鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3797次 | 2018年09月17日
特斯拉引領(lǐng)動(dòng)力電池降本和提升能量密度潮流
當(dāng)前,新能源汽車市場(chǎng)即將規(guī)模化啟動(dòng),但是動(dòng)力電池價(jià)格下降及銷售放量尚與整車企業(yè)規(guī)劃步調(diào)節(jié)拍不一致。電池價(jià)格下降主要在于降低商業(yè)成本,與材料成本、良品率、產(chǎn)能利用率、規(guī)模效應(yīng)、模塊化設(shè)計(jì)等緊密關(guān)聯(lián),而電池銷量放量很大程度上取決于降本和提高能量密度。
一、如何來(lái)降本和提高能量密度?
首先,從技術(shù)路線角度來(lái)看,積極推進(jìn)全固態(tài)動(dòng)力電池的研發(fā)是不錯(cuò)的選擇;另一方面,三元鋰電池路線仍是未來(lái)幾年主流乘用車商業(yè)化應(yīng)用的優(yōu)選,其優(yōu)勢(shì)在于極限比能量密度相對(duì)高,單體可達(dá)350wh/kg,磷酸鐵鋰、錳酸鋰與鈦酸鋰技術(shù)路線均難以達(dá)到要求。針對(duì)三元鋰電池而言,可以通過(guò)物理方法和化學(xué)方法降成本和提升動(dòng)力電池能量密度。物理方面,采用大容量電芯&提升PACK成組效率;化學(xué)方面,更新高端材料,應(yīng)用高鎳正極料與硅碳負(fù)極。
二、物理方法降本和提高能量密度可行?
優(yōu)化電芯封裝方式降本
動(dòng)力電池在電芯環(huán)節(jié),產(chǎn)品封裝方式涵蓋方形、圓柱、軟包等,其成本也各異。其中,圓柱電芯成本最低,可以通過(guò)大容量單體切換來(lái)降成本;軟包電芯成本最高,可通過(guò)規(guī)模化生產(chǎn)降低成本;而方形電芯可綜合大容量與鋁殼輕量化實(shí)現(xiàn)降本,降本空間最大。目前,國(guó)內(nèi)CATL、比亞迪走方形路線,索尼、力神、比克走圓柱路線,國(guó)軒高科同時(shí)走方形與圓柱路線,同時(shí)CATL也在積極拓展軟包路線。
做大單體電芯,兼顧降本和提升能量密度
根據(jù)特斯拉的測(cè)算,若21700同18650相比較擁有同樣的良品率及產(chǎn)能,其能夠兼顧降本和提升動(dòng)力電池能量密度。目前,Model3采用全新21700電池,相比18650電池在外觀上變長(zhǎng)變粗,單體電池容量提升約35%。能量密度提高20%;電池系統(tǒng)成本降低約9%,售價(jià)降低約8%。
動(dòng)力電池輕量化提升能量密度
由于三星電池由方形封裝調(diào)整為21700圓柱形方式后,較之前的動(dòng)力電池系統(tǒng)減少10%左右的組件和重量,從而進(jìn)一步降低電池PACK重量,一定程度上提升了整車動(dòng)力電池的能量密度。
提升電池PACK成組效率
PACK是銜接整車、電池系統(tǒng)、BMS的紐帶,因此PACK環(huán)節(jié)的成組效率是提升系統(tǒng)比能量的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)電池單體水平基本能夠達(dá)到150Wh/kg,按65%和85%的成組效率測(cè)算,系統(tǒng)能量密度達(dá)97.5Wh/kg與127.5Wh/kg,國(guó)內(nèi)的平均水平持平或略高于100Wh/kg,要實(shí)現(xiàn)2020年動(dòng)力電池目標(biāo),必須提升PACK環(huán)節(jié)成組效率,提升BMS系統(tǒng)管理技術(shù)。
目前主流企業(yè)主要采用輕量化方式和電池包與底盤一體化方式來(lái)提升成組效率。前者通過(guò)減少組件數(shù)量、重量來(lái)提升集成效率。以特斯拉為例,其新款Models3上采用21700后,電池節(jié)數(shù)必將大幅減少。在降低系統(tǒng)管理難度的同時(shí)將同比例的減少電池包采用的金屬結(jié)構(gòu)件及導(dǎo)電連接件等配件數(shù)量,特斯拉的Pack成本占總系統(tǒng)成本約24%,預(yù)計(jì)電池包成本降幅較為可觀。
底盤一體化方式,即將部分電池包的承重轉(zhuǎn)移到底盤上,從而實(shí)現(xiàn)輕量化,并能夠?qū)崿F(xiàn)電池組較大幅度降本。國(guó)際一線的特斯拉與大眾已經(jīng)跳過(guò)PACK“T字、工字型、土字型和田字”架構(gòu),積極推進(jìn)電動(dòng)底盤一體化。
以大眾為例,其針對(duì)電動(dòng)車專屬研發(fā)了MEB平臺(tái),構(gòu)架是由底部的電池組而展開(kāi),這將是大眾電池組未來(lái)實(shí)現(xiàn)成本大幅下降的關(guān)鍵;同時(shí)還能夠通過(guò)MEB平臺(tái)打造更長(zhǎng)的軸距和更短的前后懸,營(yíng)造出更大的內(nèi)部空間,適用于電動(dòng)車各級(jí)車型的全新模塊化開(kāi)發(fā)。
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