17年专注锂电池定制

18650大撤退

来源:钜大LARGE    2019-11-16    点击量:117

18650圆柱电池是最早应用在电动汽车上的动力电池,但目前它在电动汽车动力电池上的应用却越来越少。


2019年上半年,18650圆柱动力电池在新能源汽车上装机占比为3.7%,而去年全年18650占比在6.7%,还有进一步下降趋势。甚至有业内人士称,2019年,18650电池将退出汽车领域。


为何18650电池的装机率会下降,又是哪种电池挤占了18650的市场份额?未来会怎样?



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18650成为动力电池


特斯拉在生产电动汽车的时候,只有18650电池最为成熟。这种直径18mm,高65mm的圆柱电池,批量生产的一致性高、成本低。2008年,特斯拉首款车型便与松下合作,采用18650钴酸锂电池作为其动力电池。


18650是最早由日本SONY公司开发的圆柱形电池的一款标准型号,算是锂电池的鼻祖,在3C数码、无人机、电动工具等领域应用较多。该电池技术具有成熟度高,产品良率高,电池结构稳定,产品适配性强,生产厂家多,综合性能突出,整体成本优势较为明显。


在特斯拉示范带动的作用下,国内也有一批企业开始将18650电池应用在电动汽车领域。


某外资电池企业的市场负责人表示,华霆(合肥)动力技术有限公司的创始人周鹏就来自于特斯拉,擅长生产圆柱电池pack。华霆动力创立并顺利用国产圆柱组包装车,也带动了国内圆柱型电池装机数量。


在国内电动汽车的推动,尤其是小型电动汽车的推动下,18650电池在2016年迎来一波扩产高潮。这一年增加了近20条18650电池自动生产线。


2018年,国内生产18650动力电池的典型企业有力神电池、深圳比克、远东福斯特、孚能科技、浙江天能、横店东磁等,配套车型有江淮iEV、芝麻、奇瑞eQ1、云度π1等车型。


随着补贴政策对动力电池系统能量密度的要求越来越高,18650的短板也逐渐明显起来。在电动汽车产业的推动下,动力电池也在飞速发展,市场上出现了更多成组成本更低、能量密度更高的电池。


特斯拉也抛弃了18650电池。2017年1月4日,特斯拉宣布与松下联合研发的新型21700电池开始量产。马斯克在社交媒体表示,18650电池的出现完全是一场历史事故,它是早期产品的标准,现在只有21700电池才能满足电动汽车对电池性能的要求。


国内18650动力电池的身影也在减少。2019年,国内电池企业方面,浙江天能、东莞振华等主要配套18650的电池企业已有许久没有出现在整车出厂合格证中。


国内主机厂方面,江淮由力神电池配套的iEV系列已全部替换为21700电池;小鹏新版G3长续驶里程版,放弃了一直使用的18650电池,改用宁德时代的方形电池。


可见,已有越来越多的车型和企业不再将18650电池作为动力电池。


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21700会替代18650?


21700相比18650更有优势吗?好像确实如此。


“相比18650,21700产品具有更高的能量密度,更低的pack成本,更自动化的生产线体,更好的一致性以及更全面的产品追溯能力。”力神电池的相关负责人说,“组成相同电量的电池系统时,18650电池单体数量更多,相对连接以及控制更加复杂,整体的pack成本较高。”


下面的一组数据或许可以说明。


相比18650,21700电池的单体容量提升了35%。以特斯拉生产的21700电池为例,从18650型号切换至21700型号后,电池单体电池容量大幅提升35%。


成组后,电池系统能量密度也在提升。数据显示,21700电池系统能量密度提升约20%。根据特斯拉的数据,松下18650电池系统能量密度大约在250Wh/kg,21700电池系统能量密度能够做到300Wh/kg左右,此外,21700电池的体积能量密度比原有的18650高出近20%。


此外,21700系统的成本下降9%左右。根据特斯拉披露的数据分析,21700电池的动力锂电池系统售价为170美元/Wh,而18650电池系统的售价为185美元/Wh。在Model3上使用21700电池后,仅电池系统成本就可以下降约9%。


系统的重量下降10%左右。从尺寸可以看出,21700整体体积大于18650,随着单体容量提升后,单体能量密度更高,所以同等能量下所需电池单体的数量可减少约1/3。减少电池数量可以有效较低系统的管理难度,同时也将减少电池pack的金属结构件及电气配件的数量,这进一步降低了电池的重量。


根据三星SDI的数据,采用21700电池之后,系统重量相比18650减少10%。


三星18650和21700对比


21700目前只部分替代18650。统计出厂格证数发现,2019年上半年21700电池装机量仅占总装机量的1.6%,2018年这一数据为0.1%,无论是增长率还是市占率都非常小。目前国内量产装机的企业仅有力神电池及三星。可见挤占18650主要市场的电池并非21700。


上述外资电池的市场负责人表示,相对于圆柱电池,国内车企更喜欢采用方形电池。“特斯拉选择圆柱电池是因为松下圆柱电池的生产一致性非常高,且特斯拉优秀的电池管理系统能够管控这几千颗电池。国内极少有企业可以达到松下和特斯拉的技术水平。”


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方形电池挤占圆柱市场


方形电池才是绝对主流。


综合《电池中国》及整车出厂合格证数统计发现,2019年上半年方形电池占总装机量的82.1%,2018年这一数据为74.1%;软包电池上半年占总装机量的9.1%,2018年的数据为13.3%;圆柱电池占比由2018年的12.6%,下降至上半年的8.9%,软包和圆柱市场占有率都在下降。


根据上述数据可以看出,圆柱电池市场基本是被方形挤占。相对于圆柱形电池,方形电池结构简单,成组电池数量少,能量密度较高,电池热管理难度相对较低。但方形可依需求定制尺寸,故市场上型号较多,工艺很难统一,很难形成规模效应,成本较高。


软包电池与圆柱及方形相比,其外包装为铝塑材料,只会鼓涨而不会爆炸,故安全性能更好,而且重量也更轻。其形状可以依据需求定制,可以做超薄,也可以做成圆柱形方形或三角形等。相对于方形和圆柱,软包电池容量更大、内阻更小、寿命更长,总的来说软包电池性能更好。但是软包电池目前型号较少,开发成本较高。


方形和软包电池在中高端乘用车领域市场前景良好。某国内新能源乘用车企业的一位相关负责人表示,18650电池一般都用在A00级乘用车上,目前A00级乘用车市场占比下降也导致18650市场占比下滑,同时21700对18650也存在一定的替代作用。在中高端车型上,由于追求更高的能量密度和续驶里程,方形电池已经成为主流。


软包电池占比相对较小,是因为其生产及成组难度更大。“方形硬壳电池在一定程度上已经和模组很像了,对于刚入门的PACK企业来说,打包方形电池更加容易。”上述外资电池企业相关负责人说,“软包电池相对于方形硬壳电池,由于壳体强度低,排列组合难度大,更适合有电池背景的企业来做。”


此外,在科易动力技术有限公司总经理田硕看来,软包电池的缺点在于壳体强度低,对成组技术依赖性强;与卷绕生产方式相比,叠片的生产效率相对较低;电池本身容易漏液等都是制约软包电池进一步发展的重要因素。


那么18650会退出汽车领域吗?对此业内人士持不同的观点,但无一例外都认为圆柱电池在不断边缘化。有的业内人士对圆柱电池的未来仍抱有希望。该人士认为,方形电池对于想进入电池pack领域的主机厂来说,掌握起来相对容易,因为电池数量少,方形电池成组难度低。“但或许随着主机厂对圆柱电池愈加深入的了解和掌握,圆柱电池的市场份额还会大幅提升,毕竟,圆柱形电池的标准化程度高,在散热方面也有着先天的优势。”


但大部分业内人士不看好18650电池的前景。田硕认为,方形和软包电池的技术都在不断成熟,生产效率会越来越高,18650电池成本优势将不再明显,未来会越来越边缘化,但是不排除还会有车企选择。力神电池的相关负责人则认为,18650电池的成本优势已经不存在,未来很可能会退出车用动力电池市场。


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