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文檔簡介

1、1、 汽車百人會政府部門提出頂層設計推動產業健康發展1.1 、 加強上游原材料資源保障體系建設,堅決打擊囤積居奇、投機炒作等不正當競爭行為(1) 原材料礦產資源保障體系建設:加強鋰、鎳、鈷等資源保障體系建設,持續抓好保供穩價,加快構建開發采購并舉、國內國際互濟的多元化保供體系。(2) 強化上下游企業協作發展:加強產業鏈、供應鏈協作,發揮龍頭企業引領作用,強化產業鏈上下游供需銜接,保障產業穩定運行。加快推動新能源汽車領域全國重點實驗室、國家技術創新中心等創新平臺建設,凝聚高校、科研院所及上下游、大中小各類企業創新資源服務全行業發展。(3) 打擊囤積居奇和發不義之財行為:面臨上游原材料價格上漲問題

2、,如果上游原材料的價格控制不住,必然向中下游去傳導和傳遞。面對國際大宗原材料價格上漲的趨勢,需大力打擊囤積居奇和發不義之財的行為。堅決遏制盲目投資、重復建設。(4) 促進動力電池產業發展,技術多元化提升競爭力:需鞏固鋰離子電池技術和產業優勢,加快發展鈉離子、無鈷、固態電池、燃料電池等新型電池技術,促進電池技術和材料多元化,建設完善動力電池回收利用體系,有效緩解稀有金屬、稀缺金屬資源供給矛盾。國家政策頂層設計著重研究制定促進動力電池產業發展的政策措施,推動產業競爭力持續提升。1.2 、 下游政策推動新能源汽車降本增效,加快推進配套設施及整車發展(1) 規范整車企業兼并重組,有效合理利用現有產能整

3、車企業要突出重點布局,依托現有生產基地集聚發展,在現有生產基地達到合理規模之前,不再新增產能布點。執行汽車產業投資管理規定,加強新能源汽車違規項目清理整治,依法依規查處未批先建、批零兼整、邊批邊建等違規行為。規范整車企業兼并重組,大力推動落后企業和無效產能退出。(2) 推進新能源汽車與電力系統融合技術發展:鼓勵行業機構和企業開展有序充電,V2G 等技術應用示范,加快柔性充電、無線充電、自動充電等先進技術的研發,推進新能源汽車與電力系統綠色能源融合技術的創新發展。2、 鋰電池產業鏈上游多元化降本,下游整車企業高速發展2.1 、 上游原材料上漲帶動多元化降本,促進市場化發展提速2.1.1 、 鋰資

4、源供需平衡 2-3 年后可能恢復正常,技術進步帶動成本下降對于新能源汽車行業而言,提升電池材料供給水平,要圍繞資源開采冶煉、電池技術研發創新和回收利用系統建設。應對鋰、鎳等原材料交易市場進行管理、暢通國際物流渠道,保障全球動力電池材料供應。(1) 鋰資源供需平衡預計 2-3 年后恢復正常,宜春礦產可終結鋰資源短缺鋰資源供需平衡 23 年后有可能恢復正常。由于新能源汽車的需求增長,電池價格會有上漲,再往材料領域傳遞,就有更大的放大效應,本輪價格上漲和 20162018年鋰資源上漲的原因基本相同。從供需面看,恐慌性庫存儲備帶來的需求放大是暫時的,隨著碳酸鋰供應能力的提升,將逐步回歸基本需求面。根據

5、歐陽明高預測,預計兩三年后有可能恢復完全的供需平衡。世界鋰都宜春,將終結鋰資源短缺。根據國軒高科李縝預測,預計 2025 年中國鋰資源需求量為 60 萬噸。2021 年到 2025 年,未來五年隨著四川宜春鋰云母工程的快速成長,青海鹵水提鋰技術的提升,四川鋰輝石資源的開采,還有電池回收技術的進步,進口鋰資源的需求量將大幅減少。其中預計在 2025 年在宜春要形成 50 萬噸的鋰資源開發,徹底終結中國鋰資源的短缺情況。(2) 電池回收逐步替代原始資源需求:預計 2030 年之后電池材料回收將形成規模,2050 年前后原始礦產資源和回收資源的供給量將達到相當水平;更長期來看,回收資源將逐步完全替代

6、原始資源需求。 2040 年回收電池提供材料的總供給與制造電池對原材料的總需求將達到平衡。2.1.2 、 整車企業著力關注原材料供給及供需平衡問題(1) 原材料供給增加:因磷酸鐵鋰不含稀有金屬,更加匹配社會資源承受度。原材料價格大幅上漲是行業需要克服的挑戰。調控電動車上游原材料資源價格的管控,防止上游資源被過分的壟斷。(2) 供需平衡保障機制:新能源汽車銷量創新高,但上游原材料供需嚴重失衡。整車車企如比亞迪建議參照農業的糧食儲備調節機制,研究設立一個積分池調節供需平衡,增強積分價格的可預見性。我們認為,成本不斷漲價有利于電池技術和材料技術的突破,目前鋰電產業的發展因資源不斷漲價而進入了新一輪洗

7、牌,技術能力弱、成本控制差的企業將被淘汰。2.2 、 產業鏈下游整車車企高速發展,動力技術路徑多樣化2.2.1 、 新能源整車產業發展保持高增速,機會與風險并存新能源車行業未來機會與風險并存。目前行業具有兩大重要機遇,(1)自動駕駛,自動駕駛正在成為智能汽車的競爭焦點,各方的投入、政府政策的支持以及相關企業的競爭將加速自動駕駛時代的到來。(2)車路協同,“車路云圖”融合發展是中國汽車產業換道超車的關鍵路徑。近兩年傳統的交通正在實現智能化的升級,這個智能化的轉型可以理解為一個數字底座,三個智能引擎,以及上面支撐的 N 個生態應用。一個數字底座就是“車路云圖”的數字化升級,三個智能引擎分別是以自動

8、駕駛、車路協同和 Maas 出行服務為核心,N 個生態應用就是在車路云圖,數字底座和智能引擎的基礎上形成新的產業生態。2.2.2 、 各頭部整車車企發展皆有突破比亞迪頂級研發能力、銷量冠軍身份凸顯龍頭地位。2021 年比亞迪憑刀片電池 DM- i 超級混動、E 平臺 3.0 等顛覆性技術,堅持純電動和插電混動兩條腿走路,迎來了技術、產品和市場的快速發展。造車新貴小鵬汽車發展超預期,研發投入不斷加大。2021 年是小鵬高速發展的一年,2021 年小鵬汽車全年交付了有 9.8 萬輛智能汽車,拿下造車新勢力第一名。小鵬從2020 年 50 億以上營收到 2021 年 200 億以上營收,增幅約 30

9、0%。小鵬汽車研發人員的占比已經超過40%,累計研發投入超90 億元,研發能力和新產品推出值得期待。理想堅定堅持國家純電驅動技術戰略采用增程式方案力爭減排降碳。理想汽車旨在打造“城市用電,長途發電,堅持純電驅動”的理念,在城市核心區采用完全純電動行駛,不允許增程器啟動,進行如此的智能調控,從而在所有大城市核心的城市區域之內真正實現百分之百的零排放。圖1:理想汽車基于增程電動打造“城市用電,長途發電”解決方案資料來源:2022 中國電動汽車百人會長安汽車開創第三次創業創新創業計劃,至今已迭代至 5.0,持續推進“香格里拉”計劃,成效已現。長安打造了國際一流的研發體系和專家隊伍,構建了一支新能源、

10、自動駕駛、智能交互等各個領域,總人數超過 3500 人的專家級工程研發團隊,研發了全球首發新一代超集電驅和高頻脈沖加熱技術、突破了電池零起火技術、突破打造“七合一”智能整車域控制器“智慧芯”SVDC 等等。此外,長安不斷實現車輛產品煥新,圍繞“新汽車 新生態”戰略行動,持續推出新能源產品,已亮相的阿維塔 11、C385、A158 等多款車型,滿足用戶的多場景需求。以場景為導向,北汽福田聚焦產品創新。目前北汽福田城市物流、末端配送、港口、城建、礦山、長途運輸等重型運輸領域,全部推進零碳商用車,燃料電池全覆蓋。 2021 年全年福田新能源車銷量 7000 輛,同比增長 145%。目前的市場當中排名

11、第二,市占率達到了 12%。福田以平臺化,模塊化,集成化,智能化為特征的下一代全新平臺產品已經進入關鍵研發和產品投放階段,未來將為更多的運輸場景提供共有制的產品改造方案。圖2:北汽福田沿場景導向推進產品創新資料來源:2022 中國電動汽車百人會2.2.3 、 新能源車智能化提速,車企紛紛加碼小鵬智能駕駛大顯神威,2022 年擬推出 XPILOT3.5 開啟輔助駕駛下半場。小鵬汽車智能駕駛累計行駛里程已達到 1.4 億公里,智能駕駛的輔助泊車則做到了 734 萬次,記憶泊車也在 2021 年下半年推出,已有 3 萬條具有分享屬性的記憶泊車記錄。智能輔助駕駛系統XPILOT3.0 的用戶滲透率達到

12、驚人的 96.2%,NGP 里程滲透率達到 62%,期待未來里程滲透率能達到 90%以上。基于 XPILOT3.0,小鵬計劃在 2022年推出從高速到城市場景的 XPILOT3.5,為智能輔助駕駛開啟下半場。圖3:XPILOT3.0 系統用戶滲透率達到驚人的 96.2%圖4:小鵬汽車 XPILOT3.5 將開啟輔助駕駛下半場資料來源:2022 中國電動汽車百人會資料來源:2022 中國電動汽車百人會廣汽埃安 ICV 持續投入,“星靈”電子電氣架構成為公司智能招牌。廣汽埃安的 L2+(自動輔助駕駛功能)裝載率高達 50%。在 ICV 的科技創新方面,廣汽埃安將會依托“星靈電子電氣架構”,全面提升

13、 ICV 的科技創新實力,打造全天候的智駕感知方案。3、 電池產業新技術逐漸邁向成熟3.1 、 電池材料新技術:打造全新研究路徑3.1.1 、 電解質:固態電解質取代液態電解質目前廣泛使用的液態電解質鋰離子電池存在著熱失控的風險。中國科學院物理研究所研究員李泓在電動車百人會議上提出:用不容易燃燒的固態電解質代替容易燃燒的液態電解質,由此形成的全固態電池具有更高的安全性,理論上也具有高的能量密度和功率密度。圖5:液態電解質鋰離子電池存在著熱失控的風險資料來源:2022 中國電動汽車百人會混合固態電解質:綜合液態電解質量產優勢和固態電池安全性特點中國的初創公司融合了液態電解質和固態電池的優點,發展

14、了混合固液電解質技術路線。不同于日本和韓國的硫化物,也不同于美國的金屬鋰負極,混合固液電解質在容易量產的同時也能顯著提高現有液態電解質鋰離子電池產品的安全性,目前已臨近量產階段。硫化物電解質:著力降低生產制造的成本、提高空氣的穩定性中科院物理所、長三角物理研究中心的吳凡團隊一直在致力于發展空氣中穩定的、水穩定的硫化物電解質,并且取得了非常顯著的進展。采用這種水穩定的、空氣穩定的硫化電解質,已經研制出了全固態電池,具有比較好的正極材料的容量發揮,為開發硫化物及全固態電池奠定了關鍵基礎。圖6:水穩定、空氣穩定的硫化物電解質資料來源:2022 中國電動汽車百人會復合電解質:解決力學特性,保持正極和負

15、極界面的良好接觸硫化物電解質和 PEGMEA(聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯)復合的原位聚合的固態電解質,具有較高離子電導率的同時具有較低的界面電阻,相當程度上解決了界面在循環過 程中接觸不好的問題,提高循環性,降低內阻。鹵素類固態電解質: 低成本、高離子電導率、高穩定性除全球廣泛關注的硫化物電解質外,中國研發團隊也在積極的開發更低成本的、高離子電導率的、更穩定的電解質。中國科技大學馬騁團隊在國際上率先開發了氯化鋯鋰(Li2ZrCl6)低成本的鹵素類固態電解質,具有非常廣闊的應用前景。圖7:鹵素類固態電解質更穩定資料來源:2022 中國電動汽車百人會氧化物電解質:多家團隊齊頭并進,追求更高穩定性鋰鋯硅

16、磷氧(Li3Zr2Si2PO12):空間電源所的湯衛平團隊開發出了目前室溫離子電導率最高的氧化物電解質,在空氣中以及對金屬鋰的穩定性都非常好,且不含貴元素和稀有元素,未來有望成為高性能電池的重要選擇。圖8:氧化物電解質有望成為高性能電池的重要選擇資料來源:2022 中國電動汽車百人會石榴石結構的鋰鑭鋯氧(Li7La3Zr2O12):中科院物理所深入研究此材料在空氣中的穩定性,解析空氣中的質子交換反應;清華大學的南策文團隊深入研究了這種材料在遇到金屬鋰負極時,鋰枝晶穿透氧化物固態電解質的行為;中科院物理所的禹習謙團隊采用中子成像的技術,深入研究了具有三維構造微觀結構的全固態電解質體系中金屬鋰的沉

17、積行為,發現三維孔道結構可以緩解體積的膨脹,抑制鋰枝晶的生長。圖9:氧化物電解質穩定性較好資料來源:2022 中國電動汽車百人會3.1.2 、 正極材料:技術支撐產能釋放,比能量進一步升高正極材料前驅體原料趨向選擇多元化,技術提升加速產能釋放,有望實現無限的資源和有限的需求。應對需求高漲,所有廠家都在積極擴產,供給量也在循序增加。依照全球主要電池材料的制造企業前十名企業近 5 年前的規劃,到 2025 年,鐵鋰正極和三元的正極材料前十位的產能規劃將分別達到 546 萬噸和 268 萬噸,超過了我們的實際需求量。圖10:從中長期看行業部分材料的擴產規劃量超過了行業整體的需求資料來源:2022 中

18、國電動汽車百人會高比能量是未來發展大方向。未來的電池將朝著更高的比能量發展,同時整個電芯從液體向著更安全的混合固液和全固態電池發展,因此更高比能量的高鎳和富鋰錳基正極將成為大發展方向,以滿足續航里程達到 1000km 的乘用車要求以及電動飛機要求;此外,基于改性錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳錳尖晶石的正極材料,與高容量的負極材料相匹配,形成針對 600 公里純電動汽車續航的解決方案。低鈷正極為實現低成本、高穩定性提供可能性。欣旺達研發的正極材料使用低鈷的偏組分設計,實現低成本高穩定性的同時通過應用三維鋰離子通道正極,實現高功率。另外,欣旺達用于BEV 的超級快充電池也采用了高電壓低鈷正極,實現了與高鎳材

19、料同等的能量密度,且熱穩定性提升 20%。3.1.3 、 負極材料:低耗生產,硅基負極得到廣泛使用負極產能釋放充足,生產環節實現低耗。國軒高科現在內蒙有一項年產 40 萬噸的負極材料石墨化工程在建,該項目完全依靠太陽能發電供電。含硅負極為探索提供足夠空間。現階段材料供應商又面臨著新的技術挑戰:圓柱電芯的尺寸越做越大,意味要卷繞更多圈的極片,而且要保證每圈極片都要平行而且對齊,解決這一問題需要從根本原材料上考慮,下一步關注如何改善負極材料本身的加工性。降低負極 D50 可提高電池 IC 能量密度。仿真技術可以展現一些在實驗中不容易見到的現象,因此有助于揭示出電池內部發生的一些特定的機理。無負極解

20、決方案興起。負極方面的發展重點在于進一步的提高能量密度,國內外很多團隊都提出了無負極金屬鋰電池的解決方案。無負極金屬鋰最重要的目的是要防止鋰析出,中科院物理所團隊采用了液態金屬涂層,顯著地提高了鋰的沉積效率,防止了負極的鋰枝晶現象。圖11:無負極金屬鋰電池技術有望進一步提高能量密度資料來源:2022 年中國電動汽車百人會3.1.4 、 電芯:圓柱電芯發展空間廣闊高比能電芯,適配全固態電池發展目前已開發一系列電池,包括 150Wh/kg、300Wh/kg 的針對大規模儲能的本質安全的固液混合儲能電池,以及更高比能量的 360Wh/kg 的動力電池,這些電芯都能通過國標安全性測試,并顯著高于國標的

21、表現,包括更高的熱失控溫度、更高的極限過充、以及通過短路和針刺等測試。高度一致性,滿足高壓快充需求高壓快充技術,需要將很多支電芯串聯起來,以達到比如 800V、1000V 的高壓,這么多的電芯串聯起來,對電芯的一致性提出了很高的要求,否則就會產生木桶效應,整串電芯的性能由其中最差的電芯決定。大圓柱電芯因為其單體電壓高、一致性好等優勢,使其可以非常好的匹配高壓快充技術。大圓柱電池是未來 5-10 年內中高端電動車的最優解。比克 26105 鋁殼電芯已處于B樣階段,能量密度 270Wh/kg,功率密度大于 2000W/kg,可實現 700 公里以上續航,快充 12 分鐘續航 500 公里,純快充循

22、環壽命 800 次以上。圖12:大圓柱電池滿足快充需求資料來源:2022 中國電動汽車百人會圓柱電芯是目前主流形態中安全性最高的電芯。(1)單體最小,分散風險;(2)每個單體由鋼殼或者鋁殼保護,且每個單體都有獨立的泄壓裝置;(3)電池包內的圓柱電芯普遍是以蜂窩狀排列,電芯之間留有空隙,電芯單體與外部之間也有著很大的熱交換面積,只要保證在任何單體電芯發生熱失控時,不會蔓延到周圍的電芯產生連鎖反應,即可保證整包層面的熱安全。圖13:圓柱電芯具備高安全性資料來源:2022 中國電動汽車百人會3.2 、 電池回收技術:電池回收推動實現“雙碳”目標高標準化電芯具有回收優勢低碳甚至零碳的工廠已逐漸成為標配

23、,這要使用大量回收材料,提高生產效率,使用清潔能源等。圓柱電芯的高度標準化以及形態的對稱性,使得無論是梯次利用或電池回收都更加具有優勢。資源回收再利用加快供需平衡點到來預計 2030 年之后電池材料回收將形成規模;2050 年前后,原始礦產資源和回收資源的供給量將達到相當水平。更長期來看,回收資源將逐步完全替代原始資源需求。由于材料價值的上升,回收產業迎來機遇。電池材料生產與回收能耗排放較大,需要重視電池回收的節能減排,大力開展電池回收再生方面的科學技術研究。電池具有高回收價值,退役電池仍然可以經過回收、提升后再投入使用。即使是電池報廢的時候,還可以回收其中的鋰鈷鎳資源。正極材料里面金屬的循環

24、利用以及電池中的鋁和銅的回收利用,不僅對供應鏈安全十分關鍵,對碳排放的目標達成具有非常重要的意義。因為很多供應環節里面有額外的工藝的話會造成更多的碳排放,并且電解鋁實際上在工藝上存在碳排放,如果循環用鋁的話可以有效的降低。物理回收是目前最優技術,綠電應用可減少回收碳排放目前主要有三種電池回收方法:物理回收、火法回收、濕法回收。(1)物理回收通過回收可以降低整個電池生產鏈的碳排放;(2)火法回收回收方式減碳量少,且能耗比較大;(3)濕法回收的能耗會降低一些,但是有液體溶劑污染物排放等問題。現在最推崇的是物理回收,既可以降低碳排放,也可以降低其他污染物,這也是目前回收技術創新的最大領域,超聲波回收

25、、等離子回收都是近期報道的新技術。使用綠電是電池生產與回收碳排放可以進一步大幅度下降的根本途徑。所以電池產業應該往綠電區域集聚,比如西部。根據歐陽明高院士介紹,四川是一個集聚地,目前已經有 500GWh 的產能,宜賓一個地區就有 200GWh,是全球單一最大的電池生產基地,也是電池材料的集聚區、新能源的集聚區,是非常好的未來電池生產基地。3.3 、 電池系統結構創新,新技術逐漸邁向成熟先進電池是我國雙碳戰略和電動中國戰略發展的關鍵支撐技術,在生產、生活、國家安全方面都有非常重要的應用,在這些應用領域,高能量密度電池、高功率密度電池、高安全性、長壽命的電池是非常關鍵的先進技術。現如今,動力電池市

26、場是方殼 (刀片)、軟包、圓柱三種形態三分天下的局面。3.3.1 、 行業正轉向電池系統結構創新新能源汽車發展帶動新能源革命全面啟動2021 年已實現中國新能源汽車產業從成長期到快速成長期的過渡。中國新能源汽車走過了從培育示范期到商業化成長期的過程,目前進入了規模產業化高速增長期。新能源汽車的發展帶動了新能源革命全面啟動,2021 年被認為是電化學儲能市場元年。新能源汽車的普及將與其形成強耦合的協同發展,實現 “從燃料密集型消耗性能源系統向材料密集型循環性能源系統的轉變”。圖14:中國新能源汽車產業進入高速增長期資料來源:2022 中國電動汽車百人會電池行業飛速發展,新材料體系正在開發隨著全球

27、電動汽車進入高速發展階段,電池行業也迎來了飛速發展,新材料體系也在開發中。按時間軸來看,未來電池材料體系的發展趨勢主要如下(歐陽明高院士介紹):(1) 液態體系趨勢:2025 年的產業化目標為批量生產的電池達到 350Wh/公斤,目前平均不到 300Wh/公斤。該體系為液態體系,主要包括常規鋰離子電池材料、固液混合材料、還有鈉離子、未來的鉀離子等液態電池材料體系。(2) 液態到固態過渡:2030 年的目標是達到 400Wh/公斤,全方位實現產業化。該階段為液態到固態的過渡,包括液態高電壓、厚電極、少電解液;正極高鎳如 Ni95,負極硅碳;以及準固態電池體系。2030 年應該是轉向全固態電池發展

28、的一個關鍵節點。在 2030 年,我們估計國內全固態電池占比不會超過 1%。(3) 全固態:2035 年的目標是達到 500Wh/公斤,實現產業化。包括全固態電池,鋰硫電池以及高容量富鋰錳基材料,而且電壓窗口會提高到 5V。現在說的 500Wh 還處于實驗室階段或者特殊用途,還未產業化。未來的多元技術路線已經清晰基于電池的比能量和壽命兩大因素,未來的多元技術路線如下:(1) 高比能量液態技術路線:正極高鎳三元到富鋰錳基,負極從高比例硅碳到鋰金屬,比能量目標為 500Wh/kg,但壽命偏低;(2) 液態折中路線:兼顧比能量、安全和成本和壽命,高鎳正極體系,壽命不降比能量增加 50%,或者比能量不

29、降壽命增加 3 倍以上逼近 10000 次循環;(3) 基于鐵鋰的高安全液態路線:成本最低、長壽命可到 10000 次循環以上。近年來的研究表面,液態路線可以達到 500Wh/公斤,除了磷酸鐵鋰,液態三元也可以做到一萬次循環;(4) 固態技術路線:就是高比能量、高安全,從現有的液態到固液混合到全固態;(5) 鈉離子電池以及未來的鉀離子電池路線。電池結構同步不斷創新在單體電池結構方面也在不斷創新,主要是減少附件重量。圓柱電池,以特斯拉為代表,從 18650 到 21700 再到 4680,以提升單體容量和提高比能量。再比如從軟包、方形硬殼到刀片電池,以及短刀和One-stop,均屬于國內創新。圖

30、15:電池系統逐漸減少附屬重量和體積資料來源:2022 中國電動汽車百人會電池系統逐漸減少附屬重量和體積。在電池系統方面,結構創新的最大的趨勢是由傳統電池包的電芯、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行發展,從而構成 CTC(單體與底盤深度集成)、CTV(單體與車輛深度集成)。這是電池系統創新的路徑,逐步減少附屬的重量和體積,使電池系統比能量不斷提升,同時也帶來底盤結構的變化和底盤技術創新。3.3.2 、 大圓柱電池會成為未來高、中端車輛的主要電源方向目前電動車企客戶對大圓柱電池的布局大致分以下幾類:(1) 第一梯隊處在量產前夜,以 Tesla 公司為代表,預計于 2023

31、 年正式裝車投放市場;(2) 第二梯隊處在實質立項研發階段,預計于 2025 年前后量產裝車;(3) 第三梯隊處在收集信息、市場調研以及可行性評估階段。目前大部分新能源車企處在第二和第三梯隊,有很多大型新能源車企在未來 5-10 年,已經敲定了經濟型采用方殼或刀片磷酸鐵鋰電池,中高端采用三元+硅大圓柱電池的布局。大圓柱電池正在成為動力電池的終極技術方向早期,億緯鋰能分別投資 18650、方型的三元電池、方型的鐵鋰電池和軟包電池,分別提供產品給客戶去驗證。最初是18650 在市場上表現了非常明確的優勢成為熱點,銷量很大,但是很快發現幾千個電池構造系統的風險。方型三元電池一度火熱,但是因為高鎳材料

32、的引入,著火的事件發生,所以其發展也受到了一定限制。軟包三元電池性能上優勢明顯,但因成本問題難以大規模擴產。軟包電池的系統成本就比其他的電池系統要貴出兩三千塊錢,因此即使性能優異、客戶喜歡,軟包三元電池的大規模擴產也遭到一定限制。目前,圓柱電池、大圓柱電池成為行業的關注重點。46 系列的電池具備絕對的安全性、絕對的經濟性,當然這個絕對是相對的,它是跟其他體系相比較的,通過測試驗證,它確實有突出的安全性和經濟性,并且它的電池在使用過程里面不變形。大圓柱電池的設計制造乃至于回收都可以做到標準化,并且它在全生命周期里面結構穩定,電池之間零應力。圓柱電池在使用開始到結束的時候一如既往沒有變化。并且圓柱

33、電池可以實現極致的制造,它的供應路徑縮短了 30%,它的 GWh 的生產效率更高。億緯鋰能的大圓珠電池實現了鎳含量 90 的化學體系,使用了硅碳,它的體系在目前的三元電池體系里面可謂極致。使用極致體系能夠保證安全,它就可能成為動力電池的終極技術方向。圖16:大圓柱電池隱約成為終極技術方向資料來源:2022 中國電動汽車百人會大圓柱電池具有更高能量密度,各性能優勢突出圓柱電芯的高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化學體系。續航里程是目前新能源汽車的一大痛點。續航里程主要由電池包的能量密度和整車能量效率決定,而能量密度和電池的穩定性或者安全性是呈反相關的關系,圓柱電芯的高安全上限使得它可以支持更

34、高能量密度的化學體系。例如高鎳三元 811 正極、含硅負極等。但另一方面,這些體系在方形電芯或軟包電芯上的大規模應用卻面臨著很大的挑戰。大圓柱電池在低溫下表現優異。另外一個制約電動汽車滲透率,尤其是在寒冷氣候地區滲透率的因素,是低溫工況下的續航表現。在這一點上,大圓柱普遍使用的三元體系和全極耳帶來的低阻抗具有本質上的優勢。比克的大圓柱產品在零下 30 度能放出常溫下 90%以上的電量。此外,大圓柱電池還有便于熱管理,可以靈活利用異形空間,高度標準化的形態利于平臺化及迭代等等優勢。大圓柱電池可匹配高壓快沖技術。得益于全極耳技術先進化學體系和電芯設計能力的加持,比克面向 2024-2025 年左右

35、量產的大圓柱產品,快充到 80%最長不超過 20分鐘,最快的可以做到 12 分鐘以內,十幾分鐘之內就能充到四五百公里的續航,與現在的燃油車加油體驗已幾乎別無二致。此外,高大圓柱電芯因為其單體電壓高、一致性好等優勢,使其可以非常好的匹配高壓快充技術。圖17:比克最新大圓柱產品是未來中高端車輛主要電源方向資料來源:2022 中國電動汽車百人會大圓柱電池有望成為未來高、中端車輛的主要電源方向。圓柱因為自身工藝簡單和高度標準化,以及在整包層面結構件減少、成組簡單等,在整體成本上有優勢。此外,圓柱電芯的高度標準化以及形態的對稱性,使得無論是梯次利用或電池回收都更加具有優勢。3.3.3 、 鋰金屬電池會是

36、未來鋰金屬電池具有高能量密度的先天優勢鋰金屬電池或會是未來的發展方向之一。特別是在一些新的、更面向未來的應用場景例如電動重卡以及能夠進行遠距離洲際航行的電動飛機,對于這些應用來說,這一代的動力電池在性能上是遠遠無法滿足的。要超越鋰離子電池,需要在電化學體系上進行一次顛覆性的創新。高能量密度是鋰金屬負極的先天優勢。目前全球大概有 8 家從事鋰金屬電池開發的公司,大家都選擇了不同的技術路徑,都處在不同的研發進度。SES 在 2015 年的時候做了一次重要的技術路線調整,從全固態鋰金屬電池轉向了現在的混合鋰金屬電池路線。高能量密度是鋰金屬負極的先天優勢,目前研發階段還有些問題沒有解決,需要實現的是平

37、衡了各項性能后、更加安全的高能量密度鋰金屬電池和更高的可制造性。鋰金屬電池經過 40 年的發展日益成熟鋰金屬電池技術經過幾十年的發展已更加安全穩定。在這過去 40 年以內,鋰金屬電池走過了四個階段。最早 80 年代最早期的液態鋰金屬電池,安全性不足。后來 90 年代中期出現的固態鋰金屬電池,雖然在安全方面有進步,但是性能和能量密度、可制造性都變得更差。2010 年出現了新的液態,高濃度溶劑在鹽里面的液態電解液,它能夠更安全、更穩定地使用在鋰金屬電池。最近 2019 年開始,出現新的智能控制軟件,可以非常精準地監測鋰金屬電池的健康。SES 的新技術可以避免鋰枝晶的產生。業界傳統的鋰金屬電池會形成

38、鋰枝晶,導致短路。SES 的新技術可以使鋰在充電的時候較為平穩。SES 鋰金屬電池技術包括三塊,第一是 Hermes,新材料研發平臺。第二是Apollo,是大的車用鋰金屬電池的工程制造能力。第三是 Avatar,是人工智能安全監測的一個軟件。圖18:SES 鋰金屬電池技術避免鋰枝晶的產生資料來源:2022 中國電動汽車百人會SES 鋰金屬電池的高能量密度可維持性強且快充性能優異。SES 電池可以在非常廣的溫度范圍,從零下 30 度到零上 40 度,和非常廣的放電倍率,從 10 小時放電到 10分鐘放電,都能夠保持非常高的能量密度。SES 電池也可以達到快充,從10%到90%,在 12 分鐘左右

39、,均為第三方驗證數據。也可以通過一些比較嚴格的安全測試,包括針刺、過充、高溫和外部短路。3.3.4 、 高效成組技術和無熱擴散技術助力全面電動化進程2021 年全球三大主要市場(中美歐)的電動化率全面加速,隨著滲透化率的不斷升高,新能源汽車走進千家萬戶,用戶對新能源汽車的各種短板的焦慮和抱怨也將不斷增加,包括里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、冬天掉電焦慮、低殘值焦慮等等,解決好用戶的這些核心痛點,是全產業鏈的共同責任,電池企業更是責無旁貸,寧德時代直面這些挑戰,通過“高效成組技術”、“無熱擴散技術”等來解決用戶焦慮,助力全面電動化進程。寧德時代第三代 CTP 技術,電量相比 4680 系統可以提升

40、 13%麒麟電池能量密度引領行業最高水平。目前,追求長里程的需求仍然是一個趨勢,但面向全面市場化時代,長里程要兼顧經濟性問題,高效成組技術既能解決里程焦慮問題,通過不同化學體系的搭配又能兼顧經濟性需求,寧德時代通過不斷技術迭代推出了第三代CTP 技術,寧德時代內部稱其為麒麟電池,系統重量能量密度及體積能量密度繼續引領行業最高水平,在相同的化學體系、同等電池包尺寸下麒麟電池包的電量,相比 4680 系統可以提升 13%。圖19:寧德時代第三代 CTP 技術引領行業最新水平資料來源:2022 中國電動汽車百人會當前無熱擴散技術已成為行業主流技術水平封閉空間對電池系統安全性也提出了更高的要求。現在生

41、活中越來越多的封閉建筑空間如車庫、地下停車場、防空掩體等,這些封閉空間排煙慢、視線差、救援難度大對電池系統安全性也提出了更高的要求,如果電池單體熱失控,系統不發生熱擴散就能極大的降低熱失控后的危害程度,建筑物內根據電芯單體熱失控產氣量就比較容易設計和安裝排煙系統。新能源汽車的安全性就能得到大幅提高,可以最大程度的保護生命財產安全。不熱擴散已經成為車企對電池系統安全性的普遍要求。當前國標要求5 分鐘的熱擴散是最低的門檻級要求,企業應該以永不發生熱擴散作為設計標準。2019 年有一半的客戶對熱擴散沒有要求,2020 年有 80%多的客戶要求和國標一致,即熱擴散時間不小于 5 分鐘即可,還有 14%

42、的客戶要求系統不發生熱擴散,2021 年客戶的安全要求有了徹底改變,已有 86%的客戶要求電池包不發生熱擴散,不熱擴散已經成為車企對電池系統安全性的普遍要求。圖20:已有 86%的客戶要求電池包不發生熱擴散資料來源:2022 中國電動汽車百人會寧德時代引領無熱擴散技術潮流。寧德時代在 2020 年 9 月率先在 811 產品上實現了無熱擴散,在寧德時代的引領下陸續有部分車企、電池企業都推出了各自的無熱擴散技術。近期,工信部發布了 2022 年汽車標準化工作要點明確提出要啟動動力電池安全標準修訂,提升熱失控預警和安全防護水平,這代表著政府對安全的高度重視,決心從強制性標準角度提高熱擴散要求大幅提

43、高安全門檻。根據寧德時代首席科學家吳凱介紹,寧德時代一直致力于高比能體系的安全設計,在 2020 年 8 系產品無熱擴散技術量產后,1000km 更高比能的無熱擴散技術有望在 2023 年實現量產。3.4 、 換電技術升級,提高產業發展水平3.4.1 、 寧德時代 EVOGO 組合換電匹配快換站,提升用戶體驗寧德時代為了降低消費者的成本焦慮、充電焦慮和殘值焦慮,解決多場景的應用需求,寧德時代推出了 EVOGO 組合換電整體解決方案。對于終端用戶:車電分離,能極大地降低電動車首購成本,可根據實際出行需求選擇電池包個更加經濟實惠。對于車企:車型可適配標準電池包無需獨立投建換電站,可共享換電網絡。對

44、于換電運營商:換電站可兼容不同級別不同品牌車型,經濟性更具保障。對于社會資源:基礎設施實現共享化規避社會資源重復投入,如土地、電力等避免利用率不足問題。匹配巧克力換電塊的快換站具有優勢。(1)占地面積小,只需要大概三個停車位。(2)電池流通速度快,單個電塊的換電約 1 分鐘,速度上可以和加油相當。(3)換電站容量大,單個標準站可存儲 48 個換電塊,用戶無需長時等待電塊充電。此外,有不同版本的換電站可以適配不同地區的氣候環境。圖21:寧德時代組合換電方案解決用戶充電焦慮資料來源:2022 中國電動汽車百人會3.4.2 、 換電模式目前的主體是重卡,新型換電運營模式大幅減少成本重卡換電的油電經濟

45、性更加凸顯。換電模式目前的主體是重卡,49 噸的重卡只能換電。換電重卡相比燃油重卡,綜合油電經濟性超過 15%以上的,尤其是當下油價處在比較高位的情況下,換電的油電經濟性更加凸顯。當前,工信部已經開始重卡換電示范,有 13 個試點城市。我們預計 2022 年換電重卡銷量會達到 2-3 萬輛。“電動重卡換電聯盟”的成立促進解決互換互聯問題,目前主要制定針對接口和電壓制式的行業標準規范。在此基礎上,可以進一步實現快充和快換的耦合互補。建設電動汽車時代的“加油站”。具體而言,就是把現有的加油站改造成“光-儲-充-換一體化互補型智慧能源系統”,其中卡車快換的備用電池給轎車超級快充。換電重卡+電池銀行+

46、換電站三位一體的運營模式,通過無動力車身和電池分離的銷售和運營,實現物流貨主方一次性購入成本的大幅度節約,以及電池的共享化的流通。通過這種電池資產管理和充換電站的建設運營,為換電重卡提供了及時的補能服務。并且通過數字化的賦能,加持電池、車輛和充換電站全生命周期精細化運營管理和運營,來提升服務的準確和有效性。4、 頂層制度、技術創新雙重加持,電車賽道景氣度或迎新高上游鋰資源供求矛盾導致的鋰資源價格上漲倒逼中國新能源車產業的長期發展。高漲的上游鋰資源價格一方面淘汰了技術落后、成本控制能力差的企業,另一方面讓政府和行業相關企業對新能源車行業風險的認識更加深刻,必須保障上游資源供給安全,保障產業規范、有序發展。為此應做到:第一,要加強鋰、鎳、鈷等資源保障體系建設,堅決避免電動車時代被鈷、鎳資源卡脖子;第二,加快發展鈉離子、無鈷、固態電池、燃料電池等新型電池技術;第三,發展電池回收技術,補充并逐步替代上游原材料需求。新能源車行業質、量齊增,中游電池廠商專注電池技術改進,下游車企銷量上漲,核心技術實

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