動力電池企業的降本之道

提價和降本,似乎是近些年橫亙在新能源車企和電池企業之間的兩個重要話題。

電池作為新能源汽車的核心部件之一,面臨的降本壓力非常大,車企則往兩極化方向發展,要麼打造低價爆款,要麼依靠智能網聯、自動駕駛這些來打造高端車型。

但這兩個方向的市場空間是截然不同的。

智能網聯、自動駕駛相關方面的技術研發其實還在上升期,但是電池降本這件事,空間是越來越小了。

天津力神電池常務執行副總裁王念舉在第二屆中國汽車藍皮書論壇中表示,到2025年,高鎳三元動力電池的售價將下降至0.5元/Wh(電芯價格),磷酸鐵鋰電池的售價將是0.4元/Wh。

0.5元/Wh聽起來是個極其理想的目標,但是不管油電平價啥時候能到來,電池企業目前能努力的事情就是——降本,這也是新能源車跟油車抗衡的重要途徑。

但是,怎麼降本呢?提升良品率?規模化製造?還是其他?

就目前情況來看,電池企業比較大的動作是在了工藝創新和材料結構調整上。

電池材料結構調整:正極材料從少鈷到零鈷 負極材料加硅或補鋰

材料結構的調整,集中在成本比較高的正極材料端,從少鈷到無鈷,是電池企業一直在摸索的降本方案。

雖然從2017年至今,“鈷”的成本雖然有了很大程度上的下降,但是在正極材料體系中,鈷的成本還是很高。

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但是相比於鎳、錳和整個三元前驅體價格來看,“鈷”的價格還是非常高的。

動力電池企業的降本之道

高成本加上資源分佈不均衡,“鈷”自然而然成為電池企業降本路上想要替換掉的對象,但“無鈷”化並不是一蹴而就的,目前大家都是從“少鈷”開始操作。

特斯拉的NCA電池中“鈷”的含量不到3%,寧德時代量產的NCM 811電池中鈷的含量已經控制在8%-10%之內,松下也已經將NCV中鈷含量降到了5%以下,LG化學也計劃2021年推出NCMA鋰離子電池,搭載在通用的電動車型上。

少鈷貌似已經是一件可以實現的事情。但是無鈷是不是真能實現呢?

松下最近表示要在兩到三年內實現無鈷電池的商業化,寧德時代也表示有“無鈷”電池技術儲備,並且正在佈局供應鏈。

但是,目前只有蜂巢能源推出了無鈷電芯,已經通過熱箱和過充等10項安全測試,但是2021年才能推向市場。

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至於無鈷電池降本空間有多大,蜂巢能源電芯研究中心總經理高飛此前在發佈會表示,“無鈷電池把鈷去掉之後,相比於傳統的的三元電池,從材料上可以降低10%-15%的成本,電池層面可降低6%-10%的成本。”

雖然無鈷會帶來成本的降低,但是未來會不會成為主流產品,除了要看無鈷電池產品批量量產進展,另外還得看市場對這些產品的接受度如何,這其中還存在很多不確定性。

不過現在可以確定的是,另一種無鈷電池——磷酸鐵鋰電池,已經成為幾家主流新能源車企的另一項重要選擇了。

動力電池企業的降本之道
動力電池企業的降本之道

8月份即將上市的Model 3,用的就是寧德時代的磷酸鐵鋰電池,NEDC續航達到了468km 比標準續航升級版的續航高一點,有消息稱電池成本下降超過1萬元,這樣的話整車價格就會將至25萬元,優勢更加明顯了。

除此之外,比亞迪的多款車型,北汽EU5等,都推出了磷酸鐵鋰電池版本。而且特斯拉、比亞迪這樣的車企都開始採用磷酸鐵鋰電池,這對市場來説像是吃了一顆定心丸,後續應該會有更多的車型會推磷酸鐵鋰版本,市場空間應該是進一步擴大。

從少鈷到無鈷,基本上就是正極材料降本的主流方向了。而負極材料方面,未來的趨勢主要是負極加硅或者負極補鋰的技術為主,目前存在比較多的技術難點,很多電池企業都在佈局開發,商業化的進程應該會更晚。

工藝創新:CTP理念到底盤電池 降本空間有多大

材料方面的技術進步空間大部分由材料屬性決定,所以就目前的三元體系來看,降本已經非常有限了,但是從電芯到電池包,再到整車,這裏面的成本是有壓縮空間的。

傳統電池模組空間利用率有80%,但是從電池模組在電池包裏面的空間利用率只有50%,所以計算下來電芯在整個電池包的空間利用率只有40%,壓縮的空間其實就是用來放結構件以及各種不同作用的部件的,而這一部分,其實是可以用來佈局更多電芯的。

寧德時代針對此問題,提出了CTP方案,越過模組直接將大電芯並聯起來形成大的電池包。省去模組的CTP電池包較傳統電池包而言,體積利用率提高了15%-20%,零部件數量減少40%。

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除了CTP電池包,寧德時代最近還表示在研發一項新技術——底盤電池(CTC),直接從電芯到底盤,連原先的電池系統外殼都可以省掉。

曾毓羣稱,CTC將使新能源汽車成本可以直接和燃油車進行競爭。

很明顯可以看出,從電芯到電池包,再從電芯到底盤,寧德時代花了比較大的力度在結構上做文章,但是從電芯到電池包的體積利用率目前理想狀態最高能提高20%,而且越往上走,成長空間就越小了。

比亞迪應該也是明白了從降本上來看,依靠工藝創新也會有摸到天花板的一天。所以基於CTP理念,比亞迪用上了磷酸鐵鋰的技術,從材料成本和工藝結構上的雙重降本。

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具體來説,比亞迪基於磷酸鐵鋰的技術,將單體電池做成大容量的長電池,根據其專利數據顯示,單體電池長度可以做到600-2500mm,形狀更加扁平、窄小,容量也會有所提升。

另外,利用長電芯固定在電池包的邊框上,讓電池同時也變成結構件,直接變成支撐電池包的梁。

和傳統電池包相比,刀片電池的空間利用率可提升20%,達到從電芯到電池包60%的體積利用率。

動力電池企業的降本之道

有行業內相關人士表示,CTP方案本身可帶來20%-30%成本的降低,結合LFP應用,成本預計可降低40%左右。真如其所言的話,材料體系和工藝兩個維度的降本空間還是很可觀的。

但是靜下來來想,

無論是目前正極材料體系的調整,還是電池組裝工藝上的突破,天花板似乎都是很明顯的,長期來看的話,電池企業是不是會考慮大刀闊斧切入固態電池領域,或者拓展新的領域?

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