,比如新纶科技(收购了日本TT铝塑膜方面的业务),以及上海紫江。
电池厂商青睐软包锂电池吗?
根据我国储能网的预测,2020年国内软包动力锂电池出货量预计35.9兆瓦时,渗透率达38%,相比17年5.5兆瓦时左右的出货量新增约30兆瓦时。
点评
邦老师认为,在国内政策高度倾向于能量密度和续航里程的前提下,软包锂电池的高能量密度、低重量是其最大的优势,足以使得厂商和供应商倾向选择它。但其单体电池一致性还需提升,另外也要类似圆柱电池的行业标准不断完善,核心技术的提升也是影响未来软包锂电池能否成为主流的关键。