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18650電池將退出汽車領域?將被哪種電池取代?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年04月29日  

18650圓柱電池是最早應用在電動汽車上的動力鋰電池,但目前它在電動汽車動力鋰電池上的應用卻越來越少。


2019年上半年,18650圓柱動力鋰電池在新能源汽車上裝機占比為3.7%,而去年全年18650占比在6.7%,還有進一步下降趨勢。甚至有業內人士稱,2019年,18650電池將退出汽車領域。


為何18650電池的裝機率會下降,又是哪種電池擠占了18650的市場份額?未來會怎么樣?


18650成為動力鋰電池


特斯拉在生產電動汽車的時候,只有18650電池最為成熟。這種直徑18mm,高65mm的圓柱電池,批量生產的一致性高、成本低。2008年,特斯拉首款車型便與松下合作,采用18650鈷酸鋰離子電池作為其動力鋰電池。


18650是最早由日本SONY公司開發的圓柱形電池的一款標準型號,算是鋰離子電池的鼻祖,在3C數碼、無人機、電動工具等領域應用較多。該電池技術具有成熟度高,產品良率高,電池結構穩定,產品適配性強,生產廠家多,綜合性能突出,整體成本優勢較為明顯。


在特斯拉示范帶動的用途下,國內也有一批公司開始將18650電池應用在電動汽車領域。


某外資電池公司的市場負責人表示,華霆(合肥)動力技術有限公司的創始人周鵬就來自于特斯拉,擅長生產圓柱電池pack。華霆動力創立并順利用國產圓柱組包裝車,也帶動了國內圓柱型電池裝機數量。


在國內電動汽車的推動,尤其是小型電動汽車的推動下,18650電池在2016年迎來一波擴產高潮。這一年新增了近20條18650電池自動生產線。


2018年,國內生產18650動力鋰電池的典型公司有力神電池、深圳比克、遠東福斯特、孚能科技、浙江天能、橫店東磁等,配套車型有江淮iEV、芝麻、奇瑞eQ1、云度π1等車型。


隨著補貼政策對動力鋰電池系統能量密度的要求越來越高,18650的短板也逐漸明顯起來。在電動汽車產業的推動下,動力鋰電池也在飛速發展,市場上出現了更多成組成本更低、能量密度更高的電池。


特斯拉也拋棄了18650電池。2017年一月四日,特斯拉宣布與松下聯合研發的新型21700電池開始量產。馬斯克在社交媒體表示,18650電池的出現完全是一場歷史事故,它是早期產品的標準,現在只有21700電池才能滿足電動汽車對電池性能的要求。


國內18650動力鋰電池的身影也在減少。2019年,國內電池公司方面,浙江天能等重要配套18650的電池公司已有許久沒有出現在整車出廠合格證中。


國內主機廠方面,江淮由力神電池配套的iEV系列已全部替換為21700電池;小鵬新版G3長續駛里程版,放棄了一直使用的18650電池,改用寧德時代的方形電池。


可見,已有越來越多的車型和公司不再將18650電池作為動力鋰電池。


21700會替代18650?


21700相比18650更加有優勢嗎?好像確實如此。


“相比18650,21700產品具有更高的能量密度,更低的pack成本,更自動化的生產線體,更好的一致性以及更全面的產品追溯能力。”力神電池的相關負責人對《電動汽車觀察家》說,“組成相同電量的電池系統時,18650電池單體數量更多,相對連接以及控制更加復雜,整體的pack成本較高。”


下面的一組數據或許可以說明。


相比18650,21700電池的單體容量提升了35%。以特斯拉生產的21700電池為例,從18650型號切換至21700型號后,電池單體電池容量大幅提升35%。


成組后,電池系統能量密度也在提升。數據顯示,21700電池系統能量密度提升約20%。根據特斯拉的數據,松下18650電池系統能量密度大約在250Wh/kg,21700電池系統能量密度能夠做到300Wh/kg左右,此外,21700電池的體積能量密度比原有的18650高出近20%。


此外,21700系統的成本下降9%左右。根據特斯拉披露的數據分析,21700電池的動力鋰離子電池系統售價為170美元/Wh,而18650電池系統的售價為185美元/Wh。在Model3上使用21700電池后,僅電池系統成本就可以下降約9%。


系統的重量下降10%左右。從尺寸可以看出,21700整體體積大于18650,隨著單體容量提升后,單體能量密度更高,所以同等能量下所需電池單體的數量可減少約1/3。減少電池數量可以有效較低系統的管理難度,同時也將減少電池pack的金屬結構件及電氣配件的數量,這進一步降低了電池的重量。


根據三星SDI的數據,采用21700電池之后,系統重量相比18650減少10%。


三星18650和21700比較


21700目前只部分替代18650。統計出廠格證數發現,2019年上半年21700電池裝機量僅占總裝機量的1.6%,2018年這一數據為0.1%,無論是上升率還是市占率都非常小。目前國內量產裝機的公司僅有力神電池及三星。可見擠占18650重要市場的電池并非21700。


上述外資電池的市場負責人表示,相關于圓柱電池,國內車企更喜歡采用方形電池。“特斯拉選擇圓柱電池是因為松下圓柱電池的生產一致性非常高,且特斯拉優秀的電池管理系統能夠管控這幾千顆電池。國內極少有公司可以達到松下和特斯拉的技術水平。”


方形電池擠占圓柱市場


方形電池才是絕對主流。


筆者綜合《電池我國》及整車出廠合格證數統計發現,2019年上半年方形電池占總裝機量的82.1%,2018年這一數據為74.1%;軟包電池上半年占總裝機量的9.1%,2018年的數據為13.3%;圓柱電池占比由2018年的12.6%,下降至上半年的8.9%,軟包和圓柱市場占有率都在下降。


根據上述數據可以看出,圓柱電池市場基本是被方形擠占。相關于圓柱形電池,方形電池結構簡單,成組電池數量少,能量密度較高,電池熱管理難度相對較低。但方形可依需求定制尺寸,故市場上型號較多,工藝很難統一,很難形成規模效應,成本較高。


軟包電池與圓柱及方形相比,其外包裝為鋁塑材料,只會鼓漲而不會爆炸,故安全性能更好,而且重量也更輕。其形狀可以依據需求定制,可以做超薄,也可以做成圓柱形方形或三角形等。相關于方形和圓柱,軟包電池容量更大、內阻更小、壽命更長,總的來說軟包電池性能更好。但是軟包電池目前型號較少,開發成本較高。


方形和軟包電池在中高端乘用車領域市場前景良好。某國內新能源乘用車公司的一位相關負責人表示,18650電池一般都用在A00級乘用車上,目前A00級乘用車市場占比下降也導致18650市場占比下降,同時21700對18650也存在一定的替代用途。在中高端車型上,由于追求更高的能量密度和續駛里程,方形電池已經成為主流。


CATL方形電池


軟包電池占比相對較小,是因為其生產及成組難度更大。“方形硬殼電池在一定程度上已經和模組很像了,關于剛入門的pACK公司來說,打包方形電池更加容易。”上述外資電池公司相關負責人對《電動汽車觀察家》說,“軟包電池相關于方形硬殼電池,由于殼體強度低,排列組合難度大,更適合有電池背景的公司來做。”


此外,在科易動力技術有限公司總經理田碩看來,軟包電池的缺點在于殼體強度低,對成組技術依賴性強;與卷繞生產方式相比,疊片的生產效率相對較低;電池本身容易漏液等都是制約軟包電池進一步發展的重要因素。


LG化學的軟包電池


那么18650會退出汽車領域嗎?對此業內人士持不同的觀點,但無一例外都認為圓柱電池在不斷邊緣化。有的業內人士對圓柱電池的未來仍抱有希望。該人士認為,方形電池關于想進入電池pack領域的主機廠來說,掌握起來相對容易,因為電池數量少,方形電池成組難度低。“但或許隨著主機廠對圓柱電池愈加深入的了解和掌握,圓柱電池的市場份額還會大幅提升,畢竟,圓柱形電池的標準化程度高,在散熱方面也有著先天的優勢。”


但大部分業內人士不看好18650電池的前景。田碩認為,方形和軟包電池的技術都在不斷成熟,生產效率會越來越高,18650電池成本優勢將不再明顯,未來會越來越邊緣化,但是不排除還會有車企選擇。力神電池的相關負責人則認為,18650電池的成本優勢已經不存在,未來很可能會退出車用動力鋰電池市場。


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