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2.2.技术路线——正极材料关乎命运,圆柱和软包更具潜力
松下动力电池走高镍三元路线,圆柱形电池能量密度世界领先。目前松下绝大部分动力电池供给特斯拉ModelS和ModelX使用,电池型号为18650圆柱形,最新一代18650电池正极采用NCA材料,负极使用硅碳复合材料,单体能量密度可达250Wh/kg,而即将上市的Model3使用的21700圆柱形电池单体能量密度更是提高到340Wh/kg,是目前市面上单体能量密度最高的电池。除圆柱形外松下也计划制造方形电池以满足其他客户需求。
自来水哲学赋予松下技术领先的基因,与特斯拉合作给松下带来不断地技术创新。从松下近百年发展历程来看,技术领先是松下最大特点,往往索尼等公司推出新产品后,松下凭借雄厚的技术实力,快速跟进,以优质又廉价的产品打开市场(自来水哲学)。索尼首创的18650电池,一致性好,能量密度高,生产效率高,最初应用于DV、笔记本等电子产品。松下跟进后将18650电池发扬光大,与特斯拉合作首次将其使用在电动车上。但自来水哲学带来的缺点就是缺乏创新精神,使用NCA正极、硅碳负极、18650向21700转变等技术革新都是与特斯拉合作之后推出,极具创新能力的特斯拉给松下带来不断技术革新的可能。
LG化学是公认的全球软包龙头企业,正极主要走三元路线。LG化学动力电池正极材料主要是三元NCM,是正极材料国际主流路线。在电池包装方面,LG化学采用叠片式软包设计,是海内外公认的软包龙头企业。这种电池设计灵活,散热性能好,胀气后会鼓开,安全性能也较好,无圆柱形电池和方形电池的厚壳,理论上能量密度也更高,但软包电池对生产技术要求高,当前铝塑膜价格也较贵。
LG化学是唯一以化学品和材料为基础的电池公司,在价格和品质方面具有强大竞争优势。LG化学部分三元材料自给自足,同时公司研发出隔膜陶瓷涂布技术,获市场认可,先后转让给日本宇部和中国星源材质等知名隔膜企业。LG化学在软包电池领域耕耘已久,为充分利用电子设备内部空间,设计出世界首例阶梯式软包电池和六角形软包电池。而不同的车型对动力电池形状大小有不同需求,为拓展市场,满足更多客户需求,LG化学在动力电池领域选择了软包。此外,LG化学本身具有大量化学材料的产品线,在开发锂电池的时候具有产业链协同优势,可将自身先进材料技术第一时间导入到其产品设计当中,在提高品质的同时又可以通过规模化生产有效降低成本。
三星SDI动力电池正极使用三元材料,封装形式以方形为主,同时积极跟进21700电池的生产。三星SDI动力电池正极材料采用三元NCM和NCA材料,除松下外三星SDI是最主要的NCA动力电池生产厂家,其NCA供货商为韩国公司ECOPRO,电池主要封装形式为方形电池。方形电池优点在于能够生产大容量单体电池,对BMS及PACK设计要求较低,但存在一致性较差,型号规格不统一、能量密度较低等缺点,相比较下来软包和圆柱形电池更有发展潜力。为进一步扩大市场,随特斯拉发布21700圆柱形电池,三星也在跟进计划推出相同型号电池。
巨大的内部需求使得三星SDI未能积极跟随市场发展趋势,动力电池发展步伐落后松下和LG化学。当前全球小型电池市占排名中,三星SDI以超20%市占率独占鳌头,其余松下、LG化学、ATL市占率均在10%~15%左右,主要原因除具有雄厚技术实力外,还有三星集团内部的巨大需求基本由三星SDI消化。大量内需成就了三星SDI小型锂电池领头羊地位,但同时使得公司在技术发展上未能及时跟随市场,动力电池产品在发展初期未能受到重视。虽然近几年积极跟进动力电池项目,但目前公司NCM和NCA产品分别较LG化学和松下有不小差距。
AESC动力电池采用软包设计,正极材料走锰酸锂路线,面临被淘汰的风险。当前国际市场主流路线是往高镍三元材料发展,而AESC是业内少有的以锰酸锂为正极材料的动力电池企业。锰酸锂虽价格较为便宜,但是能量密度低,循环性能差,相比较磷酸铁锂和三元材料没有突出优点,正因为正极路线选择锰酸锂导致AESC面临被市场淘汰的风险。虽有尝试转型到三元材料路线,但由于发展落后于其他竞争对手,产品尚不具备较强市场竞争力。目前AESC的转让正在商讨中,未来AESC往哪个方向发展尚未得到定论。
AESC技术业内领先,但依赖于日产稳定的需求,不改变正极材料路线,坚持锰酸锂,导致竞争优势不再。AESC动力电池采用软包设计,日产Leaf作为首款搭载AESC动力电池的车型,一经推出便广受市场欢迎,反应出AESC过硬的技术实力。最初选择锰酸锂作为正极路线是因为当时锰酸锂电池生产工艺成熟,成本低廉,安全性高,是动力电池较优的选择。但随动力电池技术的飞速发展,三元材料的生产工艺和安全问题逐步解决,开始成为市场主流。锰酸锂路线被淘汰只是早晚的问题,而AESC因为过度依赖日产,不跟随市场发展趋势改变正极材料路线,坚持锰酸锂,终于原来积累下的竞争优势逐渐消失,2016年被日产正式抛弃。
小结:正极路线的选择关乎企业命运,发展路线必须要跟随市场趋势。当前三元材料是市场发展主流,高镍三元材料更是未来发展方向。AESC选择的锰酸锂材料在当时比较合适的,但后续市场发生变化时,AESC未能及时改变路线,导致优势不在。关于动力电池封装形式,从目前市场产品观察,方形、圆柱形、软包均有不小市场,但通过比较三种封装形式的优缺点,圆柱形和软包电池更具发展前景。动力电池是典型的技术密集型产业,虽然当前技术路线已大体确定,但仍有较多问题尚未解决,动力电池企业若想在未来发展中领先对手,技术将起到决定性作用。
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