動(dòng)力電池：中國(guó)目標(biāo)是全世界

日期：2018-04-16 點(diǎn)擊次數(shù)：2377

動(dòng)力電池：中國(guó)目標(biāo)是全世界

2018-04-16 石墨盟

可以說，鋰電池一直以來基本都是中日韓三國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)，基本沒歐美諸國(guó)什么事，更別提其他國(guó)家了。

世界上**個(gè)將鋰電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的公司是日本索尼，1991年商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池用于消費(fèi)電子產(chǎn)品。當(dāng)年，日本的隨身聽、收音機(jī)等產(chǎn)品風(fēng)靡整個(gè)世界。

其實(shí)，鋰電池的發(fā)展歷程跟面板產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常相近。也就是歐美發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)，然后在日本首先開始商業(yè)化，實(shí)現(xiàn)暴利，然后韓國(guó)跟進(jìn)，變成兩國(guó)爭(zhēng)霸，*后中國(guó)加入，形成了中日韓三國(guó)演義。

據(jù)說，20世紀(jì)90年代手機(jī)電池可以賣到七八百塊甚至上千塊錢人民幣，一塊電池頂中國(guó)人幾個(gè)月的工資。

不過，在2000年以后，隨著中國(guó)的比亞迪的崛起，迅速改變了這個(gè)局面，到目前我們手機(jī)電池大概也就是幾十塊錢一塊了。

大家說，不管是什么產(chǎn)業(yè)，只要中國(guó)人進(jìn)入，都可以把原來的黃金價(jià)變成白菜價(jià)。面板是這樣，鋰電池也是這樣。這是因?yàn)橹袊?guó)有世界上*龐大的市場(chǎng)，*大規(guī)模的生產(chǎn)，比較廉價(jià)的勞動(dòng)力，以及難以真正壟斷的市場(chǎng)環(huán)境。

當(dāng)然，也可以進(jìn)一步說，只要一個(gè)產(chǎn)業(yè)連中國(guó)都發(fā)展起來了，形成了技術(shù)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，其他國(guó)家基本已經(jīng)沒有什么機(jī)會(huì)了。只有一個(gè)例外，那就是少數(shù)幾個(gè)廠商具備非常強(qiáng)的技術(shù)壁壘，可以走高端路線。比如說，蘋果、三星手機(jī)，中低端是完全競(jìng)爭(zhēng)不過中國(guó)廠商的，只能在四千塊以上保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

也許*近博世公司宣布放棄自制動(dòng)力電池單元非常具有代表性。博世指出放棄的原因是：

市場(chǎng)層面：全球動(dòng)力電池市場(chǎng)由亞洲5大公司（寧德時(shí)代、日本松下、韓國(guó)三星、韓國(guó)LG、深圳BYD）霸占，并且這幾家已成了氣候，博世若此時(shí)投產(chǎn)電池單元，不僅占不到什么便宜，還要冒很大的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)層面：動(dòng)力電池新技術(shù)層出不窮，更新?lián)Q代迫在眉睫。目前的以液態(tài)電解液為主的鋰電池的能量密度還不能充分滿足電動(dòng)汽車需求，博世更看好固態(tài)電池以及下一代鋰電池技術(shù)，但預(yù)計(jì)到2025年才能走向成熟。

成本層面：一個(gè)電池單元的成本有75%來自于鋰等原材料，加上加工、包裝、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用后，利潤(rùn)空間十分有限，價(jià)格戰(zhàn)一旦打起來，可以說賺不到幾個(gè)錢。

投資層面：到2030年，全球動(dòng)力電池產(chǎn)能將達(dá)1000GkWh，如果博世的市場(chǎng)占有率要達(dá)到20%的話，那么至少要投入200億歐元來購(gòu)買電池單元的生產(chǎn)、檢測(cè)、回收等設(shè)備。這筆錢對(duì)于任何一家零部件企業(yè)都不是小數(shù)目。何況一旦技術(shù)上出現(xiàn)革命性創(chuàng)新，那么前期投資極有可能打水漂了。

博世指出，放棄自制新能源車動(dòng)力電池單體，轉(zhuǎn)而通過外購(gòu)電池單體結(jié)合博世自有的電池管理系統(tǒng)技術(shù)與系統(tǒng)集成能力來為客戶提供完整的電池系統(tǒng)。

可以說，像博世一樣來自歐美的電池廠商在多方面都難以跟亞洲廠商競(jìng)爭(zhēng)的。

三國(guó)殺：規(guī)模

2016年，全球十強(qiáng)鋰電池公司，日本有兩家：松下和索尼，韓國(guó)有兩家：三星和LG，剩下的全是中國(guó)企業(yè)。按照國(guó)家來分，中國(guó)廠商占了全球60%的銷售額，日本占了全球17%，韓國(guó)占23%左右。

在中日韓大戰(zhàn)中，雙方的企業(yè)也是此消彼長(zhǎng)。2016年松下增長(zhǎng)15%，LG增長(zhǎng)18%，三星SDI增長(zhǎng)11.4%；而來自中國(guó)的比亞迪增長(zhǎng)28%，寧德時(shí)代增長(zhǎng)145.6%，沃特瑪增長(zhǎng)199.5%；當(dāng)然，來自中國(guó)的主要用于消費(fèi)類電子的ATL增長(zhǎng)也不算太快，僅有13.4%。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017年全球動(dòng)力電池企業(yè)銷量排行中，前十中國(guó)占了7席，寧德時(shí)代高居榜首。其他的只有日本的松下電器、LG化學(xué)、三星SDI上榜。

過去一年，松下增長(zhǎng)38.39%，LG化學(xué)增長(zhǎng)77.87%，161.68%，均保持了爆發(fā)性的增長(zhǎng)。寧德時(shí)代增長(zhǎng)76.47%，比亞迪幾乎不增長(zhǎng)，沃特瑪增長(zhǎng)71.88%，國(guó)軒高科增長(zhǎng)33.33%。

總的來說，中國(guó)廠商似乎增長(zhǎng)不如日韓三巨頭。那是因?yàn)?017年政府補(bǔ)貼退坡嚴(yán)重，導(dǎo)致一二季度增長(zhǎng)不及預(yù)期。不過，這樣顯示了中國(guó)廠家過于依賴補(bǔ)貼的弊端。

不管怎么，全球銷量榜前十，依然還是中日韓的天下。

三國(guó)殺：技術(shù)

可以說，動(dòng)力電池是否能夠長(zhǎng)足發(fā)展，一個(gè)關(guān)鍵性因素是是否可以提升能力密度。

根據(jù)《中國(guó)制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達(dá)到300Wh/kg；2025年，電池能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。目前，我國(guó)各電池動(dòng)力鋰電池能量密度達(dá)到什么水平了呢？

據(jù)OFweek鋰電網(wǎng)2017年8月報(bào)道：

比亞迪

目前，比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh，而接下來比亞迪計(jì)劃將能量密度繼續(xù)提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池，比亞迪也在同步開發(fā)三元鋰電池，而如果將三元鋰電池的技術(shù)結(jié)合到磷酸鐵鋰電池上，對(duì)原有用石墨作為負(fù)極材料的做法進(jìn)行一些調(diào)整，那么在2020年左右，比亞迪計(jì)劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。

另外，在跟進(jìn)的三元電池方面，比亞迪的三元電池已經(jīng)具備量產(chǎn)條件，目前能量密度也達(dá)到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標(biāo)是2018年電池比能量達(dá)到240Wh/kg，2020年達(dá)到300Wh/kg。

沃特瑪

生產(chǎn)的32650圓柱型動(dòng)力磷酸鐵鋰電池，單體能量密度已經(jīng)達(dá)到145Wh/kg，下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)160Wh/kg；三元電池目前能量密度為200Wh/kg，預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到300Wh/kg的水平。

國(guó)能電池

早在2013年，國(guó)能磷酸鐵鋰和三元電池單體能量密度就達(dá)到了160Wh/kg和200Wh/kg。預(yù)計(jì)2017年年底，磷酸鐵鋰電池單體能量密度將達(dá)到180Wh/kg、PACK達(dá)到134Wh/kg，三元電池能量密度將突破240Wh/kg。

捷威動(dòng)力

在能量密度方面，公司目前已經(jīng)量產(chǎn)的三元軟包電池單體比能量達(dá)210Wh/kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)2020年公司軟包電池單體能量密度可達(dá)300Wh/kg，Pack成組后可達(dá)220Wh/kg；鈦酸鋰電池單體能量密度達(dá)到110Wh/kg以上。

智慧能源

公司量產(chǎn)的動(dòng)力電池單體能量密度可達(dá)220Wh/Kg，PACK成組后能量密度達(dá)到140Wh/Kg。同時(shí)，公司BMS系統(tǒng)可做到5級(jí)防護(hù)，電池包采用輕量化材料，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

比克電池

2016年，比克三元材料動(dòng)力電池行業(yè)占比30%以上，位列**。目前比克單體電芯能量密度近220Wh/kg，后續(xù)還將進(jìn)一步提升至300Wh/kg。

卡耐新能源

卡耐新能源已經(jīng)可以批量供應(yīng)能量密度220Wh/kg電芯，系統(tǒng)比能量大于130Wh/kg電芯，同時(shí)工藝和技術(shù)層面已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)250Wh/kg、技術(shù)300Wh/kg產(chǎn)品儲(chǔ)備。

另外，根據(jù)官方數(shù)據(jù)，寧德時(shí)代現(xiàn)階段方殼電芯的能量密度已經(jīng)到達(dá)了240Wh/kg，技術(shù)規(guī)劃是在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。知情人士向**電動(dòng)網(wǎng)透露，2017年寧德時(shí)代大批量供貨的方殼電芯能量密度在190～210Wh/kg之間，2018年很可能提升至了210～230Wh/kg。

綜上所述，中國(guó)廠商目前動(dòng)力電池單體能量密度200Wh/kg-240Wh/kg之間。（不同的報(bào)道，數(shù)據(jù)會(huì)有不小差距。）

三星SDI

2017年三星SDI株式會(huì)社副社長(zhǎng)鄭世雄曾公開表示，三星SDI動(dòng)力電池能量密度目前為250Wh/kg，并預(yù)計(jì)在2023年達(dá)到350Wh/kg的目標(biāo)。也許在2017年三星真的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了250Wh/kg方殼電芯的大規(guī)模量產(chǎn)，但據(jù)測(cè)可能用的是NCA三元正極材料。

松下

按照2017年特斯拉公布的信息來看，松下量產(chǎn)的NCA 18650圓柱動(dòng)力電池單體能量密度在250Wh/k左右。而21700單體能量密度則已經(jīng)到達(dá)了300Wh/kg，價(jià)格170$/kWh，以6.8的匯率計(jì)算，折合人民幣約1.15元/Wh，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)家*初設(shè)定的目標(biāo)——到2020年，動(dòng)力電芯比能量達(dá)到300瓦時(shí)/公斤以上，成本降至1.5元/瓦時(shí)以下。

LG

LG在美國(guó)DOE支持的下，進(jìn)行“EV用高能量電池和模組的開發(fā)”，該電池以富錳NCM做正極材料，Si基材料做負(fù)極。該項(xiàng)目中通過大面積ALD包覆來提高富錳正極材料的循環(huán)壽命，并開發(fā)高填料密度電極來提高能量密度，以實(shí)現(xiàn)可用能量密度640Wh/L, 循環(huán)壽命1000次，電芯成本$100/kWh的技術(shù)目標(biāo)。該項(xiàng)目將于2018年1月結(jié)束。這意味著，LG化學(xué)可能2018年就能實(shí)現(xiàn)中國(guó)政府的2020年動(dòng)力電池發(fā)展目標(biāo)。

可見，中國(guó)廠商跟日韓廠商還存在一定差距，約落后一兩年。中國(guó)目前按照《中國(guó)制造2025》發(fā)展規(guī)劃，都把到2020年實(shí)現(xiàn)300Wh/kg當(dāng)做一個(gè)奮斗的目標(biāo)。

三國(guó)殺：日韓三巨頭

松下：長(zhǎng)期積淀，圓柱形電池領(lǐng)導(dǎo)者

松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社創(chuàng)建于1918年，于1994年開始研發(fā)可充電鋰離子電池。1998年松下開始量產(chǎn)筆記本電腦專用的圓柱形鋰離子電池，并建成了業(yè)內(nèi)**的鋰離子電池生產(chǎn)線。

2008年11月，松下宣布與三洋電機(jī)合并，一躍成為全球*大的鋰電池供應(yīng)商。

隨著新能源汽車的興起，松下動(dòng)力電池業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入快速增長(zhǎng)，2016年達(dá)18億美元，同比增速約為50%，2016年動(dòng)力電池出貨量約為9.8GWh，同比增速56%。

2008年，松下與特斯拉首次展開合作，18650鈷酸鋰電池被特斯拉首款車型Roadster采納。自此，松下與特斯拉一直保持良好的合作關(guān)系，成為特斯拉*主要的動(dòng)力電池供應(yīng)商。2014年，松下宣布與特斯拉合資共建超級(jí)電池工廠Gigafactory，兩者關(guān)系更進(jìn)一步。

除了特斯拉，松下與大眾、福特等諸多廠商也存在合作關(guān)系，其客戶分布在歐美，集中在美國(guó)。

松下動(dòng)力電池正極使用的是高鎳三元材料，電芯封裝以圓柱形為主。圓柱的優(yōu)點(diǎn)包括生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品良率高，有如18650、21700等統(tǒng)一規(guī)格型號(hào)，整體成本有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，其缺點(diǎn)也比較明顯，圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會(huì)比較重，比能量相對(duì)較低。

目前，松下絕大部分動(dòng)力電池供給特斯拉。ModelS和ModelX使用的是18650圓柱形電池，*新一代18650電池正極采用NCA材料，負(fù)極使用硅碳復(fù)合材料，單體能量密度可達(dá)250Wh/kg。Model3使用的21700圓柱形電池，單體能量密度提高到340Wh/kg，是目前市面上單體能量密度*高的電池。

松下動(dòng)力電池工廠主要分布在日本、美國(guó)、中國(guó)。目前，Model3和ModelX的電池均在日本工廠生產(chǎn)。

2014年6月松下與特斯拉合資建造的超級(jí)工廠Gigafactory破土動(dòng)工。Gigafactory工廠生產(chǎn)的是圓柱形21700電芯，該電芯將會(huì)用在特斯拉能源存儲(chǔ)產(chǎn)品和Model3轎車中。2017年1月5日，特斯拉表示，Gigafactory工廠已經(jīng)開始批量生產(chǎn)鋰離子電池。

此外，松下在中國(guó)大連和蘇州各建立了一個(gè)工廠，大連工廠生產(chǎn)方形電池，計(jì)劃完全建成后電池產(chǎn)能可供20萬輛電動(dòng)車使用，目前一期工程已投產(chǎn)。蘇州工廠為松下與蘇州捷新的合資工廠，生產(chǎn)18650圓柱形電池，2017年下半年投產(chǎn)，2017年產(chǎn)能可達(dá)1億支。

LG化學(xué)：揚(yáng)長(zhǎng)避短，打造軟包龍頭企業(yè)

LG化學(xué)隸屬于韓國(guó)三大集團(tuán)之—LG集團(tuán)，自1947年成立以來在半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，LG化學(xué)通過不斷的革新和研究開發(fā)活動(dòng)，成長(zhǎng)為領(lǐng)導(dǎo)韓國(guó)化學(xué)工業(yè)的韓國(guó)*大的綜合化學(xué)公司。

1998年，LG化學(xué)正式開始研發(fā)鋰離子電池，憑借自身數(shù)十年材料生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，LG化學(xué)在開發(fā)鋰電池的時(shí)候有產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的優(yōu)勢(shì)，可以將正負(fù)極材料，隔離膜等方面都有獨(dú)到的技術(shù)，**時(shí)間導(dǎo)入到它的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，直接反映到電芯研發(fā)環(huán)節(jié)擁有獨(dú)特的技術(shù)。

目前，LG化學(xué)可以從Cell、模塊、BMS、Pack開發(fā)到技術(shù)支持，提供與動(dòng)力電池相關(guān)的全部產(chǎn)品組合。過去幾年，LG化學(xué)動(dòng)力電池業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入逐年增長(zhǎng)，2016年動(dòng)力電池出貨量達(dá)到7.3GWh。

2009年，LG化學(xué)正式進(jìn)入動(dòng)力電池市場(chǎng)，與韓國(guó)現(xiàn)代起亞合作，首次將鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用于商用混合動(dòng)力車。此后，LG化學(xué)先后和通用、雷諾、福特、沃爾沃等國(guó)際定將廠商展開合作，成為動(dòng)力電池主流三大供應(yīng)廠商之一。

在技術(shù)上，LG化學(xué)正極采用的主要是三元NCM材料，在電池包裝方面，LG化學(xué)大部分采用疊片式軟包設(shè)計(jì)，是海內(nèi)外公認(rèn)的軟包龍頭企業(yè)。軟包鋰電池所用的關(guān)鍵材料——正極材料、負(fù)極材料及隔膜——與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大，*大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復(fù)合膜)，這是軟包鋰電池中*關(guān)鍵、技術(shù)難度*高的材料。

軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢(shì)。

（1）安全性能好，軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時(shí)，軟包電池一般會(huì)鼓氣裂開，不會(huì)爆炸。

（2）重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%。

（3）內(nèi)阻小，軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電。

（4）循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%。

（5）設(shè)計(jì)靈活，外形可變?nèi)我庑螤?，可以更薄，可根?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號(hào)。

軟包電池的不足之處是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液，技術(shù)門檻高。

LG化學(xué)在韓國(guó)、美國(guó)、歐洲和中國(guó)均設(shè)有動(dòng)力電池工廠。四個(gè)動(dòng)力電池生產(chǎn)基地分別位于中國(guó)南京，韓國(guó)吳倉(cāng)，美國(guó)霍蘭德，波蘭弗羅茨瓦夫。

LG化學(xué)南京工廠是其繼韓國(guó)梧倉(cāng)工廠、美國(guó)霍蘭德工廠之后的全球第三個(gè)汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)基地，也將是LG化學(xué)全球*重要的動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。LG化學(xué)計(jì)劃將汽車動(dòng)力電池的產(chǎn)能，從2016年滿足全球5萬輛電動(dòng)汽車，增加到2020年滿足20萬輛電動(dòng)汽車，即增長(zhǎng)到原來4倍。而這個(gè)計(jì)劃的核心，就是南京新能源汽車電池基地。

三星SDI：后發(fā)制人，躋身方形電池龍頭

三星SDI（中國(guó)）是指中國(guó)三星的顯像管生產(chǎn)部門，由于顯示技術(shù)液晶化，目前轉(zhuǎn)行生產(chǎn)鋰電池包（batterypack），主要應(yīng)用于筆記本等移動(dòng)設(shè)備。2000年，三星SDI開始進(jìn)軍動(dòng)力電池領(lǐng)域。

2015年5月，三星SDI100%收購(gòu)MagnaSteyr從事電池業(yè)務(wù)的子公司MSBS(MagnaSteyrBatterySystemsGmbH&CoOG)，從此三星SDI構(gòu)建立起從電池單元、模塊到電池組完整的電動(dòng)汽車電池業(yè)務(wù)體系。

在全球小型消費(fèi)鋰電池市場(chǎng)中，三星SDI獨(dú)占鰲頭。但在動(dòng)力電池領(lǐng)域，相比松下和LG化學(xué)，三星SDI無論營(yíng)業(yè)收入還是動(dòng)力電池出貨量都顯得稍遜一籌。

2008年，三星SDI和博世合資成立了動(dòng)力電池公司SBLimotive。2009年，寶馬推出了純電動(dòng)汽車Megacity，SBLimotive成為Megacity動(dòng)力電池供貨商，為三星SDI打開了動(dòng)力電池市場(chǎng)。

2014年7月,三星SDI與寶馬簽訂電動(dòng)汽車電池?cái)U(kuò)大供貨及共同開發(fā)新一代電池材料的諒解備忘錄，進(jìn)一步鞏固了三星SDI與寶馬在動(dòng)力電池上的伙伴關(guān)系。

目前，三星SDI已被選為30多個(gè)汽車電氣化項(xiàng)目的核心的電池供應(yīng)商，并且項(xiàng)目數(shù)量在不斷增加。首次安裝三星SDI電池的汽車有Fiat500e(純電動(dòng)汽車)，寶馬i3(純電動(dòng)汽車)，寶馬i8(插電式混合動(dòng)力車)以及許多OEM廠商的其他車型。

與松下、LG化學(xué)不同，三星SDI動(dòng)力電池封裝形式以方形為主，同時(shí)積極跟進(jìn)21700電池的生產(chǎn)，正極材料主要采用三元NCM和NCA材料。

方形硬殼電池能夠生產(chǎn)大容量單體電池。此外，方形電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料，內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝，對(duì)電芯的保護(hù)作用**于鋁塑膜電池(即軟包電池)，電芯安全性相對(duì)圓柱型電池也有了較大改善。

方形電池的不足之處在與型號(hào)太多，工藝難以統(tǒng)一。

上一篇：清華化工系張強(qiáng)課題組在高安全復(fù)合鋰金屬負(fù)極的研究取得重要進(jìn)展
下一篇：自支撐的氮摻雜杯狀堆疊碳納米管薄膜作為鉀離子電池負(fù)極材料