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動(dòng)力鋰電池成本控制和能量密度提升的趨向

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2022年07月06日  

目前,補(bǔ)貼政策和積分政策都驅(qū)趕著電動(dòng)汽車往高性能和市場(chǎng)化的方向走。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),我們要花一些時(shí)間來(lái)看一看電動(dòng)汽車的核心零部件——?jiǎng)恿︿囯姵氐募夹g(shù)進(jìn)步情況。


一、動(dòng)力鋰電池的成本


國(guó)產(chǎn)第一代純電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)2013年開(kāi)始量產(chǎn),采用磷酸鐵鋰電芯,系統(tǒng)單價(jià)高達(dá)4.8元/Wh,其中除模組外的系統(tǒng)材料和制造成本約為1.8元/Wh。


第二代動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)在2015年底量產(chǎn),電芯開(kāi)始改用三元材料電池,因?yàn)槟芰棵芏鹊奶嵘?,使得電芯成本顯著下降,系統(tǒng)單價(jià)降至2.5元/Wh,其中除模組外的系統(tǒng)材料和制造成本為0.7元/Wh。


第三代動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)于2017年量產(chǎn),單位瓦時(shí)電芯成本進(jìn)一步下降,系統(tǒng)單價(jià)約1.6元/Wh,其中除模組外的系統(tǒng)和材料成本為0.3元/Wh。


從2013到2017年,動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)成本下降了約三分之二。隨著電芯能量密度提升和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,動(dòng)力鋰電池制造成本還將不斷下降,2020年純電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)單價(jià)有望降至1元/Wh。


圖12013-2017年動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)價(jià)格


二、電池的裝機(jī)量和產(chǎn)量


目前,國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池的產(chǎn)量提升是實(shí)實(shí)在在的,當(dāng)然這也是補(bǔ)貼政策催生的結(jié)果。


以2017年為例,從年初到年底,動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量呈高速上漲趨勢(shì):第一季度由于補(bǔ)貼的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提高,公司存在一個(gè)明顯的適應(yīng)期,2017年一月的總裝機(jī)量只有176MWh,二月高速上漲了169.68%,三月又高速上漲了96.35%。到了第二季度,動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量在四月突破了1GWh,然后在5-六月平均漲幅為60.47%。第三季度出現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡。第四季度因?yàn)檠a(bǔ)貼政策調(diào)整傳聞造成了年底的搶裝,最后兩個(gè)月動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量平均上漲了65.68%,特別是十二月拉出了一個(gè)明顯的翹尾。


動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量的上升把電池原材料價(jià)格進(jìn)一步下拉,這也是純電動(dòng)乘用車動(dòng)力鋰電池的成本能持續(xù)下降的重要原因。隨著補(bǔ)貼進(jìn)入新的階段,特別是客車和專用車面對(duì)暫時(shí)性熄火的情況,2018年前三個(gè)月新能源乘用車的數(shù)量占整個(gè)新能源數(shù)量的91%,電池用量從43%攀升到73%。


圖2乘用車的動(dòng)力鋰電池需求占了最重要的那部分


在這樣的基調(diào)下,由補(bǔ)貼政策引導(dǎo)的乘用車電池能量密度快速提升的發(fā)展方向就成了直接標(biāo)桿。


電池能量密度和補(bǔ)貼掛鉤是從2017年開(kāi)始的,是年電池包120Wh/kg以上的可以獲得1.1倍的補(bǔ)貼系數(shù)。而隨著補(bǔ)貼門(mén)檻的提高,乘用汽車公司有關(guān)電池系統(tǒng)的要求就是按照政策門(mén)檻來(lái)的,公司本身能做的是在系統(tǒng)層面不斷挖掘潛力,但是這個(gè)速度是有限的,在電芯層面的提高立竿見(jiàn)影,隨之帶來(lái)的電芯級(jí)別要求也就提高了。


圖32017.1-2018.三月推廣目錄中的電池能量密度的提升


所以我們看到目前的市場(chǎng)上,電池單體公司轉(zhuǎn)型很快,有關(guān)材料的需求快速轉(zhuǎn)向了三元材料。


國(guó)內(nèi)三元材料市場(chǎng)價(jià)格處于高位穩(wěn)定,而且開(kāi)始往NCM622型和NCM811型走。由于電池公司有關(guān)能量密度的需求,每家電芯公司的設(shè)計(jì)水平有差異,材料公司要靠正極材料特性予以彌補(bǔ),所以當(dāng)前市場(chǎng)主流的NCM523型三元材料出貨節(jié)奏放緩,NCM622型三元材料卻恰恰相反,銷量明顯新增。


圖42018年四月份正極材料的價(jià)格


目前,方殼電芯假如采用NCM523型材料,電池能量密度在180~200Wh/kg之間,采用NCM622型材料在200-220Wh/kg;同等材料下,軟包的能量密度要高10%以上,因此基于軟包鋰電池的單體能量密度已經(jīng)達(dá)到220~240Wh/kg左右。


由于不同的電池設(shè)計(jì)水平不同,電芯公司在電芯的寬度、高度和厚度方面做出了一些調(diào)整,重要的調(diào)整方向是寬度和厚度,也有考慮在高度上做文章的,采用1.5倍或者2倍的厚度做較大規(guī)格的電芯。


因此,電芯的能量密度,重要取決于所用材料、電池的尺寸,電芯在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些參數(shù)。不少?gòu)S商目前在B樣往C樣方向走,到下半年會(huì)有不少較高能量密度的電芯進(jìn)入SOP階段。這也是材料投產(chǎn)在價(jià)格上體現(xiàn)的差異,也使得電芯的成本出現(xiàn)很大的差異。


圖5電芯的尺寸分布


由于客車和專用車的補(bǔ)貼上較早退出,所以LFP材料和電芯的產(chǎn)量如何有效使用,也是下個(gè)階段重點(diǎn)值得探討的地方。補(bǔ)貼的門(mén)檻和偏向性,固然使得電芯能量密度能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)階躍,但隨之而來(lái)的電芯其他特性,包括穩(wěn)定性、安全等級(jí)和一致性,則是接下來(lái)的突出問(wèn)題。


小結(jié)


三元電芯下一步的成本下降空間,重要將由除正極材料以外的隔膜、負(fù)極材料和電解液等材料成本下降所帶來(lái)的,短時(shí)間來(lái)看,LFP材料和單體的成本會(huì)到一個(gè)相對(duì)驚人的地步,我們探討儲(chǔ)能系統(tǒng)的時(shí)候,是可以同時(shí)就經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題進(jìn)行展開(kāi)討論的。

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