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回望:圆柱/方形/软包电池的时代风云录

北极星储能网  来源:电池联盟  作者:苏客  2019/11/11 8:35:40  我要投稿  

北极星储能网讯:导读:在新能源汽车市场,圆柱、方形、软包三种动力电池均有车型搭载,因此并没有绝对的优劣之分。但是若论时代划分,日韩企业明显占据了领先优势。

(来源:微信公众号“电池联盟” ID:zgcbcu 作者:苏客)

动力电池采取的封装结构目前主要有三种,即圆柱、方形、软包。

那么,当电解液变成固态之后,动力电池采取哪种封装结构更合适?

目前,圆柱电池只能采用卷绕结构,而极片和隔膜不可能在固态电解液中实现卷绕,因此圆柱电池肯定不合适。

方形电池采用叠片结构封装。由于固态电池不再使用液态电解液,因此没必要用方形硬壳进行封装保护。所以,方形也不是最佳选择。

软包电池也采用叠片结构封装。新的封装形态诞生之前,理论上软包电池是固态电池最理想的封装形式。

圆柱电池时代:索尼最先 松下为王

最先发展圆柱电池的是索尼,只是由于对市场发展的误判,以及业务亏损的缘故,最后没能发展起来。

索尼之后,发展圆柱电池,且做出一番成就的是松下。

自此,松下开启了动力电池界圆柱电池时代。

1996年,松下与丰田合资成立PEVE,主营圆柱形电池。

1997年,第一代普锐斯上市,装载的动力电池正是松下生产的圆柱形镍氢电池。

1998年,松下生产的18650圆柱电池装配在了世界上多个品牌的笔记本电脑上,松下由此成为了行业龙头。

2009年,由于在手机、平板电脑上押注失败,松下首次出现亏损,品牌认知度下滑,因此迫切需要新的业务扭转局势。

由此,拉开了松下与特斯拉长达十年之久的合作序幕。

松下与特斯拉的合作,开创了纯电动汽车圆柱电池时代。

特斯拉之所以选择圆柱电池,想来根本原因在于这种封装工艺的成熟、量产历史悠久,以及一致性较高。

2014年,松下实现2.7GWh的动力电池出货量,其中特斯拉所用圆柱电池2.6GWh,占全球动力电池市场份额的22%。

2015年,特斯拉全球销量超过5万,直接拉动了松下圆柱电池的营业额,使其出货量达到了4.5GWh。同年,中国新能源汽车销量开始暴增,直接拉了动力电池出货量。

2016年,特斯拉继续保持了超过50%的增幅,全球销售汽车7。6万辆,同期松下圆柱电池出货增长60%,达7。2GWh。

此外,中国圆柱形动力电池企业开始放量。

2017年,特斯拉年销量突破10万辆,为松下贡献近10GWh的圆柱电池订单。

2018年,松下出货量全球占比20.75%。

2019年一季度,国内动力电池总装机量为12.32GWh,圆柱电池装机量1.01GWh,同比增长44%。

方形电池时代:三星SDI开启

方形电池最大的特点在于形状规整。与圆柱电池相比,方形电池包的空间利用率高;与软包电池相比,由于是硬壳,所以成组难度较小。

如果说是松下开启了动力电池圆柱电池时代,那么方形电池时代,则是由三星SDI开启的。

1999年,三星SDI进入电池领域。

2000年,三星SDI开始布局动力电池。

2008年,宝马开始在全球考察动力电池供应商,为的是布局新能源汽车研发。

三星SDI抓住时机与博世合资成立了动力电池公司SB Limotive。博世和宝马有着半个多世纪的合作关系,是其最重要的核心供应商。

2009年,宝马推出搭载三星SDI方形电池的纯电动汽车Megacity。

由此,三星SDI通过博世进入了德国动力电池供应链,自此打开了动力电池市场。

2013年,三星SDI与宝马签订长期合作协议,成为宝马核心供应商;之后又与大众、奥迪、保时捷等车企合作。

同年,第二代普锐斯上市,为优化电池包内部空间,提升系统能量密度,普锐斯将圆柱电池被换成了方形镍氢电池。

头奖彩票2014年,中国新能源市场在政策的强烈刺激下迎来爆发,由此导致方形电池占据了全球动力电池市场的最大份额。

2015年,中国新能源汽车销量继续扶摇直上,同比暴增343%,达到33.11万辆,直接拉动了国内动力电池出货量。

由此,比亚迪以出货量3GWh直接攀升至全球第二,宁德时代以出货量2.2GWh,跃到国内第二。

头奖彩票2016年,比亚迪以动力电池装机量7.35GWh,出货量排国内第一;宁德时代以动力电池出货量6.72GWh,排国内第二。

此外,三星SDI凭借着宝马i系列在全球的热销,出货量突破1GWh,达到1.2GWh。

头奖彩票自此,方形电池全球市占率增至64%。

头奖彩票2017年,中国新能源汽车市场完成77.7万辆,宁德时代动力电池以销量11.85GWh,出货量成为全球第一。

同年,三星SDI凭着宝马近10万的新能源车销量,实现一倍多的增长率,出货量达到2。8GWh。

2018年,宁德时代动力电池销量达21。18GWh,出货量排名全球第一,市场占比达22。64%。

软包时代:LG化学集大成者

软包电池拥有重量轻、电池容量大、安全性能好、循环性能好、循环寿命长、内阻小、整车适配性高、排布方式灵活等多项优势。

由于体积与形状的灵活多变,受到插电式混合动力车型的偏爱,现代、雷诺日产、通用与沃尔沃旗下的插混车型,都采用的是软包电池。

2007年,日产与NEC合资成立了动力电池公司AESC,将用在手机产品上的软包电池,做到了符合车规级标准。

2010年,纯电动汽车日产Leaf推出后,大受欢迎;此后,其配备的动力电池正是AESC生产的软包电池。

2014年,AESC成为出货量最多的软包电池供应商。

软包电池的集大成者,当属LG化学。

LG化学是一家同时具备化学品与材料基础的电池公司,不仅能实现部分三元材料的自给自足,其隔膜技术更是一绝。

LG化学在软包电池领域积淀多年,为了充分利用电子设备的内部空间,研发出了世界上第一款阶梯式与六角形软包电池。

2009年,LG化学将软包电池应用到了现代混合动力汽车上,由此正式进入了动力电池市场。

2010年,通用正式推出第一款量产新能源汽车雪佛兰Volt,配备的动力电池正是LG化学所产的软包电池。

2014年,LG化学动力电池出货量达到1.5GWh,位列全球第三。

头奖彩票2017年,雪佛兰Volt和Bolt突破5万的装机量。由此,LG化学软包电池出货量实现4.5GWh。

此外,孚能科技与国能等软包动力电池企业开始崛起。

头奖彩票2015到2017三年,软包电池在全球动力电池市场经历了先降后升的过程。

2018年,全球软包动力电池出货量同比增长73.8%,达23.1GWh,其中中国软包动力电池出货量同比增长48.0%,达10.1GWh。

不同类别的产业发展实践

根据不同的封装形式,电池被划分成了圆柱电池、方形电池和软包电池。那么,三种电池都有哪些优势和劣势?

圆柱电池发展时间长,技术也最为成熟,其标准化程度较高。且因为在封装时各个电芯间有较大的空间,所以圆柱电池在散热方面有很大的优势,许多搭载圆柱电池的车型都采用了成本更低的风冷技术。

但搭载电池数量过多也是个问题,即便使用了高能量密度电池的车型,也需要将几千节圆柱电池放在一起,这对于车辆的电池管理系统提出了更高的要求。

此外,由于圆柱电池在组合成电池组时需采用钢壳,所以其重量相对较高,理论上圆柱电池的能量密度要比其他两种电池更低。

方形电池结构简单,重量较轻,生产工艺不复杂,因此普及率很高。此外,方形电池不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体,所以能量密度理论上比圆柱电池的能量密度要高。

但由于方形电池一般都是进行定制化设计,所以导致方形电池的生产工艺很难统一,标准化程度较低。

软包电池布局灵活性,采用叠加的制造方式,在体积上相比于其他两类电池更加纤薄,所以它的能量密度在理论上是三种电池中最高的。

但由于软包电池内部为叠加式设计,需要在每两片电池中间加上一层薄片,薄片中会充满液体,通过加热或制冷从而保证电池处于最适宜的工作温度,因此需要更加复杂的电池控制系统。

电芯能量密度方面,理论上软包电池最高,方形电池次之,圆柱电池最小。但就目前技术而言,不能一概而论。

在新能源汽车市场,圆柱、方形、软包三种电池均有车型搭载,因此并没有绝对的优劣之分。但是若论时代划分,日韩企业明显占据了领先优势。


原标题:回望:圆柱/方形/软包电池的时代风云录

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