動力電池按照封裝方式的不同,可分為方形、圓柱、軟包等形式。與圓柱電池和方形電池相比,軟包電池在國內市場上的市場份額和裝機量不高,且在減少。
中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會的數據顯示,2020年國內軟包電池的裝機量比2019年減少了接近1.6GWh,市場份額減少了2.4%。
不過,隨著各個企業電池產能的逐步釋放,軟包電池或迎來新的發展期。
認識軟包電池
軟包電池,就是采用了軟性包裝的電池。軟包電池的內部結構和圓柱電池、方形電池的區別并不大,差別在于圓柱電池和方形電池的外殼主要采用金屬材料,軟包電池則選擇鋁塑膜作為外殼的封裝材料。用鋁塑膜包裝,可以起到保護內部電芯材料的作用。
軟包電池的歷史悠久。早在1990年,索尼公司就率先開發出商業化的鋰離子電池。1998年,已經有企業將軟包電池應用到了汽車上。2000年,軟包電池在汽車上進行示范應用。如今,軟包電池幾乎壟斷了3C市場。
軟包電池的優勢可以概括為“三高一低”。
高安全:軟包電池的形狀是長方形,薄且傳熱面積大,這樣的結構便于散熱和熱管理,這使得電池在極端的情況下都能受控,可將電池熱失控帶來的破壞性降到最低。
高能量密度:軟包電池采用鋁塑膜封裝的形式,相同容量前提下節省更多的裝配組件,理論上能量密度可以更高。
高靈活性:軟包電池的形狀可變,尺寸可調,并且重量方面較同等容量的鋼殼電池輕40%,比鋁殼電池輕20%,適合在不同的場景應用。
低成本:相比較其他形態,軟包電池的理論材料成本最低,同時軟包電池的內阻較小,可以極大的降低電池的自耗電,循環壽命更長,也是成本的降低。
雖然軟包電池的優勢明顯,但其在國內市場的市場的表現并不是太好。
國內外市場兩重天
經統計,2020年中國新能源汽車市場動力電池裝機量約為64GWh,其中方形、圓柱和軟包電池裝機量分別為50.88GWh、9.20GWh和3.93GWh,對應市場份額分別為79.5%、14.4%和6.1%??梢钥闯?,我國動力電池裝機量以方形電池為主,軟包電池僅為極小部分。
而國外市場對于軟包電池的喜愛程度遠高于國內。
EV Sales的數據顯示,2020年歐洲銷量前20名的電動汽車中,有15款車型采用了軟包電池,戴姆勒、日產、雷諾、大眾、現代、奧迪、沃爾沃等企業均有軟包電池的車型,市場占比超過70%。而供應這些國際主流車企的電池供應商主要生產軟包電池,如LG化學、SKI、遠景AESC等。
有業內人士以為,軟包電池受“冷落”的原因,除了有歷史遺留問題,還與我國動力電池的支持政策有關:寧德時代、比亞迪等頭部電池企業主要供應方形電池,供應軟包電池的日韓動力電池企業逐步淡出中國市場后,造成軟包電池供應量短缺。
不過,隨著更多國外動力電池企業進入中國,并且越來越多的國內動力電池企業走向海外,國內軟包電池企業將進入產能擴增和批量交付的關鍵期。
軟包電池今年或迎發展機遇
作為國內軟包動力電池龍頭企業,孚能科技早在2018年就與戴姆勒簽署了長達10年、累計超過170GWh的訂單協議。2020年戴姆勒還參與了孚能科技IPO戰略配售,獲得孚能科技約3%股份,成為其股東。據介紹,雙方此前簽約的長期訂單,今年會進入量產。
除了戴姆勒,孚能科技還與吉利科技集團、江鈴集團新能源、國機智駿、東風嵐圖等汽車廠商就動力電池供應達成合作。
業界普遍認為,今年將是軟包動力電池集中投產、放量的一年。億緯鋰能、孚能科技、多氟多等國內軟包動力電池企業的產能釋放將給車企更多選擇,滿足主機廠需求。
據了解,孚能科技鎮江一期8GWh軟包電池今年將實現滿產;億緯鋰能2020年軟包電池交付在3GWh左右,今年將實現10GWh產能滿產滿銷;LG新能源南京軟包項目,以及其與吉利汽車合資建設的10GWh軟包項目將下線;遠景AESC無錫20GWh軟包電池一期項目也將于今年投產……
雖然被普遍看好,但軟包電池在發展過程中也面臨著很多挑戰。
還要克服哪些瓶頸
同濟大學汽車學院教授魏學哲指出,軟包電池欲在新能源汽車領域大展手腳,還需要克服諸多難題。第一是尺寸和機械設計問題;第二是成組后所受預緊力大小需結合軟包全生命周期規律調節;第三是難以設計熱管理系統;第四是復雜工況下密封、熱失控等安全性問題規律不易掌握。
同時,軟包電池還面臨上游材料供應安全的風險。據悉,動力鋰電池上游環節中的正極材料、負極材料、隔膜、電解液、封裝材料均已實現國產化,鋁塑膜封裝材料不僅是鋰電池材料領域中技術難度最高的環節之一,也是產業鏈中唯一尚未完全國產化的材料,當前車用電池鋁塑膜市場主要被日本企業所壟斷。
對此,明冠新材董事長兼總經理閆洪嘉表示,原來業內對鋁塑膜考慮的主要是成本問題,而現在考慮的更多是供應安全問題。據他分析,鋁塑膜將在未來一段時間處于爆發期,技術的完全國產化與產能提升將是接下來需要解決的問題。
此前有研究機構預測,到2030年軟包電池在新能源汽車市場滲透率將達45%,幾乎占據半壁江山。
中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會的數據顯示,2020年國內軟包電池的裝機量比2019年減少了接近1.6GWh,市場份額減少了2.4%。
不過,隨著各個企業電池產能的逐步釋放,軟包電池或迎來新的發展期。
認識軟包電池
軟包電池,就是采用了軟性包裝的電池。軟包電池的內部結構和圓柱電池、方形電池的區別并不大,差別在于圓柱電池和方形電池的外殼主要采用金屬材料,軟包電池則選擇鋁塑膜作為外殼的封裝材料。用鋁塑膜包裝,可以起到保護內部電芯材料的作用。
軟包電池的歷史悠久。早在1990年,索尼公司就率先開發出商業化的鋰離子電池。1998年,已經有企業將軟包電池應用到了汽車上。2000年,軟包電池在汽車上進行示范應用。如今,軟包電池幾乎壟斷了3C市場。
軟包電池的優勢可以概括為“三高一低”。
高安全:軟包電池的形狀是長方形,薄且傳熱面積大,這樣的結構便于散熱和熱管理,這使得電池在極端的情況下都能受控,可將電池熱失控帶來的破壞性降到最低。
高能量密度:軟包電池采用鋁塑膜封裝的形式,相同容量前提下節省更多的裝配組件,理論上能量密度可以更高。
高靈活性:軟包電池的形狀可變,尺寸可調,并且重量方面較同等容量的鋼殼電池輕40%,比鋁殼電池輕20%,適合在不同的場景應用。
低成本:相比較其他形態,軟包電池的理論材料成本最低,同時軟包電池的內阻較小,可以極大的降低電池的自耗電,循環壽命更長,也是成本的降低。
雖然軟包電池的優勢明顯,但其在國內市場的市場的表現并不是太好。
國內外市場兩重天
經統計,2020年中國新能源汽車市場動力電池裝機量約為64GWh,其中方形、圓柱和軟包電池裝機量分別為50.88GWh、9.20GWh和3.93GWh,對應市場份額分別為79.5%、14.4%和6.1%??梢钥闯?,我國動力電池裝機量以方形電池為主,軟包電池僅為極小部分。
而國外市場對于軟包電池的喜愛程度遠高于國內。
EV Sales的數據顯示,2020年歐洲銷量前20名的電動汽車中,有15款車型采用了軟包電池,戴姆勒、日產、雷諾、大眾、現代、奧迪、沃爾沃等企業均有軟包電池的車型,市場占比超過70%。而供應這些國際主流車企的電池供應商主要生產軟包電池,如LG化學、SKI、遠景AESC等。
有業內人士以為,軟包電池受“冷落”的原因,除了有歷史遺留問題,還與我國動力電池的支持政策有關:寧德時代、比亞迪等頭部電池企業主要供應方形電池,供應軟包電池的日韓動力電池企業逐步淡出中國市場后,造成軟包電池供應量短缺。
不過,隨著更多國外動力電池企業進入中國,并且越來越多的國內動力電池企業走向海外,國內軟包電池企業將進入產能擴增和批量交付的關鍵期。
軟包電池今年或迎發展機遇
作為國內軟包動力電池龍頭企業,孚能科技早在2018年就與戴姆勒簽署了長達10年、累計超過170GWh的訂單協議。2020年戴姆勒還參與了孚能科技IPO戰略配售,獲得孚能科技約3%股份,成為其股東。據介紹,雙方此前簽約的長期訂單,今年會進入量產。
除了戴姆勒,孚能科技還與吉利科技集團、江鈴集團新能源、國機智駿、東風嵐圖等汽車廠商就動力電池供應達成合作。
業界普遍認為,今年將是軟包動力電池集中投產、放量的一年。億緯鋰能、孚能科技、多氟多等國內軟包動力電池企業的產能釋放將給車企更多選擇,滿足主機廠需求。
據了解,孚能科技鎮江一期8GWh軟包電池今年將實現滿產;億緯鋰能2020年軟包電池交付在3GWh左右,今年將實現10GWh產能滿產滿銷;LG新能源南京軟包項目,以及其與吉利汽車合資建設的10GWh軟包項目將下線;遠景AESC無錫20GWh軟包電池一期項目也將于今年投產……
雖然被普遍看好,但軟包電池在發展過程中也面臨著很多挑戰。
還要克服哪些瓶頸
同濟大學汽車學院教授魏學哲指出,軟包電池欲在新能源汽車領域大展手腳,還需要克服諸多難題。第一是尺寸和機械設計問題;第二是成組后所受預緊力大小需結合軟包全生命周期規律調節;第三是難以設計熱管理系統;第四是復雜工況下密封、熱失控等安全性問題規律不易掌握。
同時,軟包電池還面臨上游材料供應安全的風險。據悉,動力鋰電池上游環節中的正極材料、負極材料、隔膜、電解液、封裝材料均已實現國產化,鋁塑膜封裝材料不僅是鋰電池材料領域中技術難度最高的環節之一,也是產業鏈中唯一尚未完全國產化的材料,當前車用電池鋁塑膜市場主要被日本企業所壟斷。
對此,明冠新材董事長兼總經理閆洪嘉表示,原來業內對鋁塑膜考慮的主要是成本問題,而現在考慮的更多是供應安全問題。據他分析,鋁塑膜將在未來一段時間處于爆發期,技術的完全國產化與產能提升將是接下來需要解決的問題。
此前有研究機構預測,到2030年軟包電池在新能源汽車市場滲透率將達45%,幾乎占據半壁江山。