動(dòng)力電池行業(yè)行至“下半場”
時(shí)間:2023-06-20 09:54來源:中國電子報(bào) 作者:張維佳
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“動(dòng)力電池行業(yè)正在開啟下半場”，這是很多業(yè)內(nèi)人士的研判。
在上半場的競爭中，我國已成為全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑者，市場規(guī)模連續(xù)6年全球領(lǐng)先，建成全球產(chǎn)業(yè)鏈最全、規(guī)模最大的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)體系，5萬余家企業(yè)“爭先恐后”投入到鋰電池產(chǎn)業(yè)“新”浪潮中。然而，行業(yè)同時(shí)也面臨著裝機(jī)量增速放緩、產(chǎn)品迭代加快等挑戰(zhàn)。動(dòng)力電池行業(yè)從上半場向下半場轉(zhuǎn)換，還需要電池材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新“多管齊下”，從而引領(lǐng)市場需求，完成從“有”到“好”的飛躍。
材料創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新“主戰(zhàn)場”
電池材料直接決定了動(dòng)力電池的能量密度、安全性和成本，是動(dòng)力電池創(chuàng)新最核心、最本質(zhì)的部分。目前，我國已形成以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主的發(fā)展路線，國內(nèi)三元電池能量密度超過300Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度超過200Wh/kg，達(dá)到世界先進(jìn)水平，尤其是在磷酸鐵鋰領(lǐng)域，我國引領(lǐng)了全球磷酸鐵鋰電池在轎車中的回歸和復(fù)蘇。
來源：中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟
然而，隨著電池技術(shù)不斷革新，傳統(tǒng)材料已滿足不了電池降本增效、提高能量密度等的需要，例如磷酸鐵鋰電池能量密度已接近“天花板”，但其比能量仍然相對偏低，低溫性能也有待提高，亟需尋找可替代的新一代材料。同時(shí)，市場愈發(fā)細(xì)分，對電池提出差異化的需求，需要更多技術(shù)路線滿足多元化場景需求。
在這方面，目前我國已不再是簡單跟隨國外的技術(shù)體系，而是在創(chuàng)造新的體系，比如在低鈷問題和磷酸錳鐵鋰電池方面，我國正逐步領(lǐng)先世界。未來，液態(tài)鋰電池技術(shù)路線將朝著三個(gè)方向發(fā)展：一是高比能量和低成本，正極材料采用高鎳三元、富鋰錳基，負(fù)極材料采用高比例硅碳、鋰金屬，比能量目標(biāo)達(dá)500Wh/kg，但電池壽命偏低；二是兼顧比能量、安全、成本和壽命，采用高鎳正極體系，壽命不降比能量增加50%，或者比能量不降壽命增加3倍以上，逼近10000次循環(huán)；三是基于鐵鋰的高安全液態(tài)路線，成本最低、壽命最長可到10000次循環(huán)以上。
此外，過去十年，液態(tài)鋰電池的能量密度已經(jīng)提升了2-3倍，目前已經(jīng)接近理論上限。在不更新材料的前提下，液態(tài)鋰電池很難再取得新的突破。而固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰電池的電解液和隔膜，更安全、能量密度更高、循環(huán)性能更強(qiáng)，已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的下一代電池技術(shù)方向。
來源：中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟
相比于液態(tài)及半固態(tài)電池，全固態(tài)電池需要把全部原理改變，存在較多的技術(shù)難點(diǎn)需要解決。與此同時(shí)，由于我國在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術(shù)上領(lǐng)先世界，致使日本、美國等選擇直接跳過這一階段，直接投入到固態(tài)電池路線上，希望實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。
未來十年，將是固態(tài)電池研發(fā)的關(guān)鍵機(jī)遇期，預(yù)計(jì)其規(guī)模化量產(chǎn)和應(yīng)用的窗口期或?qū)⒃?025至2030年之間。面對激烈的國際競爭，我們必須給予足夠的重視，搶抓固態(tài)電池技術(shù)風(fēng)口，占踞材料創(chuàng)新制高點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新“橋頭堡”
如果說材料創(chuàng)新是一個(gè)需要長期積累、久久為功的過程，那么結(jié)構(gòu)創(chuàng)新則更加直接。近年來，電池及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢，基本上每家電池大廠都有自己拿得出手的產(chǎn)品，例如寧德時(shí)代麒麟電池、比亞迪刀片電池、蜂巢短刀電池、中創(chuàng)新航“頂流”圓柱電池等。
寧德時(shí)代麒麟電池
整體來看，在單體電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，主要是通過減少附件重量以提升單體容量和提高比能量；而在電池系統(tǒng)方面，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的最大的趨勢是由傳統(tǒng)電池包的電芯、模組到電池包的組成方式逐步向去掉模組，再去掉整包的方向進(jìn)行發(fā)展，從而構(gòu)成CTC（單體與底盤深度集成）、CTV（單體與車輛深度集成），逐步減少附屬的重量和體積，使電池系統(tǒng)比能量不斷提升，同時(shí)也帶來底盤結(jié)構(gòu)的變化和底盤技術(shù)創(chuàng)新。
未來，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新或?qū)⒊尸F(xiàn)兩大趨勢，一方面，電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面的趨勢體現(xiàn)為功能的集成化、結(jié)構(gòu)的極簡化，制造的集約化，其相互關(guān)聯(lián)、相互影響，實(shí)現(xiàn)電池高安全、高比能量以及制造的高效率；另一方面，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是電池與整車的集成化，需要電池行業(yè)和整車行業(yè)密切配合來進(jìn)行創(chuàng)新。
商業(yè)模式創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新“加油站”
隨著市場競爭的加劇，動(dòng)力電池企業(yè)不僅需要技術(shù)創(chuàng)新，還需要在商業(yè)模式上找到新路徑， “立竿見影”地提高市場競爭力和盈利能力。比如近年來崛起的換電模式，可以大幅提升電池利用率，并打通電池的生產(chǎn)、使用、回收等各環(huán)節(jié)。
蔚來換電站
目前，換電在乘用車方面已經(jīng)有較大規(guī)模的應(yīng)用，但其仍是一個(gè)獨(dú)立、封閉的補(bǔ)能體系，車企和電池廠商建設(shè)的換電站只適配其自家品牌。要想讓其支持所有品牌、所有車型，不僅需要全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，還需要建立用戶、車廠、電池廠、政府以及服務(wù)型企業(yè)共贏的商業(yè)模式。
從這個(gè)角度來看，商用車換電更加容易。商用車本身就使用獨(dú)立底盤，因此做成一個(gè)通用性底盤的潛力很大。在此基礎(chǔ)上，再做換電的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，最后實(shí)現(xiàn)換電站網(wǎng)聯(lián)化、智能化和車網(wǎng)互動(dòng)結(jié)合起來。這一方面能夠解決商用車充電難，運(yùn)營效率等問題，另一方面更容易實(shí)現(xiàn)健康的利益分配機(jī)制，同時(shí)車電分離還可以降低用戶購買成本以及補(bǔ)能成本。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
動(dòng)力電池
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