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软包电池为什么国外开花国内不香?

钜大LARGE  |  点击量:1020次  |  2021年08月30日  

软包电池在我国,仿佛越来越不受待见。


2020年前五月,我国软包动力锂离子电池累计市场份额低至4.3%。


而2018年,我国软包动力锂离子电池市场占有率还在13%以上。


从装机量上来看,2020年软包电池的装机量下降速度超过动力锂离子电池整体市场。依据整车出厂合格证数据,2020年前五月,软包电池装机543.89MWh,累计同比下降74.5%,远超过整体装机量45.4%下降幅度。前五月方形电池装机量同比下降49.7%,也分明小于软包的下降幅度。


资料来源:整车出厂合格证数据


与此相对的是,软包电池在国际市场上蓬勃发展。2019年,全球销量排名前十的新能源乘用车中,软包电池配套上升至4款。全球软包动力锂离子电池公司LGC、SKI、AESC等已为大众、奥迪、日产、现代起亚、通用、雷诺等车企配置了多款主流车型,其中,日产Leaf车型使用软包动力锂离子电池,该车型自2010年十二月上市至今,总销量已经冲破50万辆。


国外采用软包电池的车企和车型


资料来源:依据公开资料整理


从上述车型可以看出,国际车企对软包电池还是酷爱有加的。


唯独我国市场软包电池的装机市场占有率下降分明。是软包技术路线问题,车企不认可?还是我国软包电池供应商产品质量问题?


要弄清这个问题,首先要了解下软包电池。


1软包电池的优劣势


所谓软包电池,是相比圆柱和方形这两种硬壳电池的一种叫法,其内部组成(正极、负极、隔膜、电解液)与方形、圆柱锂离子电池的差别不大,最大的不同之处在于软包电池采用铝塑复合膜作为外壳,方形和圆柱电池则采用金属材料作为外壳。


软包电池的优劣势都有什么呢?孚能科技在招股说明书中总结了软包电池的四大优点,三大劣势。


优点紧要聚集在能量密度高、安全性好、内阻小及设计灵活方面。


首先,能量密度高,GGII数据显示,目前动力锂离子电池行业内量产的三元软包动力锂离子电池均匀电芯能量密度已达240-250Wh/kg,但同材料体系的三元方形动力锂离子电池能量密度为210-230Wh/kg。三元软包动力锂离子电池单体电芯能量密度比三元方形动力锂离子电池均匀高10%-15%。


其次,安全性能好。同材料体系下,三元软包动力锂离子电池在铝塑膜软包封装下,倘若发生电池热失控,一般胀气释放热量;而方形、圆柱电池由于采用硬壳包装,热量无法释放,内部压力较大,则会引起爆炸。


另外,采用卷绕加工工艺的方形、圆柱电池,随着电池使用时间新增,更容易出现电池内部温度不一、应力分布不平均,尤其是卷绕弯曲处,从而出现安全隐患。


第三,三元软包动力锂离子电池具备容量大、内阻小的电化学性能优点。三元软包动力锂离子电池由于内阻较小,可以极大的降低电池的自耗电,提升电池倍率性能、循环寿命,产热量小。


第四,电芯层面,三元软包动力锂离子电池电芯的尺寸以及形状设计灵活。公司可以根据自身产品设计、客户需求进行定制。在模组和电池组层面,三元软包动力锂离子电池的空间布局更为灵活,可以呈矩形或T字形布局,能够满足更多车型对动力锂离子电池的空间要求。


劣势则体今朝工艺上更为复杂、成组效率低及成本高三方面。


例如,封装环节等较难控制,容易发生鼓胀等问题,使得产品一致性较差,对公司的技术水平、制造工艺等提出了更高的要求;相有关同材料体系的方形、圆柱动力锂离子电池,三元软包动力锂离子电池成组效率相对较低;三元软包动力锂离子电池电芯的自我保护性较差,在出现极端情况时容易被刺穿,因而在电池组环节要加入金属防护层等给予更多的保护,会带来成本提升的问题。


那么是这些劣势,导致软包电池市场占比不断下降的么?


恐怕没那么简单。从数据上看,近几年,我国搭载软包电池的车型有分明新增,2016-2019年配套软包动力锂离子电池的新车型数目分为67、72、95和103款。


这说明车企对软包电池的接受度在提升,但是配套的规模却没有显著提升。同时也说明车企对软包电池仍抱有疑虑。


车企的疑虑究竟有什么?


2车企、系统集成商对软包有疑虑


《电动汽车观察家》在采访中发现,车企有两种态度,一种公司对技术路线有偏好,例如长安习惯采用方形电池、江淮更喜欢采用圆柱电池;另一类公司对技术路线没有特殊偏好,只要能符合要求即可,这类车企比较多。


(1)某传统车企:我国品牌软包电池安全、一致性不满足需求


“在软包电池上吃过亏。”某车企动力技术副总工程师张先生对《电动汽车观察家》说,之前软包质量情况并不好,电池会出现鼓胀、漏液情况,一致性、安全性都不好,车企采用存在一定风险。


“我们今朝习惯采用方形电池。”张先生坦言。“就我们去过国内一些软包公司来看,他们质量控制的水平比方形电池还是低一些。”


张先生认为,LG化学、远景AESC和SKI做软包电池的基础更扎实,他们对软包的控制更加严格,产品质量应当会更好一些,不过这些公司还没有在国内推这些产品,比我国品牌的公司好多少还不清楚。


(2)合众:方形、软包都喜欢用


合众汽车就是典型方形软包都能接纳的车企。合众汽车研究院院长邓晓光表示,他们方形和软包电池都喜欢用。不过随着国内CTp(celltopack)电池组使用的逐渐增多,软包电池的短板就暴露出来了。软包电芯的结构强度不够,因此模组不能完全省掉。


哪吒N01紧要搭载软包和方形电池,及少部分圆柱电池


此外,电芯的发展趋势也是在逐渐做大。软包电池厚度上受到铝塑膜限制,因此只能在长度和宽幅上不断延伸,才能将电池容量做大;或者是采用镍含量更高的正极材料,新增化学活性来提升单体容量。


软包电池采用叠片技术,对对齐和毛刺的工艺要求很高,“略微对不齐或者有毛刺,就会造成内短路。”


邓晓光告诉《电动汽车观察家》,他了解的几家软包公司,电芯长度做到500-600mm就已经到极限了,再长一些,加工工艺就算不过来账了,直通率就会大幅下降。


因此,在集成效率和电芯厚度方向上,方形硬壳电池完胜。因此,车企对方形电池更加偏爱。


(3)江淮:软包电池不能满足热失控和寿命要求


江淮是一家典型的以圆柱电芯为主的公司,并有少量的方形硬壳电池。谈起为甚么不采用软包电芯,江淮汽车新能源汽车研究院电动汽车平台总监秦李伟告诉《电动汽车观察家》,江淮对电池的热失控要求比较高,“我们的目标是一颗电芯爆炸,不引发电池热失控,惟有圆柱电池可以做到。”


其次,他对软包电芯的寿命也有疑虑。一般来说,电动汽车的整车寿命是十年以上,软包电池铝塑膜的寿命还没有得到验证,成组后可不可以达到整车寿命时间是不确定的。


第三,软包电芯的供应链不完善,对供货稳定性存在疑虑。


由于软包路线和我国主流路线有所差异,部分原材料、加工设备的采购渠道仍较为单一,紧要包括铝塑膜、锂离子电池加工设备、少量辅材等,相关供应商一旦出现问题,将对电池公司加工经营及产线建设,以及整车公司供货稳定性上出现一定的不利影响。


这里所指的原材料应当是铝塑膜。依据公开资料显示,国内公司加工的铝塑膜进展总需求量的7%—8%,绝大部分依靠进口。我国市场几乎被日本DNp(约50%)、日本昭和电动(20%)、日本T&T(10%—15%)韩国栗村化学(约9%)四家瓜分。


2016年,新纶科技斥资95亿日元收购T&T涉足铝塑膜业务,获得T&T在日本三重县的锂离子电池铝塑膜厂及相关资产,并获得制造及销售铝塑膜软包产品的全部专利和专有技术在我国的独占许可及在日本的非独占许可。


目前,新纶科技已经在常州建立了两条加工线,合计产量500万㎡/月,依据规划将在建设两条加工线,达产后,产量将进阶1.5亿㎡/年。


也就是说,能够获得软包电池公司认可并在我国有产量的铝塑膜公司并不多,这在整车公司看来,电池上游原材料的供应是存在风险的。


在电池系统集成商来看,软包电池的问题也很大。


(4)某电池系统集成商:软包不好用


谈到软包电池,某电池系统集成商负责人刘先生直言,软包电池不好用。


刘先生表示,从成组角度看,软包电池比较软,所以要在电芯外面装好多塑料支架,很浪费空间,成组效率比较低。


软包电芯容量不能做太大,由于铝塑膜的限制,电芯的厚度不会太大,只能在长宽上进行弥补,太长太宽的电芯很难摆放进电池组。


所以软包电芯容量相对较小,因此电池组内要并联很多电芯,导致中间要的结构支架、汇排流等,电池组的成本就高了很多。


刘先生认为,对成本要求较高的车企大多不会采用软包电池。


3体量、成本、补贴政策制约软包发展


有关为甚么抓不住市场份额,软包电池公司有自己的看法。


国内某软包电池公司战略负责人陈女士对此略感无奈,她认为这是市场环境使然。“我国市场宁德时代市场占有率最高,与整车公司绑定关系较强,软包电池公司产量小,只能和车企谈二供,因此所占市场份额较小。”陈女士说。


软包动力锂离子电池


大多作为二供,也与软包电池公司体量较


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