“動力電池行業正在開啟下半場”,這是很多業內人士的研判。
(資料圖片)
在上半場的競爭中,我國已成為全球動力電池產業領跑者,市場規模連續6年全球領先,建成全球產業鏈最全、規模最大的動力電池產業體系,5萬余家企業“爭先恐后”投入到鋰電池產業“新”浪潮中。然而,行業同時也面臨著裝機量增速放緩、產品迭代加快等挑戰。動力電池行業從上半場向下半場轉換,還需要電池材料創新、結構創新、商業模式創新“多管齊下”,從而引領市場需求,完成從“有”到“好”的飛躍。
材料創新是產業創新“主戰場”
電池材料直接決定了動力電池的能量密度、安全性和成本,是動力電池創新最核心、最本質的部分。目前,我國已形成以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主的發展路線,國內三元電池能量密度超過300Wh/kg,磷酸鐵鋰電池能量密度超過200Wh/kg,達到世界先進水平,尤其是在磷酸鐵鋰領域,我國引領了全球磷酸鐵鋰電池在轎車中的回歸和復蘇。
然而,隨著電池技術不斷革新,傳統材料已滿足不了電池降本增效、提高能量密度等的需要,例如磷酸鐵鋰電池能量密度已接近“天花板”,但其比能量仍然相對偏低,低溫性能也有待提高,亟需尋找可替代的新一代材料。同時,市場愈發細分,對電池提出差異化的需求,需要更多技術路線滿足多元化場景需求。
在這方面,目前我國已不再是簡單跟隨國外的技術體系,而是在創造新的體系,比如在低鈷問題和磷酸錳鐵鋰電池方面,我國正逐步領先世界。未來,液態鋰電池技術路線將朝著三個方向發展:一是高比能量和低成本,正極材料采用高鎳三元、富鋰錳基,負極材料采用高比例硅碳、鋰金屬,比能量目標達500Wh/kg,但電池壽命偏低;二是兼顧比能量、安全、成本和壽命,采用高鎳正極體系,壽命不降比能量增加50%,或者比能量不降壽命增加3倍以上,逼近10000次循環;三是基于鐵鋰的高安全液態路線,成本最低、壽命最長可到10000次循環以上。
此外,過去十年,液態鋰電池的能量密度已經提升了2-3倍,目前已經接近理論上限。在不更新材料的前提下,液態鋰電池很難再取得新的突破。而固態電池使用固體電解質替代了傳統鋰電池的電解液和隔膜,更安全、能量密度更高、循環性能更強,已成為業內公認的下一代電池技術方向。
相比于液態及半固態電池,全固態電池需要把全部原理改變,存在較多的技術難點需要解決。與此同時,由于我國在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術上領先世界,致使日本、美國等選擇直接跳過這一階段,直接投入到固態電池路線上,希望實現“彎道超車”。
未來十年,將是固態電池研發的關鍵機遇期,預計其規模化量產和應用的窗口期或將在2025至2030年之間。面對激烈的國際競爭,我們必須給予足夠的重視,搶抓固態電池技術風口,占踞材料創新制高點。
結構創新是產業創新“橋頭堡”
如果說材料創新是一個需要長期積累、久久為功的過程,那么結構創新則更加直接。近年來,電池及系統結構的創新呈現百花齊放態勢,基本上每家電池大廠都有自己拿得出手的產品,例如寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、蜂巢短刀電池、中創新航“頂流”圓柱電池等。
整體來看,在單體電池結構創新方面,主要是通過減少附件重量以提升單體容量和提高比能量;而在電池系統方面,結構創新的最大的趨勢是由傳統電池包的電芯、模組到電池包的組成方式逐步向去掉模組,再去掉整包的方向進行發展,從而構成CTC(單體與底盤深度集成)、CTV(單體與車輛深度集成),逐步減少附屬的重量和體積,使電池系統比能量不斷提升,同時也帶來底盤結構的變化和底盤技術創新。
未來,結構創新或將呈現兩大趨勢,一方面,電池結構創新方面的趨勢體現為功能的集成化、結構的極簡化,制造的集約化,其相互關聯、相互影響,實現電池高安全、高比能量以及制造的高效率;另一方面,系統結構的發展趨勢是電池與整車的集成化,需要電池行業和整車行業密切配合來進行創新。
商業模式創新是產業創新“加油站”
隨著市場競爭的加劇,動力電池企業不僅需要技術創新,還需要在商業模式上找到新路徑,“立竿見影”地提高市場競爭力和盈利能力。比如近年來崛起的換電模式,可以大幅提升電池利用率,并打通電池的生產、使用、回收等各環節。
目前,換電在乘用車方面已經有較大規模的應用,但其仍是一個獨立、封閉的補能體系,車企和電池廠商建設的換電站只適配其自家品牌。要想讓其支持所有品牌、所有車型,不僅需要全國統一標準,還需要建立用戶、車廠、電池廠、政府以及服務型企業共贏的商業模式。
從這個角度來看,商用車換電更加容易。商用車本身就使用獨立底盤,因此做成一個通用性底盤的潛力很大。在此基礎上,再做換電的標準化、規范化,最后實現換電站網聯化、智能化和車網互動結合起來。這一方面能夠解決商用車充電難,運營效率等問題,另一方面更容易實現健康的利益分配機制,同時車電分離還可以降低用戶購買成本以及補能成本。

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