中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近幾年，諸多動(dòng)力電池廠商開始試圖通過改變電池結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)“三角平衡”，命名形式也五花八門。
動(dòng)力電池領(lǐng)域的戰(zhàn)爭愈演愈烈。
中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，今年1-11月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成625.3萬輛和606.7萬輛，同比增長均達(dá)1倍，11月的新能源汽車市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過了30%，市場(chǎng)前景廣闊。作為新能源汽車的“心臟”，動(dòng)力電池有望同步實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，這也意味著該領(lǐng)域的競爭程度將加劇。
中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授歐陽明高也曾表達(dá)過類似觀點(diǎn)：未來三十年，動(dòng)力電池體系還會(huì)經(jīng)歷多次持續(xù)的技術(shù)變革。從目前行業(yè)發(fā)展來看，變革的核心就在于，到底哪種形態(tài)的動(dòng)力電池能最大程度的符合產(chǎn)業(yè)鏈不斷追求的“三角平衡”——能用更低的成本實(shí)現(xiàn)更優(yōu)越的性能、以及獲得更高的安全性。
近幾年，諸多動(dòng)力電池廠商開始試圖通過改變電池結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)“三角平衡”，命名形式也五花八門。比如比亞迪的刀片電池、寧德時(shí)代的麒麟電池、廣汽埃安的彈匣電池等。但本質(zhì)上而言，這些動(dòng)力電池仍大多屬于方形電池范疇。
方形電池之外，也有部分動(dòng)力電池廠商在圓柱電池和軟包電池領(lǐng)域探索，希望以不一樣的電池形態(tài)滿足未來新能源汽車的需求。
形態(tài)之爭
目前，由于成本高、研發(fā)周期長等原因，動(dòng)力電池市場(chǎng)仍以方形電池、圓柱電池為主流形態(tài)路線。其中，方形電池的市場(chǎng)占有率最高。權(quán)威數(shù)據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)IHS數(shù)據(jù)顯示，2021年，方殼電池的市場(chǎng)份額超過54%，預(yù)計(jì)2022年還將進(jìn)一步上升達(dá)到61.9%。
（軟包電池市場(chǎng)份額，在2021年達(dá)到了一個(gè)階段性頂峰----圖片來源：IHS）
但從裝機(jī)量的上升趨勢(shì)角度來看，軟包電池的增速則十分迅猛。高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）發(fā)布的《動(dòng)力電池裝機(jī)量月度數(shù)據(jù)庫》顯示，今年上半年，軟包動(dòng)力電池裝機(jī)量約6.03GWh，同比增速高達(dá)72%。據(jù)招商證券測(cè)算，2025年全球軟包電池裝機(jī)量有望增長至650GWh，市場(chǎng)前景廣闊。
在車企端，軟包電池也開始受到越來越多車企的青睞。大眾、奧迪、奔馳、現(xiàn)代、福特、沃爾沃、保時(shí)捷等車企配置多款主流車型都使用了軟包電池。
究其原因，軟包電池有其獨(dú)特之處。相較于方形電池和圓柱電池，軟包電池的最大不同是，其電池外層只有一層鋁塑膜封裝，而沒有方殼電池外層的殼與其他配件，不僅在能量密度上有優(yōu)勢(shì)，而且成本更低。
雖然結(jié)構(gòu)簡單，但鋁塑膜封裝卻更能保證動(dòng)力電池的安全性。過往時(shí)間，搭載方形電池和圓柱電池的新能源車輛，都不同程度的發(fā)生過自燃事故，為消費(fèi)者留下了不小的心理陰影。
這類電池采用硬殼的密封包裝形態(tài)，一旦內(nèi)部積攢的熱量過多無法釋放，就容易造成電池壓力過大，進(jìn)而引發(fā)爆炸。而軟包電池則不然，其外殼采用鋁塑膜形態(tài)包裝，即便帶電池發(fā)生熱失控，軟包電池也會(huì)通過放氣的方式減少內(nèi)部壓力，防止電池發(fā)生自燃、爆炸。換句話說，軟包電池更安全。過去多年，安全性都是阻礙新能源汽車行業(yè)發(fā)展的“攔路虎”，諸多消費(fèi)者曾因“電車電池自燃、爆炸”等新聞而對(duì)新能源汽車望而卻步。軟包電池的出現(xiàn)，滿足了整個(gè)新能源汽車行業(yè)對(duì)安全性的強(qiáng)需求，有望進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
另一方面而言，軟包電池的設(shè)計(jì)靈活性更高。在電芯層面，軟包電池的厚度、形狀等，均可根據(jù)客戶對(duì)自身產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行定制，而在模組與電池包層面，軟包電池也可以根據(jù)不同車型需求，進(jìn)行矩形或T字形等不同形態(tài)的空間布局，滿足更多車型對(duì)動(dòng)力電池的空間要求。
此外，絕大多數(shù)軟包電池都采用疊片式工藝，相較于卷繞電池，疊片電池的極耳數(shù)能多出近一倍，內(nèi)阻相較于方形電池和圓柱電池顯著下降，因此產(chǎn)生的熱量也較小，電池自耗電明顯降低，電池的循環(huán)壽命會(huì)更強(qiáng)。
最重要的是，軟包電池的能量密度比方形電池和圓柱電池更高。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，三元軟包單體電芯比三元方形平均高10%-15%。當(dāng)前業(yè)內(nèi)量產(chǎn)的三元方形動(dòng)力電池平均電芯能量密度為210-230Wh/kg，而同材料體系的三元軟包動(dòng)力電池能量密度達(dá)240-250Wh/kg，更能滿足未來動(dòng)力電池輕量化、長續(xù)航需求。
近期，始終在軟包電池領(lǐng)域深耕的孚能科技，推出了行業(yè)內(nèi)較為領(lǐng)先的軟包動(dòng)力電池系統(tǒng)，其能量密度達(dá)到330Wh/kg，相較之下，其他動(dòng)力電池企業(yè)還在努力研發(fā)能量密度300Wh/kg的電池。
“公司成立以來沒有盲目追求產(chǎn)能，而是將大量資金用于產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備?！辨谀芸萍级麻L王瑀這樣表示。正因如此，孚能科技早在2018年就成為EQA、EQB、EQE等車型的獨(dú)家供應(yīng)電池商，拿下了戴姆勒全球范圍內(nèi)迄今為止的最大一筆電池訂單。
作為液態(tài)電池領(lǐng)域能量密度最高的電池，軟包電池堪稱“當(dāng)下最接近固態(tài)電池高能量密度水平”的電池。而固態(tài)電池，幾乎被整個(gè)行業(yè)視為繼液態(tài)電池的下一代主流技術(shù)發(fā)展方向。但因材料成本、供應(yīng)鏈重塑等問題，固態(tài)電池還暫未走上量產(chǎn)之路。
有業(yè)內(nèi)人士分析稱，未來5-10年全固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)明顯降本以及量產(chǎn)。在這技術(shù)路線的過渡期間，能量密度更高的軟包電池有望“脫穎而出”。
當(dāng)下，奔馳、北汽藍(lán)谷、東風(fēng)等多家車企都有讓半固態(tài)電池、固態(tài)電池上車的計(jì)劃，促使動(dòng)力電池相關(guān)企業(yè)均在該領(lǐng)域加大研發(fā)力度。
隨著液態(tài)電池向固態(tài)電池的加速發(fā)展，具有“包羅萬象”特點(diǎn)的軟包電池即將實(shí)現(xiàn)快速上量——從制作工藝角度而言，軟包電池既能疊片，也能卷繞，從材料的選擇而言，軟包電池既可兼容磷酸鐵鋰、三元鋰，也可使用石墨、硅碳，其電解質(zhì)也可以從液態(tài)組織到半固態(tài)再到固態(tài)。
“由于固態(tài)電解質(zhì)的柔軟性不足，只能使用疊片方式，因此無法使用圓柱封裝方式，而使用方型封裝則會(huì)削弱動(dòng)力電池能量密度優(yōu)勢(shì)，反倒是軟包封裝和固態(tài)電池是最適配的?！豹?dú)立財(cái)經(jīng)智庫遠(yuǎn)川研究院曾對(duì)軟包電池如是評(píng)價(jià)稱。
雖然目前軟包電池仍是國外車企主要使用的技術(shù)方案，但如果軟包電池能與固態(tài)電池產(chǎn)線完成平滑過渡，未來在中國市場(chǎng)，軟包電池或許將實(shí)現(xiàn)對(duì)方殼電池的“超車”。
爆發(fā)前夜
目前，新能源汽車市場(chǎng)呈高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，動(dòng)力電池出貨量也大幅增長。在2022世界動(dòng)力電池大會(huì)上，中國科學(xué)院院士歐陽明高預(yù)測(cè)，2025年中國動(dòng)力電池出貨量將超過1TWh，產(chǎn)值超過1萬億元。
作為動(dòng)力電池下一階段的發(fā)展路線，軟包電池市場(chǎng)即將進(jìn)入爆發(fā)前夜。實(shí)際上，在國外，軟包電池路線已經(jīng)成為海外車企主流選擇。IHS顯示，2022年，海外銷量排名前20的主流電動(dòng)車型中，有大眾ID.4、大眾ID.3、奧迪e-tron、極星Polestar 2、福特Mustang Mach-E等11款車型都采用了軟包電池方案。
與此同時(shí)，軟包電池領(lǐng)域在最近幾年出現(xiàn)了新工藝，進(jìn)一步解決了其原本生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本居高不下等問題。
今年9月，孚能科技推出全新動(dòng)力電池解決方案全新SPS（Super Pouch Solution）超級(jí)軟包解決方案。作為包含電芯、模組、制造和回收在內(nèi)的“一攬子”技術(shù)解決方案，SPS具備高性能、低成本、高適配性等多個(gè)特點(diǎn)，一定程度上解決了軟包電池的不足。
目前，無模組技術(shù)已在方形電池和圓柱電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，這種技術(shù)通過減少或去除電池“電芯-模組-整無模組技術(shù)已在方形包”的三級(jí)Pack 結(jié)構(gòu)，不僅能有效提升動(dòng)力電池的能量密度，也能減少電池組的零部件數(shù)量，更有利于提升整個(gè)系統(tǒng)的集成度和適配靈活性。
在孚能科技推出SPS前，軟包電池領(lǐng)域還未有此應(yīng)用。作為軟包體系內(nèi)首個(gè)無模組集成技術(shù)方案，SPS能將電芯直接集成到PACK甚至汽車底盤，可實(shí)現(xiàn)CTP/CTC。從車企角度而言，這種電池包與底盤直接集成的形式，可通過靈活調(diào)控電芯疊片厚度、電芯疊加數(shù)量，完美兼容同款底盤不同高度的需求，為企業(yè)在多種車型的同平臺(tái)和架構(gòu)開發(fā)上帶來便利。
為了緩解當(dāng)下消費(fèi)者對(duì)于新能源汽車的“充電焦慮”，小部分車企直接選擇“換電”路線，以更簡單直接的形式為消費(fèi)者提供服務(wù)。相較之下，更多車企則在提高新能源汽車?yán)m(xù)航里程、增加充電速度等方面努力，這同樣也是動(dòng)力電池廠商研發(fā)新技術(shù)的方向。
針對(duì)這種行業(yè)現(xiàn)狀，SPS大軟包方案也首次推出大尺寸電芯，可兼容最新的半固態(tài)電池技術(shù)，不僅擁有更高能量密度、更高安全度、更高補(bǔ)能速度，也更符合動(dòng)力電池行業(yè)演進(jìn)的大趨勢(shì)。
據(jù)了解，SPS的電芯能量密度可實(shí)現(xiàn)330Wh/kg以上，支持800V、2-6C快充，充電10分鐘可以實(shí)現(xiàn)400公里的續(xù)航里程，能夠極大緩解消費(fèi)者的“充電焦慮”，推動(dòng)新能源行業(yè)發(fā)展。
無模組技術(shù)與大尺寸電芯帶來的好處不止于此。在兩項(xiàng)新技術(shù)下，SPS的零部件數(shù)量進(jìn)一步減少，極大改善了軟包電池原本的制造工藝，并實(shí)現(xiàn)成本降低。得益于全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，SPS的電池系統(tǒng)部件減少了50%，材料成本降低33%。與此同時(shí)，孚能科技建立了柔性化產(chǎn)線，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“同一條生產(chǎn)線生產(chǎn)多種電芯”的目標(biāo)，也能生產(chǎn)不同材料體系（三元、磷酸鐵鋰、鈉離子等）、不同尺寸的電池，且具備將其做得更薄的工藝，能滿足多種電池、多種車型的需求。
此外，SPS能大幅提升動(dòng)力電池的安全性能。通過液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用，SPS為大軟包電芯提供了“雙面液冷，三面?zhèn)鳠帷钡母咝峤粨Q，電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍。此多種材料還對(duì)對(duì)大軟包電芯形成了6面防護(hù)，杜絕熱失控風(fēng)險(xiǎn)，有效解決了消費(fèi)者對(duì)于新能源汽車安全隱患的顧慮。
總體來看，孚能科技推出的SPS于車企而言，能夠更靈活適配多種車型、且實(shí)現(xiàn)成本降低；于消費(fèi)者而言，則能有效緩解其“續(xù)航和充電焦慮”，并提升駕乘安全感；于行業(yè)而言，SPS不僅開創(chuàng)了軟包電池“高性能、低成本”時(shí)代，同時(shí)更能助推整個(gè)新能源行業(yè)的快速發(fā)展。
電芯、PACK、制造之外，孚能科技還提出電池回收技術(shù)，對(duì)動(dòng)力電池的全生命周期做出保障。一方面，SPS可實(shí)現(xiàn)電芯材料的直接回收，回收材料利用率達(dá)到99%以上，另一方面，SPS可在生產(chǎn)中使用回收材料進(jìn)行制造，確保電池能力最大程度實(shí)現(xiàn)釋放。
在軟包電池方面，孚能科技一直走在行業(yè)前列。推出SPS后，孚能科技于今年11月初在江西贛州開工了年產(chǎn)30GWh新能源電池項(xiàng)目，總體規(guī)劃建筑面積約44萬平米，將生產(chǎn)SPS大軟包及新能源電池,預(yù)計(jì)2023年4季度投產(chǎn)。
作為國內(nèi)軟包電池的龍頭企業(yè)，孚能科技已經(jīng)與戴姆勒、北京奔馳、廣汽埃安、廣汽三菱、一汽、吉利、東風(fēng)、江鈴等多家車企達(dá)成了合作。而隨著該技術(shù)路線的加速發(fā)展，未來軟包電池必將惠及更多車企，在降低成本的同時(shí)，提升新能源汽車的性能與安全特性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池技術(shù)變革的三角平衡，讓更多消費(fèi)者享受到科技帶來的全新駕乘體驗(yàn)。
