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全球動力鋰電池前十企業產品盤點

發布時間:2023/01/10 瀏覽次數:2701

鋰電池已經在全球經濟發展中扮演著重要角色,其市場規模也在急速增長?!度蜾囯姰a業供需白皮書》報告顯示,預計2022年全球鋰電池需求量達到680GWh,市場規模將達6600億元;到2025年鋰電池市場需求將達1778GWh,市場規模將超過14000億元。

根據韓國的市場研究機構SNE Research公布的2022年10月份全球電動車動力電池裝機量排名。全球動力鋰電池的產能,主要集中在亞洲地區中的中日韓三個國家,全球前十的動力鋰電池企業也被這三個國家包攬,占據產能的92%。今天,我們就盤點一下全球前十動力鋰電池企業中,各自比較有特點或者最新發布的產品。

一、寧德時代麒麟電池

寧德時代成立于2011年,連續六年登頂動力電池企業世界第一。其客戶包括特斯拉、大眾、寶馬、奔馳、豐田等等大家耳熟能詳的大型車企。

2022年6月23日,寧德時代發布麒麟電池(第三代CTP技術)。麒麟電池在兩塊電芯的中間加水冷鈑,使相鄰兩塊電芯的熱傳導降低,不會出現熱失控;其二,可滿足高壓快充,4C充電不是難事,明年即可在市場上看到;第三,可極大提高電池壽命,因為水冷鈑具有緩沖作用;第四,比能量提高,麒麟電池可提高利用空間,磷酸鐵鋰系統能量密度 160wh/kg,三元高鎳可達 250wh/kg,較 4680 電池多裝 30% 的電量。

此電池突破功能邊界,打造三效合一的多功能彈性夾層,并獨創電芯倒置方案,使電池包體積利用率突破72%。麒麟電池系統能量密度達255Wh/kg。在相同化學體系、同等電池包尺寸下,其電量相比4680系統可提升13%。同時,寧德時代首創電芯大面冷卻技術,使麒麟電池換熱面積擴大四倍,控溫時間縮短一半,支持5分鐘熱啟動及10分鐘快充,并可實現全化學體系的熱穩定、熱安全提升。

麒麟電池還被美國《時代》周刊評為2022年最佳發明。

二、比亞迪刀片電池

比亞迪于1995年成立,2003年成長為全球第二大充電電池生產商,動力電池方面,比亞迪2022年1-11月位列全球第二。主要客戶包括中國國家電網、中廣核、美國雪佛龍、德國Fenecon、日本A-style等。

刀片電池是比亞迪于2020年3月29日發布的電池產品。 該電池采用磷酸鐵鋰技術。不過,“刀片電池”形狀和傳統磷酸鐵鋰電池的造型截然不同,“刀片電池”是將單個電芯“扁平化”處理,長得又長又薄,有點像刀片,所以叫“刀片電池”。

比亞迪的“刀片電池”通過改變電池包結構,提升包內空間利用率,其長寬高分別為960mm、90mm、13.5mm,重量約2kg,這樣一來就可以大大提升電芯的重組效率,這也意味著可提高電池包的能量密度。而且磷酸鐵鋰電池不抗凍,低溫性能差是行業共知的短板,但比亞迪的“刀片電池”在零下20攝氏度下,放電能力依然還能維持在90%,不僅如此,在低溫低SOC情況下,反倒比三元鋰表現好。

“刀片電池”不僅保留了傳統磷酸鐵鋰電池安全性高、高溫性好、壽命長、充放電倍率大、成本低等優勢,同時,其電池體積比能量密度大幅提升,在低溫環境中的表現也非常穩定,這樣一來,就讓磷酸鐵鋰電池在補足能量密度和抗低溫兩大短板后的優勢非常明顯。

刀片電池還通過了電池安全測試領域的“珠穆朗瑪峰”——針刺測試,并成功挑戰了極端強度測試——46噸重卡碾壓測試,具備超級安全、超級強度、超級續航、超級壽命的特點。超級安全:針對電池使用七重安全維度測試,涵蓋內部短路、外部短路、過充、碰撞、高壓、連接以及危險氣體;超級強度:電池包具備擠壓不起火、不爆炸特性,并通過了模擬碰撞,抗壓強度等測試;超級續航:續航里程輕松突破600km,超級壽命:滿足充放電3000次以上,滿足車輛行駛全生命周期需求。

三、LG新能源四元鋰電池

LG新能源隸屬于韓國LG集團,2022年1-11月裝機量位列全球第三。為大眾、通用、戴姆勒、福特、現代、起亞、奧迪、保時捷、雷諾、特斯拉等汽車品牌提供動力電池產品。

作為全球最早量產三元正極材料的公司,LG新能源聚焦市場對高續航里程、高安全新能源車型的需求,在行業中率先實現了升鎳降鈷的四元鋰電池(NCMA)的量產。加入鋁元素的高鎳四元鋰電池有著高能量密度優勢的同時,相比于三元8系材料,將大幅降低放電熱流峰值,并且可以提高達峰的溫度,因此具有非常優異的熱穩定性。

LG新能源的新一代四元電池技術可以實現1次充電續航650公里。同時這一技術方案的亮點還在于在能夠在300wh/kg以上的高能量密度基礎上,通過先進的熱管理技術,實現超級快充,充電5分鐘行駛280公里,可以從根本上解決目前新能源用戶普遍存在的里程焦慮。

四、松下圓柱電池

松下是目前日本唯一排名前十的動力鋰電池企業,2022年1-11月位列第四位,主要客戶是特斯拉、大眾、豐田、福特等。

松下主要動力電池產品都是圓柱電池,而4680是其最新電池產品。和傳統汽車品牌使用的軟包式或方形的電池芯不同,圓柱形由于其形狀的關系,在模組或電池包內存有空隙,空間效率較為差些。不過也有很多優勢,比如穩定、散熱快、成本低等。特斯拉的成功亦在某種程度上,得益于圓柱型電池的顯著優勢。

4680電池與上一代2170電池相比,電池體積大大增加,單位容量增加5倍,內部還采用了無極耳設計,有助于降低內阻和發熱,從而給車輛帶來更好的能耗性能和充電性能。此外,特斯拉還采用了結構化的電池組設計,取消了內部模塊,直接由電池組成,帶來了更高的空利用率,提升了整個電池組的能量密度。電池組中會有大約960個電池,與上一代相比大大減少,從而減輕了電池管理系統的負擔。

依托全新的4680電池和特斯拉控制的生產工藝,特斯拉車型續航里程將提升54%,每千瓦時電池成本降低56%,每千瓦時投資成本降低69%。參數方面,整車續航里程也將提升16%,比極耳電池的電功率提升6倍。

五、SK On SF電池

SK On是韓國公司SK Innovation在2021年10月初分拆出來的電池子公司,2022年1-11月全球排名第五,主要客戶為現代、起亞、奔馳、北汽等知名汽車廠商。

SK On一直是全球軟包電池業的頭部企業之一,該公司在2018年收到一家全球汽車制造商的請求,要求該公司制造一種可在18分鐘內快速充電的電動汽車(EV)電池,該公司答應了該制造商的請求,于是便研發了SF電池(Super Fast Battery,超級快速電池),SK On在今年的CES 2023上展示了這種電池,并且獲得了“嵌入式技術”類別的最佳創新榮譽獎。

SK On公司應用了其獨特的涂層技術,大大降低了電阻,并提出了一種新的電池材料,提高了充電速度。該公司還應用了一種制造解決方案,最大限度地減少了SBR的使用,這是一種在涂層過程中導致產生電池電阻的粘合劑。

對于SF電池來說,其電池壽命并不受快充的影響,循環壽命也可以達到 1000 次,SK On稱這是該公司嚴格測試后取得的成績。

SK On公司在 2019 年完成了SF電池的開發,2021 年,配備SF電池的電動車型在市場上首次亮相,該公司現在的目標是制造可以在10分鐘內快速充電的電池。

六、三星SDI棱柱鋰離子電池

三星SDI是韓國三星集團的附屬企業,2022年1-11月位列全球第六,主要客戶有特斯拉、三星、福特、寶馬、沃爾沃、大眾、奧迪、捷豹、菲亞特等。

三星SDI電池的外部為了達到最小包裝空間,形成非常理想的棱柱狀鋰電池外殼。此外,不需要額外增加冷卻模塊的結構。

三星SDI的棱柱形鋰離子電池,由于棱柱外可以設計保持內部氣壓的穩定,陰極 陽極和電解質材料的選擇不受任何約束。因此,棱柱電池為了獲得更大的能量密度,可以選擇的材料范圍也比其它任何形式的電池都要廣泛。

三星SDI棱柱鋰離子電池,擁有業界最高水平的內置型安全裝置,在電池生產中安全是最重要的因素,因為電池依賴一些揮發性化學物質的反應而放電,一些電池具有很高的能量密度。三星SDI已經開發和采用了自己獨特的安全設備如保險絲、釘安全裝置、過載安全裝置和安全功能層,保障在最惡劣的條件下也能確保司機的安全。

雖然電池的容量減少是正常的,問題是如何在電池的使用壽命內保持高效率。三星SDI的棱杜電池采用激光煌接進行密封裝配,因此不受外部的溫度影響,同時保持內部有充足的電解液,確保性能的長期穩定。

七、中創新航One-Stop的高錳鐵鋰電池

中創新航2022年1-11月成為世界第七的動力電池廠商。其成立于2015年,前身是央企背景的中航鋰電。2022年10月6日在港股上市,與廣汽、小鵬、長安、零跑、吉利、合創、東風、本田、上汽通用五菱、奇瑞、瑞馳、東風小康等車企已經建立業務上的聯系。

中創新航開發了One-Stop的高錳鐵鋰電池,具有以下的特點,一個是更好的安全性,采用了TPP2.0的熱電分離的技術,保證了系統安全的魯棒性;第二,大幅的降低了稀有金屬的用量,包含了鎳鈷以及鋰的用量,幫助大家在相同的條件下獲得更低的購買成本,電池包的能量密度達到了180瓦時每公斤,能量密度的保持率就突破80%里程,支持整車達到700公里。但是這些前提還是在電池包高度大概是110毫米高的前提下,如果做的更高就會有更高的能量密度和更長的里程。同時從用戶的使用成本上,中創新航做到了少磕碰,高度減少7%,離地間隙更高。在補能體驗上,是可充、可換,同時整個的電池包會在2024年左右的時候,在市面上跟大家見面。

八、國軒高科半固態電池

國軒高科成立于2006 年,于2015年5月上市,2022年排名全球第八。主要客戶包括江淮、上汽、通用、五菱、奇瑞、北汽等國內大型車企業。

掌握國軒高科的半固態電池,已經在固態電池的道路上略占優勢。半固態電池是由美國麻省理工學院的科學家研制出的一種新型半固態液流電池。其是指任一側電極不含液體電解質,另一側電極含有液態電解質的電池?;騿误w中固體電解質質量或體積占單體中電解質總質量或總體積之比的一半。

與目前的鋰離子電池相比,半固態鋰電池體積小,更加穩定安全。簡單來說就是半固態電池成本僅為現有電動汽車所用電池的三分之一,能量密度卻更高,能讓電動汽車一次充電的行駛里程加倍,柔性化的特性也讓其更安全。

據了解,高合汽車HiPhi X可能率先搭載國軒高科半固態電池,電池包能量密度260Wh/kg,電量達到160kWh,續航里程達1000km,車輛百公里加速時間為3.9s。從數據看來,已經算是頂尖水平了。

九、欣旺達SFC480超級快充電池

欣旺達成立于1997年,公司于2011年4月上市,2022年排名全球第九。欣旺達最初是做鋰電池模組的,嚴格說就是代工。公司主要客戶為蘋果、飛利浦、亞馬遜、聯想、OPPO、步步高、海爾、SanDisk、頂星、華碩·凌海達、海洋王、邁瑞等國內外知名企業。

SFC480超級快充電池是欣旺達自主研發的首款量產超充電池,在材料、工藝、結構方面均有突破性創新,欣旺達從液冷和電芯工藝兩方面著手。SFC480采用了一種加熱和散熱效率更高,同時兼顧低溫充電效率的3D液冷技術。

同時,欣旺達SFC480電芯的無連接片設計類似于大圓柱電池,取消了極耳轉接,整體設計能讓電芯的內阻下降3%,相同超充電流下溫升降低2.5攝氏度。電池極耳是電池進行充放電時的正負兩極的接觸點,是電芯中將正負極電流引出來的金屬導電體。

SFC480超級快充電池將于今年量產,最大充電功率達480 KW,一次充電可實現續航里程700公里,充電5分鐘則可支持200公里續航。這意味著,欣旺達正在突破技術創新上的短板。

十、億緯鋰能4695大圓柱電池

億緯鋰能成立于2001年,于2009年在深圳創業板首批上市,2022年排名全球第十。當前,億緯鋰能主要客戶有小鵬、東風、廣汽、廣汽、大運、現代起亞及戴姆勒、寶馬、捷豹路虎、博世等國內外頭部車企。

4695大圓柱電池,能量密度達到350Wh/kg,能夠實現9min超快充及500-1000km續航,其生產周期小于7天,制造效率提升30%,制造成本降低50%。同時,公司發布全新圓柱“π”電池系統。

公司全自動中試線累計產出電池已達到50萬顆,整體優率92%,克服了全極耳揉平、焊接、注液等技術難點。首個大圓柱20GWh的工廠在湖北荊門即將建成,實現第一代280Wh/kg的大圓柱鋰電池產品的量產。公司2025年規劃大圓柱總產能超100GWh,將擁有遼寧沈陽、四川成都、湖北荊門、匈牙利等生產基地。

“π”電池系統是公司在4695大圓柱電池的基礎之上研發的“π”型冷卻系統,具有超快充、高比能、長續航里程和高安全的特點。超快充:三維立體傳熱,換熱面積比高達52.3m^2/Wh,較傳統冷卻提升2.7倍,可以實現9min超快充;高比能:使用高效復合新型材料與高強度輕量化新型膠粘劑,實現系統減重10%,能量密度達到260Wh/kg;高續航里程:超高兼容,可以匹配A/B/C級轎車或SUV等不同用車場景需求,續航里程可以滿足500-1000公里;高安全:設立定向極速泄壓和獨立泄壓通道,可以保障系統全生命周期NTP。

從這些產品中,我們看到了相同的幾個點:

1、安全。曾經一系列的電動汽車鋰電池安全事件,讓很多新能源意向車主對購買電動汽車望而卻步。如何保證鋰電池的安全,成為鋰電池企業首要考慮的指標,各家發布的產品中,也都提及了他們采用了什么方法來讓電池變的更安全;

2、補能。電動汽車相較于燃油車,補能方面一直處于劣勢。因此,提升補能效率是所有鋰電池企業要克服的困難。在一定充電時間內可實現的續航里程,是電池快充能力的另一種衡量指標。美國能源部(DOE)將6C充電定義為可在10分鐘內充至電量的80%,新增322公里的整車續航。目前各大鋰電企業,都在通過一次次技術創新不斷向著這個指標前進。另外一種方式就是換電,目前寧德時代、北汽、奧動新能源、蔚來、吉利、一汽、上汽、廣汽等企業都投入了相當大的人力物力發展充換電站業務。不過因為充換電站投資成本高,兼容面窄的原因,普及速度極大受限。不過目前不管是政府層面,還是行業內部都有制定統一標準,降低充換電站普及門檻的意向?;蛟S在未來,充換電站可以像如今的加油站一樣普及;

3、續航里程。從目前各大鋰電池企業公布的數據來看,電動汽車在續航里程上已經趕上甚至超過了燃油車,并且未來還有非常大的提升空間;

4、降低成本。不管是億緯鋰能4695大圓柱電池、國軒高科半固態電池、中創新航One-Stop的高錳鐵鋰電池、松下圓柱電池,在發布的時候,都提到了產品在成本方面做出的優化。

從這幾個方面來看,隨著各家鋰電池企業在產品技術方面的不斷突破,基于不同應用場景需求,多種技術路線共同發展又互相借鑒、融合,不斷推動電池性能、成本的優化。讓新能源汽車各方面的性能不斷追趕甚至超越燃油車,也被越來越多的意向車主所接受,新能源汽車替代燃油車的趨勢也越發明顯。并且從現在各企業的發展趨勢來看,未來,頭部電池企業都將會構建多元化的技術路線,以適應不同車企、場景的應用需求。

最后,中國坐擁全球最大的新能源汽車市場,這是中國鋰電池企業的巨大優勢。這也助推了中國鋰電池企業占據全球動力電池前十中的六席,擁有市場65%以上的市場份額。另外,中國相關企業已掌握了全球一半以上的鋰礦資源,其中很大一部分在南美鋰三角,也就是阿根廷、智利、玻利維亞,而這三個國家都加入了一帶一路,中國企業在此地的投資和鋰礦開采有著巨大的政治優勢,可以預見的是,中國短期內不會陷入無“鋰”可用的境地。

可以說在鋰電領域,中國已經在技術、市場、原料全方位的占據了領導優勢,不管是現在還是未來,在鋰電領域,中國絕對會擁有相當巨大的話語權。但在鋰電領域,領導者幾經易主,先是日本后來又是韓國,現在又被中國占據。然而,不管是日本還是韓國都不甘心,始終在發力追趕,再加上歐美也在旁虎視眈眈,中國還遠遠沒有到高枕無憂的時刻。

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