布局未來(lái) 動(dòng)力電池多技術(shù)路線(xiàn)暗戰升級

原材料價(jià)格上漲、俄烏沖突、“雙碳”行動(dòng)大幕拉開(kāi)、新冠肺炎疫情反復、供應鏈受阻……2022年，汽車(chē)行業(yè)似乎正在面臨一次更艱巨的考驗。即便如此，新能源汽車(chē)的推廣仍在全球范圍內鋪開(kāi)，為困頓中的汽車(chē)市場(chǎng)帶來(lái)一線(xiàn)希望。新數據顯示，受中國和歐洲強勁需求的推動(dòng)，2021年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量翻了一番，達到460萬(wàn)輛，超過(guò)混合動(dòng)力汽車(chē)。而在供應鏈的上游，動(dòng)力電池行業(yè)正承壓前行，不僅產(chǎn)能快速提升，更有新技術(shù)推陳出新。

一直以來(lái)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新降低成本、搶占市場(chǎng)份額是企業(yè)的立足之本。記者了解到，在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)邁向市場(chǎng)化的新階段，動(dòng)力電池企業(yè)之間的競爭，在某種程度上表現為不同的技術(shù)路線(xiàn)之爭。它們中既有市場(chǎng)前景較為明朗可期的量產(chǎn)產(chǎn)品，又有即將投入量產(chǎn)、應用效果待驗的創(chuàng )新技術(shù)，還有遠景更加美好、未來(lái)十分誘人的前沿成果。把握現在很關(guān)鍵，布局未來(lái)也重要，動(dòng)力電池行業(yè)的多技術(shù)路線(xiàn)“暗戰”正不斷升級。

寧德時(shí)代

CTP3.0“麒麟電池”迭代而出

作為動(dòng)力電池行業(yè)的龍頭老大，寧德時(shí)代一直用技術(shù)創(chuàng )新推動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)化發(fā)展。在官網(wǎng)上，其展示了CTP、CTC、高鎳及高電壓技術(shù)。

相較于目前市場(chǎng)上的傳統電池包，寧德時(shí)代在業(yè)界首創(chuàng )了CTP（Cell to Pack）成組技術(shù)。這項技術(shù)通過(guò)簡(jiǎn)化模組結構，使得電池包體積利用率提高20％～30％，零部件數量減少40％，生產(chǎn)效率提升50％，投入應用后可大幅降低動(dòng)力電池的制造成本。據悉，傳統電池包能量密度平均為140～150Wh/kg，CTP電池包的則達到200Wh/kg以上。寧德時(shí)代在2019法蘭克福車(chē)展上亮相了CTP電池包，隨后與北汽新能源合作實(shí)現量產(chǎn)車(chē)型應用。

經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的快速發(fā)展，寧德時(shí)代的CTP技術(shù)持續更新?lián)Q代。今年3月，寧德時(shí)代科學(xué)家吳凱表示，該公司通過(guò)技術(shù)迭代，研發(fā)出第三代CTP技術(shù)，可應用于旗下磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，又稱(chēng)“麒麟電池”。據悉，CTP3.0技術(shù)已量產(chǎn)就緒，預計今年4月正式上市。資料顯示，CTP3.0由平臺電芯模塊、可拓展電氣模塊、柔性可拓展熱管理模塊和柔性可拓展箱體模塊組成，其中電芯模塊依然采用方形電池的形式，能夠更好地利用整個(gè)電池組的空間。

吳凱稱(chēng)，麒麟電池的系統重量、能量密度及體積能量密度將繼續行業(yè)高水平?！?023年將是電動(dòng)汽車(chē)續駛里程突破1000km、進(jìn)入大規模量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)間節點(diǎn)，新CTP技術(shù)在未來(lái)的重要性會(huì )大幅提升?！睋榻B，采用CTP3.0技術(shù)的磷酸鐵鋰電池能量密度可達160Wh/kg，三元鋰電池則可達250Wh/kg。值得一提的是，在相同條件下，采用CTP3.0技術(shù)的產(chǎn)品，電量可比4680電池系統高13％。

此外，寧德時(shí)代還提出了CTC（Cell to Chassis）技術(shù)，將電芯與車(chē)身、底盤(pán)、電驅動(dòng)、熱管理及各類(lèi)高低壓控制模塊等集成，能使車(chē)輛續駛里程突破1000km；并通過(guò)智能化動(dòng)力域控制器，優(yōu)化動(dòng)力分配和降低能耗，將百公里電耗降至12kWh以下。據悉，寧德時(shí)代將于2025年前后正式推出高度集成化的CTC電池。

比亞迪

“刀片電池”披荊斬棘

與寧德時(shí)代一同在競爭中成長(cháng)的，是一直堅持走磷酸鐵鋰技術(shù)路線(xiàn)的比亞迪。比亞迪不僅實(shí)現了動(dòng)力電池的自給自足，還正憑借一己之力，以“刀片電池”披荊斬棘，拓寬外配之路。

2020年3月，比亞迪正式發(fā)布刀片電池。刀片電池采用比亞迪研發(fā)的長(cháng)度大于0.6m的大電芯，電池單體同樣向大容量進(jìn)化，但電芯形狀更加扁平、窄?。ㄩL(cháng)邊可定制變化，單體大穩定長(cháng)度可以達到2100mm），通過(guò)陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入電池包內。通過(guò)一系列的結構創(chuàng )新，刀片電池在實(shí)現超級強度的同時(shí)，安全性能大幅提升，體積利用率也增加了50％以上，并且成本減少30％。2020年6月，配裝刀片電池的新車(chē)比亞迪“漢”上市，續駛里程達605km。而坊間不斷有刀片電池將配套其他車(chē)企的傳聞流出，涉及的對象包括特斯拉、現代、蔚來(lái)、小米等。進(jìn)入2022年，比亞迪動(dòng)力電池產(chǎn)能擴張的腳步依舊快速。1月，比亞迪產(chǎn)業(yè)園項目正式落地湖北襄陽(yáng)，將建設30GWh動(dòng)力電池及零部件項目。2月，一汽弗迪新能源科技有限公司動(dòng)力電池項目開(kāi)工儀式在長(cháng)春舉行。據悉，工廠(chǎng)全部達產(chǎn)后，將實(shí)現年產(chǎn)45GWh的動(dòng)力電池產(chǎn)能，為超過(guò)100萬(wàn)輛汽車(chē)供應刀片電池。3月，比亞迪武漢黃陂基地開(kāi)始建設；動(dòng)力電池鹽城基地二期項目“云簽約”舉行。4月，比亞迪與貴陽(yáng)市人民政府簽署投資合作協(xié)議；與浙江臺州仙居縣以“云簽約”的方式簽署戰略合作協(xié)議，年產(chǎn)22GWh刀片電池項目落戶(hù)當地。

在中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2022）上，比亞迪董事長(cháng)兼總裁王傳福提出，比亞迪繼續堅持插電混動(dòng)和純電動(dòng)“兩條腿，齊步走”戰略，堅持將磷酸鐵鋰電池作為正確的發(fā)展道路。他表示：“安全是新能源汽車(chē)發(fā)展的基石，成本則是必須面對的一項重要指標。當動(dòng)力電池的性能邁過(guò)一定門(mén)檻后，能量密度的重要性在降低，安全、成本、循環(huán)壽命等指標的重要性在提升。比亞迪推出的刀片電池，不僅解決了安全痛點(diǎn)，還可以實(shí)現包體能量密度與三元鋰電池相當，循環(huán)壽命、安全系數更強?！蓖瑫r(shí)，他還指出，磷酸鐵鋰電池不含稀有金屬鈷和鎳，從而可以避免被國外資本“卡脖子”，更加匹配社會(huì )資源承受度。

蜂巢能源

“短刀電池”闖天下

蜂巢能源在2019上海車(chē)展上公開(kāi)展示了長(cháng)度600mm的短刀電池。2021年底，蜂巢能源發(fā)布“領(lǐng)蜂600”戰略，提出將2025年產(chǎn)能目標提升至600GWh，并加快短刀電池新品類(lèi)的商業(yè)化進(jìn)程。

“市場(chǎng)并不缺動(dòng)力電池產(chǎn)能，缺的是車(chē)規級高品質(zhì)動(dòng)力電池產(chǎn)能。蜂巢能源將推行電動(dòng)全域短刀化?！狈涑材茉炊麻L(cháng)兼執行官楊紅新表示，公司布局L300～L600的全尺寸短刀電池，涵蓋1.6～4C的全域充電范圍，適用于乘用車(chē)、儲能、商用車(chē)、工程機械、非高速電車(chē)等全域使用場(chǎng)景，涉及從無(wú)鈷、三元到磷酸鐵鋰的全域化學(xué)體系。

據楊紅新介紹，電芯結構的長(cháng)薄化是動(dòng)力電池演化的行業(yè)共識，也是蜂巢能源在成立一開(kāi)始就發(fā)力的方向之一。對于選擇全域短刀化的原因，他認為，短刀電池是基于性原理出發(fā)的科學(xué)選擇，具備高兼容性，適應不同場(chǎng)景和平臺。對于應用端企業(yè)而言，短刀電池可滿(mǎn)足高成組率、低成本、高安全的需求，而對于電池企業(yè)自身而言，其在良率控制和大規模工業(yè)化量產(chǎn)方面優(yōu)勢明顯，同時(shí)，全域短刀化可規避大規模建廠(chǎng)的投資風(fēng)險。據悉，在裝車(chē)配套上，2021年工信部發(fā)布的345批公告中，長(cháng)城歐拉一款車(chē)型配套了蜂巢能源的L600短刀磷酸鐵鋰電芯。在生產(chǎn)制造上，2021年10月，蜂巢能源的首條短刀產(chǎn)線(xiàn)在位于常州金壇的二期工廠(chǎng)正式投產(chǎn)，該產(chǎn)線(xiàn)滿(mǎn)產(chǎn)產(chǎn)能將達到2.5GWh。

蜂巢能源董事、工藝資深總監劉小安告訴記者，常州金壇工廠(chǎng)的勻漿、涂布、輥壓、模切、疊片、裝配是短刀電池生產(chǎn)過(guò)程中的主要環(huán)節，該公司圍繞這六大工序做了一系列的創(chuàng )新。比如，對于采用疊片工藝的電池生產(chǎn)，疊片速度一直是行業(yè)痛點(diǎn)，蜂巢能源目前采用雙工位疊片，效率高達0.4s/片；已研發(fā)完成的下一代超高速刀片式電芯極組成型設備，疊片效率可以做到0.125s/片。

據了解，蜂巢能源在全球規劃了11個(gè)生產(chǎn)基地，常州金壇工廠(chǎng)為其建設的車(chē)規級動(dòng)力電池AI超級工廠(chǎng)，共分四期建設，總規劃產(chǎn)能68GWh。目前，一期、二期工廠(chǎng)已經(jīng)正式投產(chǎn)，在二期工廠(chǎng)中建設了首條“短刀”電池量產(chǎn)線(xiàn)，滿(mǎn)產(chǎn)產(chǎn)能將達到2.5GWh。在此基礎上，蜂巢能源將打造短刀電池超級工廠(chǎng)，終實(shí)現產(chǎn)能20GWh。

億緯鋰能

“押注”大圓柱電池

在中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2022）上，億緯鋰能董事長(cháng)劉金成接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，從化學(xué)體系或結構來(lái)講，不同技術(shù)路線(xiàn)的動(dòng)力電池各有優(yōu)勢，但長(cháng)期發(fā)展是看未來(lái)對市場(chǎng)的適應性，以及能否從根本上滿(mǎn)足行業(yè)需求。他認為，大圓柱和疊片方案的磷酸鐵鋰電池將是行業(yè)主要的發(fā)展方向。大圓柱的三元鋰電池在安全方面有絕對優(yōu)勢，將是配套中、高端車(chē)型的主流技術(shù)路線(xiàn)；疊片方案的磷酸鐵鋰電池具有經(jīng)濟性，將是配套面向大眾市場(chǎng)車(chē)型的主流技術(shù)路線(xiàn)。

出于降本的考量，國內造車(chē)新勢力對大圓柱電池表現出興趣。同時(shí)，它們也在觀(guān)望特斯拉實(shí)際使用大圓柱電池裝車(chē)后的效果。在這樣的市場(chǎng)背景下，億緯鋰能準備放手一搏，公布了大圓柱和方形動(dòng)力電池的產(chǎn)能建設方案。據悉，億緯鋰能新生產(chǎn)項目將于2022年底陸續建成，2023年上半年投產(chǎn)，到2023年整體產(chǎn)能達到200GWh左右。

比克電池

46系和26系大圓柱電池“反攻戰”

早在2015年，比克電池就率先量產(chǎn)了高鎳三元811＋含硅負極的18650電芯。據悉，比克電池目前量產(chǎn)的圓柱電芯，普遍使用鎳含量88％或以上的三元鋰正極，硅復合物含量高可達15％的負極，而正在研發(fā)的大圓柱電池將采用更加先進(jìn)的體系。

樊文光介紹稱(chēng)，比克電池目前共有46系和26系兩個(gè)系列的全極耳大圓柱電池產(chǎn)品。具體來(lái)看，46系電芯去年開(kāi)始陸續有樣品批量交付，性能表現符合預期。26系則以26105鋁殼電芯為主，B樣品階段產(chǎn)品能量密度270Wh/kg，功率密度大于2000W/kg，配套車(chē)型的續駛里程可達700公里以上；12分鐘充電，可續駛500km以上，5分鐘快充，可續駛280km以上，純快充循環(huán)壽命800次以上。按照規劃，該款電芯將在2024年量產(chǎn)，屆時(shí)能量密度將達285Wh/kg。

“根據我們了解的客戶(hù)需求，再結合行業(yè)的信息判斷，大圓柱電池電芯到2025年至少將占全球動(dòng)力電池市場(chǎng)30％以上的份額，超過(guò)2021年全球動(dòng)力電池的總需求量?！狈墓夥Q(chēng)。據悉，未來(lái)幾年，比克電池將分兩個(gè)階段在國內國際市場(chǎng)擴充80GWh的電池產(chǎn)能，并持續發(fā)力。

衛藍新能源

混合固液電池量產(chǎn)在即

在中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2022）上，衛藍新能源科學(xué)家、創(chuàng )始人李泓透露，公司正與蔚來(lái)汽車(chē)合作，計劃基于ET7車(chē)型，推出單次充電續駛1000km的混合固液電解質(zhì)電池，電池包容量150kWh，單體能量密度為360Wh/kg。這款混合固液電池預計今年年底或明年上半年啟動(dòng)量產(chǎn)。

據介紹，衛藍新能源已開(kāi)發(fā)出一系列產(chǎn)品，包括150Wh/kg針對大規模儲能的混合固液儲能電池、270Wh/kg針對無(wú)人機的高比能混合固液電池和300Wh/kg混合固液動(dòng)力電池。在此基礎上，該公司還進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了360Wh/kg混合固液動(dòng)力電池，該款產(chǎn)品可以通過(guò)針刺、過(guò)充、擠壓等安全性測試，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的要求。

衛藍新能源認為，今后動(dòng)力電池將朝著(zhù)更高的比能量方向發(fā)展，同時(shí)電芯將從液體向更安全的混合固液和全固態(tài)方向發(fā)展。未來(lái)，動(dòng)力電池和儲能電池的發(fā)展路線(xiàn)包括：基于高鎳和富鋰錳基的正極以及納米硅碳負極和鋰碳復合負極的電芯，可以滿(mǎn)足續駛里程達到1000km電動(dòng)乘用車(chē)和電動(dòng)飛機的要求；基于改性錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳錳尖晶石的正極材料，與高容量的負極材料匹配，針對續駛里程600km純電動(dòng)汽車(chē)的解決方案；針對更低成本的儲能應用的鈉離子電池和固態(tài)磷酸鐵鋰電池的解決方案。

需要指出的是，相關(guān)企業(yè)要想實(shí)現固態(tài)電池量產(chǎn)還需進(jìn)一步鍛造產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新的正極材料、負極材料、電解質(zhì)材料、預鋰化材料、超級粘結劑、導電添加劑，以及新一代的金屬沉積的集流體，同時(shí)開(kāi)發(fā)新的前段、中段和后段的工藝，實(shí)現工廠(chǎng)智能化。

目前，衛藍新能源的大股東為合肥藍色里程創(chuàng )業(yè)投資合伙企業(yè)，持股比例19.2％。其中，藍色里程的投資人包括蔚來(lái)汽車(chē)創(chuàng )始人李斌。此外，衛藍新能源的其他投資方還包括小米、吉利和華為等公司。