动力电池技术创新与材料创新所遵从的原则一致,都以安全性为基石,高能量密度、高倍率性能为主要发展方向。
当前,以宁德时代麒麟电池、比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池为代表的创新产品各领风骚,短时间内恐难决出绝对王者;钠离子电池、半固态电池等全新技术仍在大规模量产前夜,尚不具备“颠覆”动力电池产业格局的条件。
而随着动力电池技术革新加速,传统材料逐渐不能满足电池降本、提升能量密度等需求,单晶三元、硅基负极等新材料应用加速。材料和化学体系创新越来越成为未来电池产业链企业的核心竞争力。
在动力电池产业终局成形之前,行业大小玩家对新技术的探索不会止步。
第一财经从动力电池技术、材料两大维度,盘点国内动力电池产业链各环节主要创新技术路线,以及各大厂商的卡位与布局,并探讨新型材料如何为提升动力电池性能添砖加瓦,又将如何推动动力电池市场格局不断演变。
PART1动力电池技术创新
01系统结构创新
1.1CTP
1.2CTC
1.3CTB
1.4MTC
02电芯结构创新
2.1刀片电池
2.24680大圆柱电池
2.3短刀电池
2.4弹匣电池
03全新技术路线
3.1钠离子电池
3.2半固态电池
3.3凝聚态电池
04动力电池配套技术
4.1800V高压快充
4.2全极耳
PART2动力电池材料创新
01正极材料
1.1锰基正级
1.2单晶三元
02负极材料
2.1硅基负极
2.2硬碳负极
03电解液用锂盐
3.1双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)
3.2小众锂盐:二氟磷酸锂
04导电剂
4.1碳纳米管材料
PART3结语
PART1动力电池技术创新
01系统结构创新
动力电池原材料价格大幅波动背景下,电池结构创新成为车企和电池厂降本增效的重要发力点。中金公司认为,电池结构创新将由电芯和系统层级协同推进。
2019年起,以宁德时代(300750.SZ)CTP(CelltoPack,无模组动力电池包)1.0技术为代表,各大动力电池企业和车企相继推出去模组化、集成化的系统结构创新以推升动力电池的空间利用率和能量密度。截至目前,系统结构创新大致可分为CTP、CTB、CTC三种。其中,CTP为电池包技术,而CTB(CelltoBody,电池车身一体化技术)、CTC(CelltoChassis,电池底盘一体化)则为整车技术。此外,以零跑为代表的MTC(ModuletoChassis,电池模组到底盘)也于2022年4月正式发布。
据悉,尚不具备成熟CTP/CTC技术的车企会将电池包委托给动力电池企业设计生产,电池厂则借机加深与车企的绑定;而具备CTP/CTC技术能力的车企会选择强强联合,与技术实力强劲的电池厂联合开发,其余电池厂商则会从模组供应商退化为电芯供应商,配套价值量或将下降。
中金公司表示,电池包结构迭代将加剧电池企业间分化,具备CTP/CTC领先技术能力电池厂有望进一步巩固配套份额并获得技术溢价带来的超额收益。
1.1CTP
2022年6月,宁德时代发布了CTP3.0电池,即麒麟电池。通过提高电池包利用空间,麒麟电池比能量大增,磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg,三元高镍可达250wh/kg,较4680电池能多装13%的电量。
这一领先的电池集成技术再度强化“宁王”的核心技术与市场竞争力,而它是否将推升CTP的行业渗透率以及对相关产业链的影响也备受关注。
1.1.1宁德、比亚迪领衔,电池厂商争相布局CTP
相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,CTP技术省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至电池包。空间利用率提升、电池包减量,能量密度提升的同时成本下降成为CTP的“杀手锏”。
2022年6月发布的“麒麟电池”是宁德时代第三代CTP电池包,体积利用率据悉从第一代的55%提升到67%。
此前在2019年,宁德时代发布了与北汽新能源携手打造的全球首款CTP电池包。作为宁德时代第一代CTP电池,它取消了模组侧板等零部件以及模组紧固件焊接等工序,使得电池包体积利用率提高20%-30%,零部件数量减少40%,生产效率提升50%。
第二代则将原有模组电芯电压电流采样等零件进行集成,进一步减少了模组附件数量,将电芯集成直接装入电池箱。
比亚迪2020年推出的刀片电池(GCTP)与宁德时代的CTP技术本质上是相同的。刀片电池直接采用了无模组的设计,大幅度减少内部的线缆和结构,电池体积利用率相较于传统电池包提升了50%以上、零部件数量减少40%、生产效率提升50%,最终成本下降30%。
二线电池厂中,蜂巢能源、中创新航也推出过CTP相关产品。与传统590模组相比,蜂巢能源CTP第一代减少24%的零部件;第二代成组效率提升5-10%,空间利用率提升5%,零部件数量再减少22%。中创新航推出的One-StopBettery无传统壳盖,通过多功能复合封装、一体桥接电连接、高剪切外绝缘等技术,使结构重量降低了40%、零部件数量减少了25%、空间利用率提高5%。
除了方形电池厂商,远景动力、捷威动力等软包电池企业也在试水CTP方案。其中,远景动力