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深度|特斯拉Model 3的隐秘“侍卫” 亿纬锂能、天津力神、比克电池竞逐动力锂电池能量密度新赛局

来源:新材料在线|

发表时间:2017-08-20

点击:28926

在动力锂电池技术路线之争曙光渐露的当下,随着特斯拉Model 3首批交付仪式的举行,21700圆柱电池的应用也启动了动力锂电池能量竞赛的新战场。 


续航里程一直是消费者选购新能源汽车的首要参考因素,尤其是在目前充电设施并没有那么完善的的状态下。与续航里程休戚相关的能量密度比就显得尤为重要。


有电池企业技术人员告诉新材料在线®,出于目前电池材料性能的限制,通过增加体积来提高能量密度就成为电力电池企业重点考虑的对策,圆柱电池的物理尺寸增加能显著提升能量密度。


当升科技董秘曲晓力曾表示,国家最新的客车补贴标准也从过去单一的车辆长度逐步向车辆单位载质量能量消耗量和续航里程过渡。因此新能源汽车选用能量密度高、续航里程远、自重轻的动力电池是必然趋势。


2017年3月份,国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力电池发展行动方案》,指出到2020年,要求新型锂离子动力申池单体比能量超过300 Wh/Kg;系统比能量力争达到260Wh/Kg。


但数据显示,当前国内新能源汽车仍然在采用磷酸铁锂和三元锂电池,电池系统平均能量密度水平为115 Wh/Kg,其与目标值差距达126%。


21700电池的诞生无疑已经成为动力锂电池企业提高能量密度的一根“救命稻草”。


竞投21700


2017年6月28日,湖北金泉,炎热的天气似乎也难以匹敌亿纬锂能湖北金泉二区投产暨三区启动仪式的火热。


亿纬锂能于2016年10月28日在湖北金泉二区动工建设圆柱电池二期项目,历时8个月,于今日正式建成投产。二期项目总投资20亿元,是国内目前自动化程度最高的动力圆柱锂离子电池生产线,亦是国内投产的首条21700生产线。预计在2017年三季度末达成共计3.5GWh的圆柱电池产能规模。




亿纬锂能(300014.SZ)圆柱动力电池事业部总经理宋志新在接受媒体采访时表示,上线21700除了给予特斯拉的带动效应,其相比18650更是具有三大优势。 “具体来说,21700的优势是:一空间利用率变大,能量密度提升;二其生产工艺、设备折旧、人工成本与18650电池相同,但21700容量更高。按照每瓦时来计算成本,21700显然更具优势;三减少PACK成本。”


而这仅是21700电池国内竞投战的开始。


据新材料在线®查阅上市公司公告及市场了解,截至目前,已经有包括亿纬锂能、比克电池、猛狮新能源、远东福斯特、天鹏电源、智慧能源、力神电池等动力电池巨头竞相杀入21700市场。


7月20日, “力神电池动力电池产业化项目建设成果汇报会、新品发布会暨投产仪式”在苏州高新区科技城隆重举行。力神电池公布重磅消息称,其苏州锂离子动力电池项目正式建成投产,其生产的21700电池在国内更是遥遥领先。


据力神方面披露,苏州力神锂离子动力电池项目一、二两期总投资21亿元人民币,建设产能4GWh。2016年4月15日开工建设,2017年7月20日正式建成投产,是国内首批为21700产品定制的产线。


8月16日,国家工信部发布《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第299批)的车辆新产品公示。其中,由南京金龙客车制造有限公司和北汽(常州)汽车有限公司生产的两款纯电动厢式运输车(型号为NJL5040XXYBEV25和BJ5040XXYCJ06EV),率先搭载了力神电池的21700三元锂离子动力电池。这也开启了国内新能源汽车的“21700时代”。


“天鹏电源将在新工厂建设21700型圆柱电池专用产线,届时电池能量密度会得到显著提升,度电成本有效降低。”天鹏电源母公司澳洋顺昌(002245.SZ)董秘林文华告诉新材料在线®,新建日产100万支三元圆柱电池项目分两批实施,新工厂总体厂务建设全部完成,其中第一批日产50万支三元圆柱电池的设备安装调试完毕,截至目前,产能正在稳步爬升中,随着后续产能的逐步释放,将极大提升公司锂电池生产能力;第二批剩余50万支产能建设已开始着手实施中。


国际巨头显然也不甘于落后,自特斯拉宣布Model 3车型上使用21700型号电池后,三星SDI也宣布将推出21700型电池,并表示该电池将在2021年进入规模化生产阶段。


解密21700


特斯拉的一马当先,国内巨头的争先恐后,这一切都让诞生不久的21700电池充满了神秘色彩。


根据特斯拉披露的信息,在现有条件下,特斯拉生产的21700电池单体比能量达到了300wh/kg,比原来的18650电池能量密度提升20%以上、单体容量提升35%、系统成本降低9%达到155美元/Wh、在同等能量下所需电池数量可减少约1/3,系统重量减轻了10%。


21700电池在能量密度、制造成本、系统优化和轻量化等方面均优于18650电池。特斯拉CEO马斯克也表示,21700型电池的电量密度是目前世界上最高的,售价也将更平易近人。


数据来源于公开资料整理


工信部发布的2017年新能源汽车前6批推广目录分析可知,新车型搭载电池的能量密度不同程度地提升。第一批目录中能量密度超过115Wh/Kg的车型仅占13.11%到第五批目录中的73%,应该说能量密度的提升已是大势所趋。主流电动车企业配套的动力电池也逐步向三元锂转型,续航里程基本上都能够达到300公里的水平。


进一步提高续航里程的关键就卡在了动力电池能量密度,而21700的出现则满足了这一目标。


力神电池副总工程师苏金然在此前的一次行业会议上就表示,力神量产的21700圆柱型锂离子动力电池对比传统的18650电池具有四大优势:单体能量密度更高,电池系统成本更低,整车电池包重量更轻,更易于自动化生产。


“电池单体电池容量的提升意味着同等能量下所需电芯的数量减少约1/3,如此以来降低了系统管理难度、简化金属结构件等配件数量,虽然单个电芯的重量和成本提升了,但是电池系统PACK的重量和成本却得到了降低。”有动力电池企业负责人告诉新材料在线®


在政策层面,此前《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》国家标准在征求意见稿中,圆柱电池的规格尺寸仅有两款——18650和32650,其他类型一概取消。但正式稿取消了32650款型,同时又增加了21700、26650、26700、32700和32134。


“21700从电池原材料选用、制作工艺和技术流程等方面,都和技术较成熟的18650电池相似。”林文华告诉新材料在线®,从这一点上18650与21700的产线大部分可以兼容,原有18650产线小规模改造即可转产21700电池。


这也是21700电池被广泛看好的重要原因之一。


车企冷看21700


与动力电池企业前赴后继高调宣布进入21700电池领域所不同的是,新能源汽车厂商却显得有些出乎意料的“冷静”。


“特斯拉的21700电池毕竟才刚刚应用,具体的使用情况还有待观察,不能只看到其优势。”有不愿具名的车企人士表示,导入新型号电池对车企来说是很慎重的事情,必须要经过充分的验证。


资料显示,特斯拉Model 3为了适配全新的21700电池,专门为Model 3设计了全新的电池模块、全新的PACK架构和底盘结构。而这无疑会导致新能源汽车研发成本的上升。


国内动力电池企业技术上的不足也可能导致21700电池的未来不会那么一帆风顺。


“松下在动力电池领域的技术研发实力和积累不是国内企业一时之间可以追赶上的。”有业内人士认为,松下21700电池所能达到的指标,国内企业还存在着一定的差距。


“整体国产电池与松下尚有一定的质量差距,国内企业在追赶中。”林文华表示。


这些因素也让车企面对21700电池的热潮得以冷静对待。


南京金龙产品总监黄福良认为,尽管21700替代18650在技术上没有太大的难度,但是更换电池型号之后会导致电池模组、PACK、箱体和整车底盘等在结构设计方面做出相应的改变,这必然会增加整车企业的负担。


“下游市场对21700电池的接受度才刚刚起步,还需要一段时间逐步过渡。首先,改变PACK企业的习惯就需要一段适应期,他们需要针对新产品设计新的工艺。” 宋志新也坦言下游市场逐渐上量将集中在2018年中或年底。


同时有研究者表示,圆柱电池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同时会降低循环寿命和倍率等性能。据测算,容量每提升10%,电池循环寿命大约会降低20%;充放电倍率降低30~40%;同时电池会有20%左右的温升。


这对于追求动力电池更轻、更安全、循环寿命更长、价格更低的新能源汽车来说也是必须考虑的问题。


业界普遍认为,21700电池对于动力电池企业来说是挑战但也是不能错过的机遇。正如光大证券新能源行业研究员韩晨所言,“21700电池被特斯拉应用之后,肯定会成为趋势。”




最后我们诚邀您参加2017年08月26日深圳宝安华盛希尔顿花园酒店举办的“2017动力电池新材料技术与发展高峰论坛”,截至到目前,报名参会人数已经达到450人,距离大会开幕还有6天,最后50个参会名额,不要错过,赶紧抓紧时间报名吧!




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