動力電池行業行至“下半場”
2023-06-20 09:03:57
中國電子報
“動力電池行業正在開啟下半場”，這是很多業內人士的研判。
在上半場的競爭中，我國已成為全球動力電池產業領跑者，市場規模連續6年全球領先，建成全球產業鏈最全、規模最大的動力電池產業體系，5萬余家企業“爭先恐后”投入到鋰電池產業“新”浪潮中。然而，行業同時也面臨著裝機量增速放緩、產品迭代加快等挑戰。動力電池行業從上半場向下半場轉換，還需要電池材料創新、結構創新、商業模式創新“多管齊下”，從而引領市場需求，完成從“有”到“好”的飛躍。
電池材料直接決定了動力電池的能量密度、安全性和成本，是動力電池創新最核心、最本質的部分。目前，我國已形成以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主的發展路線，國內三元電池能量密度超過300Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度超過200Wh/kg，達到世界先進水平，尤其是在磷酸鐵鋰領域，我國引領了全球磷酸鐵鋰電池在轎車中的回歸和復蘇。
然而，隨著電池技術不斷革新，傳統材料已滿足不了電池降本增效、提高能量密度等的需要，例如磷酸鐵鋰電池能量密度已接近“天花板”，但其比能量仍然相對偏低，低溫性能也有待提高，亟需尋找可替代的新一代材料。同時，市場愈發細分，對電池提出差異化的需求，需要更多技術路線滿足多元化場景需求。
在這方面，目前我國已不再是簡單跟隨國外的技術體系，而是在創造新的體系，比如在低鈷問題和磷酸錳鐵鋰電池方面，我國正逐步領先世界。未來，液態鋰電池技術路線將朝著三個方向發展：一是高比能量和低成本，正極材料采用高鎳三元、富鋰錳基，負極材料采用高比例硅碳、鋰金屬，比能量目標達500Wh/kg，但電池壽命偏低；二是兼顧比能量、安全、成本和壽命，采用高鎳正極體系，壽命不降比能量增加50%，或者比能量不降壽命增加3倍以上，逼近10000次循環；三是基于鐵鋰的高安全液態路線，成本最低、壽命最長可到10000次循環以上。
此外，過去十年，液態鋰電池的能量密度已經提升了2-3倍，目前已經接近理論上限。在不更新材料的前提下，液態鋰電池很難再取得新的突破。而固態電池使用固體電解質替代了傳統鋰電池的電解液和隔膜，更安全、能量密度更高、循環性能更強，已成為業內公認的下一代電池技術方向。
相比于液態及半固態電池，全固態電池需要把全部原理改變，存在較多的技術難點需要解決。與此同時，由于我國在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術上領先世界，致使日本、美國等選擇直接跳過這一階段，直接投入到固態電池路線上，希望實現“彎道超車”。
未來十年，將是固態電池研發的關鍵機遇期，預計其規?；慨a和應用的窗口期或將在2025至2030年之間。面對激烈的國際競爭，我們必須給予足夠的重視，搶抓固態電池技術風口，占踞材料創新制高點。
如果說材料創新是一個需要長期積累、久久為功的過程，那么結構創新則更加直接。近年來，電池及系統結構的創新呈現百花齊放態勢，基本上每家電池大廠都有自己拿得出手的產品，例如寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、蜂巢短刀電池、中創新航“頂流”圓柱電池等。
整體來看，在單體電池結構創新方面，主要是通過減少附件重量以提升單體容量和提高比能量；而在電池系統方面，結構創新的最大的趨勢是由傳統電池包的電芯、模組到電池包的組成方式逐步向去掉模組，再去掉整包的方向進行發展，從而構成CTC（單體與底盤深度集成）、CTV（單體與車輛深度集成），逐步減少附屬的重量和體積，使電池系統比能量不斷提升，同時也帶來底盤結構的變化和底盤技術創新。
未來，結構創新或將呈現兩大趨勢，一方面，電池結構創新方面的趨勢體現為功能的集成化、結構的極簡化，制造的集約化，其相互關聯、相互影響，實現電池高安全、高比能量以及制造的高效率；另一方面，系統結構的發展趨勢是電池與整車的集成化，需要電池行業和整車行業密切配合來進行創新。
隨著市場競爭的加劇，動力電池企業不僅需要技術創新，還需要在商業模式上找到新路徑， “立竿見影”地提高市場競爭力和盈利能力。比如近年來崛起的換電模式，可以大幅提升電池利用率，并打通電池的生產、使用、回收等各環節。
目前，換電在乘用車方面已經有較大規模的應用，但其仍是一個獨立、封閉的補能體系，車企和電池廠商建設的換電站只適配其自家品牌。要想讓其支持所有品牌、所有車型，不僅需要全國統一標準，還需要建立用戶、車廠、電池廠、政府以及服務型企業共贏的商業模式。
從這個角度來看，商用車換電更加容易。商用車本身就使用獨立底盤，因此做成一個通用性底盤的潛力很大。在此基礎上，再做換電的標準化、規范化，最后實現換電站網聯化、智能化和車網互動結合起來。這一方面能夠解決商用車充電難，運營效率等問題，另一方面更容易實現健康的利益分配機制，同時車電分離還可以降低用戶購買成本以及補能成本。
責任編輯： 李穎
標簽：動力電池行業,電池材料創新
新能源
京公網安備 11010802020613號
