從比亞迪與寧德時(shí)代，看動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的當下與明天

自2021年起，我國的新能源汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入爆發(fā)式增長(cháng)期，新能源汽車(chē)銷(xiāo)量從2017年的78萬(wàn)輛迅猛增長(cháng)至2021年的352萬(wàn)輛。而就在最近，我國的新能源汽車(chē)領(lǐng)域迎來(lái)了又一次里程碑——中國已經(jīng)制造生產(chǎn)了超過(guò)2000萬(wàn)輛新能源汽車(chē)，我國也超過(guò)了日本成為了世界第一大汽車(chē)出口國（大部分出口車(chē)輛為新能源汽車(chē)）。這里面有我國“碳中和”政策的影響，也有技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的新能源汽車(chē)產(chǎn)品力的提高。作為新能源汽車(chē)的的絕對核心，動(dòng)力電池的發(fā)展對于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

所謂動(dòng)力電池，它是電動(dòng)新能源車(chē)輛的重要組成部分，提供能量供給給電動(dòng)機以產(chǎn)生動(dòng)力。動(dòng)力電池一般由多個(gè)電池模塊或單元組成，而這之中，每塊電池又由正極、負極、隔膜和電解液構成。對于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，其需要具備高能量密度、高功率密度、長(cháng)壽命、快速充電和安全可靠等特性。而在一塊動(dòng)力電池之中，正極作為最主要的材料，其主要采用磷酸鐵鋰和三元材料。

刀片與麒麟

提到磷酸鐵鋰和三元鋰，那么比亞迪的刀片電池和寧德時(shí)代的麒麟電池自然是繞不開(kāi)的話(huà)題。一般的電動(dòng)汽車(chē)上搭載的電池包，由電芯(Cell)組裝成為模組(Module)，再把模組安裝到電池包(Pack)里，形成了“電芯(Cell)— 模組(Module)— 電池包(Pack)”的三級裝配模式。但是刀片電池和麒麟電池則采用了全新的CTP（Cell to Pack）技術(shù)，所謂的"Cell to Pack"技術(shù)指的是將電池芯片直接集成到電池包中，而不使用獨立的模組。在動(dòng)力電池中，隨著(zhù)模組數量增加，零件也增多，導致組裝效率下降。相反，采用CTP可以減少模組數量可以降低電池包的總重量，提高能量密度，并減少零件數量，從而提高生產(chǎn)效率。雖說(shuō)都是CTP，刀片電池和麒麟電池卻采用了兩種不同的技術(shù)路線(xiàn)。

比亞迪的刀片電池作為磷酸鐵鋰技術(shù)的代表，其采用了完全無(wú)模組方式。所謂模組，各位讀者可以理解成為是一個(gè)模塊，是一個(gè)零部件集合、總成的概念。其中一般包括：電芯、導電排、采樣單元及一些必要的結構支撐部件。而比亞迪在去除模組之后，需要對其相關(guān)的高壓線(xiàn)纜、通訊線(xiàn)纜、冷卻/預熱循環(huán)管路、BMS監測模塊、溫度傳感器、電流傳感器等設備進(jìn)行適應性改進(jìn)或重新布置。再加上其研發(fā)的長(cháng)度大于0.6米的大電芯，電池單體同樣向大容量進(jìn)化，但電芯形狀更加扁平、窄小，通過(guò)陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里，刀片電池因此得名。經(jīng)過(guò)比亞迪的設計優(yōu)化，刀片電池的回路更加長(cháng)，表面積更大，并且散熱效果更好。此外，它還能夠省去較多的支撐結構。與傳統排布方式相比，刀片電池的空間利用率提高了近20%。

比亞迪刀片電池結構與傳統動(dòng)力電池

而寧德時(shí)代的麒麟電池則是作為高鎳三元鋰技術(shù)的代表，其采用了以大模組替代小模組的CTP方式。其優(yōu)化的重點(diǎn)在于電池包內部連接的結構，改進(jìn)的方向是簡(jiǎn)化裝配工藝和流程，省去了中間過(guò)程的零部件，這種優(yōu)化具有以下三個(gè)主要優(yōu)勢：首先，CTP電池包不受標準模組的限制，可以廣泛應用于各種車(chē)型；其次，通過(guò)減少內部結構組件，CTP電池包可以提高體積利用率，并間接提升系統能量密度；第三，相比目前的小模組電池包，CTP電池包具有更好的散熱效果。

麒麟電池結構

綜合來(lái)看，從能量的角度出發(fā)，磷酸鐵鋰電池受限于材料特性，比亞迪的刀片電池在能量上遜于寧德時(shí)代的采用高鎳三元鋰的麒麟電池；而從安全性能上，“刀片電池”在熱管理上現階段似乎更勝一籌。

產(chǎn)業(yè)縱橫

除了寧德時(shí)代和比亞迪這兩家龍頭企業(yè)，我國在新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池領(lǐng)域也存在著(zhù)大量二線(xiàn)廠(chǎng)商，比如，欣旺達、中航新創(chuàng )、億緯鋰能、孚能科技、國軒高科等等。它們沒(méi)有一線(xiàn)龍頭企業(yè)的強大議價(jià)能力和技術(shù)壁壘，但也能通過(guò)在電池回收、動(dòng)力電池快充等領(lǐng)域與行業(yè)龍頭形成錯位競爭，從而在市場(chǎng)中贏(yíng)得自己的一席之地。比如欣旺達于2008年開(kāi)始布局于電動(dòng)汽車(chē)電池業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)范圍不僅僅是以電動(dòng)汽車(chē)電池系統為主，其在上游的原材料和下游的儲能等次級業(yè)務(wù)也都有布局；而億緯鋰能的則積極深耕消費級電池市場(chǎng)，其鋰亞硫酰氯電池成功入選“國家級制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”，競爭優(yōu)勢明顯，市場(chǎng)份額穩定。與此同時(shí)，億緯鋰能也在向動(dòng)力電池領(lǐng)域積極延伸，產(chǎn)能建設穩步推進(jìn)，產(chǎn)能持續釋放，車(chē)用領(lǐng)域出貨規模明顯增長(cháng)。總體來(lái)看，我國的動(dòng)力電池領(lǐng)域呈現出來(lái)一種兩超多強的市場(chǎng)關(guān)系。

當前，鋰電池的發(fā)展已經(jīng)逐漸進(jìn)入的瓶頸期，電芯能量密度的提升將會(huì )更加考驗鋰電池廠(chǎng)電化學(xué)的研發(fā)實(shí)力，隨著(zhù)國家碳中和政策的持續推進(jìn)，這片市場(chǎng)必將持續上升。在2011年，全球動(dòng)力電池的出貨量只有1.08GWh，然而，到了2022年，全球動(dòng)力電池的出貨量已經(jīng)達到了518GWh，增長(cháng)了480倍。這使得年度復合增長(cháng)率高達85%。隨著(zhù)新能源汽車(chē)需求量的不斷增加，可以預見(jiàn)，對動(dòng)力電池的需求將繼續保持快速增長(cháng)。各家新能源電池廠(chǎng)商也都能看到在這之中的巨大機遇，均在不斷尋求技術(shù)突破。

未來(lái)，隨著(zhù)科技的進(jìn)步和汽車(chē)可選擇品牌的增加，以及環(huán)保政策壓力的增加，消費者對于新能源汽車(chē)的接受程度越來(lái)越高。從2021年開(kāi)始，新能源汽車(chē)的普及率迅速增長(cháng)，并開(kāi)始在大眾市場(chǎng)上擴展。與低端和高端市場(chǎng)相比，中端市場(chǎng)的覆蓋面更廣，同時(shí)也具備一定的利潤空間。在燃油汽車(chē)時(shí)代，中端市場(chǎng)一直是車(chē)企競爭的主戰場(chǎng)。因此，我們預測未來(lái)在10萬(wàn)到20萬(wàn)價(jià)格區間的B級新能源汽車(chē)將成為市場(chǎng)的主流。這些車(chē)輛將具備高性?xún)r(jià)比的動(dòng)力電池、優(yōu)秀的性能以及創(chuàng )新的結構，這將成為主要的趨勢。

對于動(dòng)力電池的發(fā)展來(lái)說(shuō)，筆者認為未來(lái)主要是會(huì )從兩個(gè)方面來(lái)發(fā)展。

一方面是隨著(zhù)鋰的能量密度逐漸逼近極限，下一階段的電池發(fā)展中，能量密度的提升很可能將不是重點(diǎn)，反而將更注重提升安全可靠性、降低成本、縮短充電時(shí)間，以滿(mǎn)足更多需求。同時(shí)，在科研領(lǐng)域，固態(tài)鋰離子電池是當前主要的研發(fā)方向。還有全新的基于鈉元素的電池，鈉離子電池的應用，可以顯著(zhù)降低成本，雖然其能量密度較低，但在特定車(chē)型上仍然具備發(fā)展潛力，比如城市固定線(xiàn)路的公共交通。

而另一方面，則是類(lèi)似與CTP的電池架構優(yōu)化方面發(fā)展，如今的CTP技術(shù)，已經(jīng)可以大幅優(yōu)化電池的空間利用率。而下一代技術(shù)發(fā)展的趨勢CTC(Cell to Chassis)旨在將電池直接集成到汽車(chē)底盤(pán)中，以在不改變原有意圖的情況下實(shí)現減輕車(chē)輛重量和提高結構效率的目標。就比如，特斯拉計劃采用“CTC+一體化壓鑄”方案，從而實(shí)現減輕車(chē)身重量10%，減少電池體積10%，降低單位電池成本70%，以及提升續航能力15%的目標。

特斯拉展示的CTC概念圖

結語(yǔ)

    預計到2025年，全球動(dòng)力電池市場(chǎng)需求預計將達到1.2萬(wàn)億元人民幣，而中國有望成為最大的動(dòng)力電池市場(chǎng)。與此同時(shí)，該行業(yè)的競爭將進(jìn)一步激烈，市場(chǎng)將逐漸聚焦于那些能提供高品質(zhì)、低成本和高效率產(chǎn)品的企業(yè)。另外，動(dòng)力電池的回收和再利用也將成為未來(lái)的重要發(fā)展方向。這一趨勢不僅符合環(huán)保理念，還有助于提升資源利用效率和減少廢物產(chǎn)生?？偠灾?，隨著(zhù)“雙碳”政策的持續推進(jìn)，和新能源汽車(chē)領(lǐng)域的強勢增長(cháng)，動(dòng)力電池行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景充滿(mǎn)了希望和挑戰。只有通過(guò)不斷創(chuàng )新和優(yōu)化，企業(yè)才能在激烈的市場(chǎng)競爭中立于不敗之地。