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特斯拉引領(lǐng)動(dòng)力電池降本和提升能量密度潮流

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2018年09月17日  

當(dāng)前,新能源汽車市場即將規(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、如何來降本和提高能量密度?

首先,從技術(shù)路線角度來看,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幾年主流乘用車商業(yè)化應(yīng)用的優(yōu)選,其優(yōu)勢在于極限比能量密度相對高,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。針對三元鋰電池而言,可以通過物理方法和化學(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,可以通過大容量單體切換來降成本;軟包電芯成本最高,可通過規(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,國內(nèi)CATL、比亞迪走方形路線,索尼、力神、比克走圓柱路線,國軒高科同時(shí)走方形與圓柱路線,同時(shí)CATL也在積極拓展軟包路線。

魚和熊掌可能兼得?特斯拉引領(lǐng)動(dòng)力電池降本和提升能量密度潮流.png

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%。

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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%的成組效率測算,系統(tǒng)能量密度達(dá)97.5Wh/kg與127.5Wh/kg,國內(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提升成組效率。前者通過減少組件數(shù)量、重量來提升集成效率。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。國際一線的特斯拉與大眾已經(jīng)跳過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,其針對電動(dòng)車專屬研發(fā)了MEB平臺,構(gòu)架是由底部的電池組而展開,這將是大眾電池組未來實(shí)現(xiàn)成本大幅下降的關(guān)鍵;同時(shí)還能夠通過MEB平臺打造更長的軸距和更短的前后懸,營造出更大的內(nèi)部空間,適用于電動(dòng)車各級車型的全新模塊化開發(fā)。

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