17年專注鋰電池定制

回望:圓柱/方形/軟包電池的時代風云錄

來源:鉅大LARGE    2019-12-12    點擊量:46

導讀:在新能源汽車市場,圓柱、方形、軟包三種動力電池均有車型搭載,因此并沒有絕對的優劣之分。但是若論時代劃分,日韓企業明顯占據了領先優勢。


(來源:微信公眾號“電池聯盟” ID:zgcbcu 作者:蘇客)


動力電池采取的封裝結構目前主要有三種,即圓柱、方形、軟包。


那么,當電解液變成固態之后,動力電池采取哪種封裝結構更合適?


目前,圓柱電池只能采用卷繞結構,而極片和隔膜不可能在固態電解液中實現卷繞,因此圓柱電池肯定不合適。


方形電池采用疊片結構封裝。由于固態電池不再使用液態電解液,因此沒必要用方形硬殼進行封裝保護。所以,方形也不是最佳選擇。


軟包電池也采用疊片結構封裝。新的封裝形態誕生之前,理論上軟包電池是固態電池最理想的封裝形式。


圓柱電池時代:索尼最先 松下為王


最先發展圓柱電池的是索尼,只是由于對市場發展的誤判,以及業務虧損的緣故,最后沒能發展起來。


索尼之后,發展圓柱電池,且做出一番成就的是松下。


自此,松下開啟了動力電池界圓柱電池時代。


1996年,松下與豐田合資成立PEVE,主營圓柱形電池。


1997年,第一代普銳斯上市,裝載的動力電池正是松下生產的圓柱形鎳氫電池。


1998年,松下生產的18650圓柱電池裝配在了世界上多個品牌的筆記本電腦上,松下由此成為了行業龍頭。


2009年,由于在手機、平板電腦上押注失敗,松下首次出現虧損,品牌認知度下滑,因此迫切需要新的業務扭轉局勢。


由此,拉開了松下與特斯拉長達十年之久的合作序幕。


松下與特斯拉的合作,開創了純電動汽車圓柱電池時代。


特斯拉之所以選擇圓柱電池,想來根本原因在于這種封裝工藝的成熟、量產歷史悠久,以及一致性較高。


2014年,松下實現2.7GWh的動力電池出貨量,其中特斯拉所用圓柱電池2.6GWh,占全球動力電池市場份額的22%。


2015年,特斯拉全球銷量超過5萬,直接拉動了松下圓柱電池的營業額,使其出貨量達到了4.5GWh。同年,中國新能源汽車銷量開始暴增,直接拉了動力電池出貨量。


2016年,特斯拉繼續保持了超過50%的增幅,全球銷售汽車7.6萬輛,同期松下圓柱電池出貨增長60%,達7.2GWh。


此外,中國圓柱形動力電池企業開始放量。


2017年,特斯拉年銷量突破10萬輛,為松下貢獻近10GWh的圓柱電池訂單。


2018年,松下出貨量全球占比20.75%。


2019年一季度,國內動力電池總裝機量為12.32GWh,圓柱電池裝機量1.01GWh,同比增長44%。


方形電池時代:三星SDI開啟


方形電池最大的特點在于形狀規整。與圓柱電池相比,方形電池包的空間利用率高;與軟包電池相比,由于是硬殼,所以成組難度較小。


如果說是松下開啟了動力電池圓柱電池時代,那么方形電池時代,則是由三星SDI開啟的。


1999年,三星SDI進入電池領域。


2000年,三星SDI開始布局動力電池。


2008年,寶馬開始在全球考察動力電池供應商,為的是布局新能源汽車研發。


三星SDI抓住時機與博世合資成立了動力電池公司SB Limotive。博世和寶馬有著半個多世紀的合作關系,是其最重要的核心供應商。


2009年,寶馬推出搭載三星SDI方形電池的純電動汽車Megacity。


由此,三星SDI通過博世進入了德國動力電池供應鏈,自此打開了動力電池市場。


2013年,三星SDI與寶馬簽訂長期合作協議,成為寶馬核心供應商;之后又與大眾、奧迪、保時捷等車企合作。


同年,第二代普銳斯上市,為優化電池包內部空間,提升系統能量密度,普銳斯將圓柱電池被換成了方形鎳氫電池。


2014年,中國新能源市場在政策的強烈刺激下迎來爆發,由此導致方形電池占據了全球動力電池市場的最大份額。


2015年,中國新能源汽車銷量繼續扶搖直上,同比暴增343%,達到33.11萬輛,直接拉動了國內動力電池出貨量。


由此,比亞迪以出貨量3GWh直接攀升至全球第二,寧德時代以出貨量2.2GWh,躍到國內第二。


2016年,比亞迪以動力電池裝機量7.35GWh,出貨量排國內第一;寧德時代以動力電池出貨量6.72GWh,排國內第二。


此外,三星SDI憑借著寶馬i系列在全球的熱銷,出貨量突破1GWh,達到1.2GWh。


自此,方形電池全球市占率增至64%。


2017年,中國新能源汽車市場完成77.7萬輛,寧德時代動力電池以銷量11.85GWh,出貨量成為全球第一。


同年,三星SDI憑著寶馬近10萬的新能源車銷量,實現一倍多的增長率,出貨量達到2.8GWh。


2018年,寧德時代動力電池銷量達21.18GWh,出貨量排名全球第一,市場占比達22.64%。


軟包時代:LG化學集大成者


軟包電池擁有重量輕、電池容量大、安全性能好、循環性能好、循環壽命長、內阻小、整車適配性高、排布方式靈活等多項優勢。


由于體積與形狀的靈活多變,受到插電式混合動力車型的偏愛,現代、雷諾日產、通用與沃爾沃旗下的插混車型,都采用的是軟包電池。


2007年,日產與NEC合資成立了動力電池公司AESC,將用在手機產品上的軟包電池,做到了符合車規級標準。


2010年,純電動汽車日產Leaf推出后,大受歡迎;此后,其配備的動力電池正是AESC生產的軟包電池。


2014年,AESC成為出貨量最多的軟包電池供應商。


軟包電池的集大成者,當屬LG化學。


LG化學是一家同時具備化學品與材料基礎的電池公司,不僅能實現部分三元材料的自給自足,其隔膜技術更是一絕。


LG化學在軟包電池領域積淀多年,為了充分利用電子設備的內部空間,研發出了世界上第一款階梯式與六角形軟包電池。


2009年,LG化學將軟包電池應用到了現代混合動力汽車上,由此正式進入了動力電池市場。


2010年,通用正式推出第一款量產新能源汽車雪佛蘭Volt,配備的動力電池正是LG化學所產的軟包電池。


2014年,LG化學動力電池出貨量達到1.5GWh,位列全球第三。


2017年,雪佛蘭Volt和Bolt突破5萬的裝機量。由此,LG化學軟包電池出貨量實現4.5GWh。


此外,孚能科技與國能等軟包動力電池企業開始崛起。


2015到2017三年,軟包電池在全球動力電池市場經歷了先降后升的過程。


2018年,全球軟包動力電池出貨量同比增長73.8%,達23.1GWh,其中中國軟包動力電池出貨量同比增長48.0%,達10.1GWh。


不同類別的產業發展實踐


根據不同的封裝形式,電池被劃分成了圓柱電池、方形電池和軟包電池。那么,三種電池都有哪些優勢和劣勢?


圓柱電池發展時間長,技術也最為成熟,其標準化程度較高。且因為在封裝時各個電芯間有較大的空間,所以圓柱電池在散熱方面有很大的優勢,許多搭載圓柱電池的車型都采用了成本更低的風冷技術。


但搭載電池數量過多也是個問題,即便使用了高能量密度電池的車型,也需要將幾千節圓柱電池放在一起,這對于車輛的電池管理系統提出了更高的要求。


此外,由于圓柱電池在組合成電池組時需采用鋼殼,所以其重量相對較高,理論上圓柱電池的能量密度要比其他兩種電池更低。


方形電池結構簡單,重量較輕,生產工藝不復雜,因此普及率很高。此外,方形電池不像圓柱電池采用強度較高的不銹鋼作為殼體,所以能量密度理論上比圓柱電池的能量密度要高。


但由于方形電池一般都是進行定制化設計,所以導致方形電池的生產工藝很難統一,標準化程度較低。


軟包電池布局靈活性,采用疊加的制造方式,在體積上相比于其他兩類電池更加纖薄,所以它的能量密度在理論上是三種電池中最高的。


但由于軟包電池內部為疊加式設計,需要在每兩片電池中間加上一層薄片,薄片中會充滿液體,通過加熱或制冷從而保證電池處于最適宜的工作溫度,因此需要更加復雜的電池控制系統。


電芯能量密度方面,理論上軟包電池最高,方形電池次之,圓柱電池最小。但就目前技術而言,不能一概而論。


在新能源汽車市場,圓柱、方形、軟包三種電池均有車型搭載,因此并沒有絕對的優劣之分。但是若論時代劃分,日韓企業明顯占據了領先優勢。




原標題:回望:圓柱/方形/軟包電池的時代風云錄


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