为什么全球不同国家选择不同技术路线?溯源锂电池封装发展史(4)

中国以综合性更强的方形电池为主导、软包和圆柱为辅,电芯总产能冠绝全球;美国车企则以圆柱和软包为主,圆柱主要感谢特斯拉在美国有超过70%的市占率,而底特律汽车三大则坚持能量密度更高的软包;欧洲以软包电芯为主导、方形次之,其中纯电车型坚持长续航的软包,德系车企对更符合车规级的方形则青睐有加。

2016年底,新能源汽车补贴政策首次提出以电池能量密度为参考指标,密度设最低门槛,密度越高补贴越多

2016年底,新能源汽车补贴政策首次提出以电池能量密度为参考指标,密度设最低门槛,密度越高补贴越多

虽然早在2012年,德国汽车协会VDA就已经推出了动力电池的标准尺寸,去帮助主机厂在不同车型中使用相同类型的电池,从而提高电动汽车的可充电电池的通用性和可替代性,但实际上中国主机厂对于续航的追求,传统方形电池的VDA尺寸已经无法满足中国主机厂需求,倒逼电芯厂去突破VDA的尺寸,从2017年开始,随着补贴政策的落实,中国的方形电池实际已经突破了VDA标准尺寸。这一年开始,中国新能源领域方形电池在全球开始独领风骚的崛起已经势不可挡。

在这几方面的推动下,中国市场在围绕方形电池的整体产业链在过去实现了非常大的跃进。比如后期比亚迪刀片电池把单个电芯宽度近乎极限的拉长,厚度做薄,然后直接把电芯放在整个PACK里面进行安装,尽可能简化模组,这点从2008年其发布的,F3DM电池尺寸是356*100*28,到中期的VDA EV电池尺寸达到173*115*45,乃至2020年的960*90*13.5型号既能看出,或者通过宁德时代在2019年所发布的的NCM811电芯尺寸达到了惊人的79*148*103,是友商3倍的厚度有着异曲同工之妙,也能看到中国电芯厂在电池端的形态变化上虽百花齐放,但仍然可见流向。在这个思路的延展下,2019年后,比亚迪推出了刀片电池、宁德时代推出了搭载麒麟电池的CTP 3.0结构。

比亚迪于2020年3月29日发布的刀片电池,率先应用在了“汉”车型上

比亚迪于2020年3月29日发布的刀片电池,率先应用在了“汉”车型上

天下三分

4680或将带来电池行业新变局

虽然方形电池目前是电池企业最主流的选择,但其自身性能短板也很明显。由于方形电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产,所以市场上有成千上万种型号,而正因为型号太多,工艺很难统一。方形电池在普通的电子产品上使用没有问题,但用于需要多只串、并联的大型动力电池,相对于标准化产线生产的圆柱形锂电池,方形电池的生产自动化水平不高,单体差异性较大,在大规模应用中,其系统寿命多多少少都会出现于单体寿命的情况。

抛开技术层面,从商业层面来看,中国特色的电芯发展道路在汽车制造历史上第一次出现早期没有电池生产、BMS管理能力的主机厂产品定义甚至底盘定义受制于电池供应商的情况——需要去和电池厂共同研发的阶段。而特斯拉所采用的路线可以更好的定义其产品,比如现在主打的C2C,或以比亚迪为首的C2B封装模式。当然,特斯拉4680圆柱电池采用的CTC技术与一体化压铸工艺相辅相成,占据了汽车产业链的主导权。

在特斯拉产业链体系里,动力电池厂商只需生产电池,然后交付给特斯拉即可。在这个体系下,动力电池厂商话语权大大降低,特斯拉可以随意更换供应商。以特斯拉最早的合作伙伴松下为例,曾经是特斯拉电动汽车工厂唯一锂电池供应商。然而,因为产能提升计划与特斯拉未能形成同步,被特斯拉果断“抛弃”,另找LG化学生产圆柱电池。这种商业模式的差异使得特斯拉能够更灵活地适应市场需求和技术变化,更好地掌控产品定义和供应链,从而保持了竞争优势。因此清流资本认为,4680电池的诞生,出现了变局的可能——更加容易实现的BMS系统一定程度为主机厂提供了重新获得对于底盘定义主导权的机遇。

在电池厂与主机厂话语权螺旋交替上升的大环境下,清流资本确实也发现了中国头部电芯企业不仅仅局限于方形电池的持续迭代,也在补足在不同形态电池的技术能力,不断提升技术水平,以加强对产品定义和供应链的掌控,中国的电池厂们在特斯拉4680发布后也迅速的响应开始了相关的研发。2022年,亿纬锂能和宁德时代均获得了宝马4695大圆柱电芯定点,各家巨头如:宁德时代8条产能达12GWh的大圆柱电池的产能规划,亿纬锂能与宝马正在合作建立两座电芯工厂将率先应用在其i3车型,比克计划在常州建设的30GWh大圆柱电池产线,国轩高科年产10GWh的4695/46120电池项目已落地安徽合肥,中创新航2023年4月发布的“顶流”圆柱电池已经开发完毕,海辰即将推出的用于储能领域的46220电芯也量产在即。

纵观国内外动力电池形态的历史变迁,无论国内还是海外市场,动力电池领域依然处于路线百花齐放、创新技术此起彼伏的阶段,回归本质仍旧是在不同场景寻找成本+质控+技术等方面的平衡最优解,三大电芯封装形态的市场份额在当前迅速迭代的电池结构、持续改进的电池加工工艺、螺旋式攀升的基础材料研发进步等因素面前依然充满变化。

清流资本判断在中高端纯电车型领域,大圆柱在完成工艺良率打磨后将占据主要装机份额,46体系乃至未来66体系的大圆柱电池能够更好地获取高镍三元、硅负极、LiFSI、单壁碳纳米管等先进材料体系支撑;而方形电池随着其集成化程度不断提高,依然将会在定位大众市场的纯电及混动车型里扮演中流砥柱的角色;而软包电池在中短期的欧美主机厂端将面临着巨大的向上被大圆柱、向下被方形挤压的挑战,但随着未来3-5年半固态、固态电池的成熟,软包作为最佳承载形态将有机会重返技术前沿。