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来源”: 锂Ād;猫实验室 ❄
主机厂可以一条道走到黑, 但宁德时代要保留ο弹性¡。
众◐所周知的થ是,动力电池自出现以来,痛点一直集▨中于两个领域:安全性和续航。
在2016年政策帮助市场选择ણ了续航之后,以三元锂电池为代表的厂അ商PK掉了磷酸铁锂厂商迎će;来了春天。
然而当补贴退坡、市场开启了自己的独立道路之后Ä,用户们的要求就苛刻得多:ી既想要高安全性,又想要长续航。
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在电池技术迭代趋缓、短期材料无法出现根本性革命的情况下,动力电池角力↓的下半场中竞争的关键点已从材料转变为电池包的⌈形态创新与工艺改善。
2Û019年宁德时代发布CTP电池1.0,2020年ñ比亚迪发布刀片电池,同年特斯拉发布了其4ⓢ680电池,使得这场争战的关键点愈加清晰。
â昨天,酝酿已久的宁德时代ρ麒麟电池(CTP3.0)终于姗姗来迟,并宣布将于2023年实现量产,再一次在业界ક激起了千层浪。
在电池Ād;这†个战场上,三足鼎立的局面以一种特殊的δ方式展开了。
只不过,当下的⌊情形ï显示的趋势是:4680向左,刀片电池向右,而麒麟电池则仍然保留其开放性与ਰ适配性,担当着带领锂电行业走向标准化的重任。
CTP3.0:解决核心˜痛▥点
本次宁德时代发布的麒麟电池采用的是CTP3.0技术,相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,CTP技术能够省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至电池包ⓘ或更大的模组,最终达到提高系⇒统层级能量密度、降低成本的目的。
据宁德时代官网,麒麟电池的体积利用率突破72%,能量密度可达25Ç5Wh/kg,在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电◑池包的电量相比特斯拉的46ૠ80系统可提升13%。
图片来▣源 :宁德时τ代
这些功能的¤实现来源于内部取消模组形态布置,减少˜横纵梁设计,使得电池包空间利ì用率提升。
当♪然,正如开篇所言,当下的动力电池市场需要的是安全性与续航之间的平衡,仅提高续航能力并不能解决真正的痛点。b3;
针对这一问题,麒麟电池选择在两块电芯中૦间设计液冷板,使得电ਠ芯能够实现双面冷却,换热面积较原底部冷却方案扩大4倍,将电芯温控时间缩短50%,在电芯温度异常时极速降温,有效阻隔热失控。
而热失控正是ਜ਼一直以 来三元锂电池中最为关注的问题。
相对来说,铁锂电池±化学性质稳定,700-800Θ℃时才会开始Η发生分解,而且产生的是分解反应,不会释放大量氧气。
但三元正极超过180摄氏度就会开始分解,同时析出大量氧气,氧气与溶剂发生氧化反应产生大量的气体会导致bc;箱体鼓胀,同时释放大量热量(冒烟),ચ最终会导致可燃电解液喷બ出,造成汽车自燃。
2013年,美国田纳西州的一辆特斯拉 Model S 的底盘撞到了掉落路面的拖⇒车挂钩,车底部的电池包被挂钩刺穿,电池短路起火;同年,西雅图的一辆 Model S 撞击到路中央的金属物体,电池包受损,汽车开始自燃。
因此,在结构简化的基础上,冷却板的设计是有效阻隔热失控现象的关键,也是麒麟电池能够实现续航与ⓚ⊆安全性之间平衡的主要原因。∪
⊃ 主◑机厂一条”道走到黑
虽然宁德时代的Ξ麒麟电池通常情况下被拿来和4680电池以及刀片电池作比较,但事实上°麒麟电池与它੭们之间仍存在着本质差异。
无论是4680还是⊃刀片∴电池,它们都是一次一体化的创新,是从电芯到pack的完全、全面的≤变革。
2020年3∑月比亚迪推出其刀片电池,针对方形电👽芯采用扁平化和减薄的设计,成组时电芯可以直接充当电♫池包的结构件,提高电池的空间利用率。
ⓓ 此外,刀片电池使用铁锂正·极,并采用叠片工艺,能够在降低电池内阻的同时进一步提高能量密度。在针刺实验中,刀片电池无明火、无烟。
特斯拉的4680大圆柱电池则在2020年9月推出,形æ态为圆柱状,相比其前代2170电池,直径直接翻倍ó,大尺寸的电芯降低了pack系统的管理难度,同时可以减少结构件和连接件的成本,度τ电成本降低约14%。
同时4680采用了激光雕刻的无极耳技术,无极耳结构使得电子运动距离大大缩短,内阻减少,让更ⓖ安全、更高容量电芯成为可能,能量密度可达300Wh/kg,同时可带来˜更高的输出功率与更好的快充性能,在15分钟内可将电池电量从0充至80%,功率密度峰值可达š1000W/kg以上。
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而在材ય料的选择上,特斯拉和比亚迪也都☞选择在其原先的道路上一条道走到黑:4680仍采用三元正极,刀片电池仍沿袭比亚迪的磷酸铁锂。
对于主机厂来说,▣在电芯之后ο,才是电池pack的创新。
刀片电Œ池选a0;择的方案与宁德时代一样,选≥择CTP(Cell to Pack)方案,也就是取消模组环节,将电芯集成在电池包上,但保留电池托盘、上盖板的设计。
当然比亚迪还选择了另外一种CTB(Cell to Body)方案,于今年Œ5月的海豹车型上推出,这种方案将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体,取消了单独的上盖板设计,但仍然保留了底∩部的电池托盘。
而特斯拉的4680选择的则是CTC(Cell to Chassis)方案, 直接将圆柱电芯排列在车身上形成电池舱、ૠ前后连接车身大型铸件,电池上盖代替车身地板,可减重10%,增加14%的续航。
宁德Ν时代的最优解Ο
但作为第三方电池厂商的宁德时代d0;,目前其麒麟电池只是在pack上做出创新½,并没有涉及电芯′层面。
同时,宁德时代没有做出材料all in的选择,其pack与两家a♦ll in原方向的主机厂有很大不同,它既可以适配λ三元正极的电芯、也可以适配铁锂的电芯。
从性能♬对比来看,宁德时代的麒麟电Ω池与特斯拉的4d0;680 CTC方案相对更占优。
但有一个事实很明显,在Š主机厂和电池厂的选择之间,有着ΑΧ不容忽视的分野:
主机厂可以任性沿着此前的道路一直走,但电池厂作为第三方供应商,则必须要为♣未来可能出现的新技术方向和不同主机厂的需求留出足够的弹性与适配空间Â,否则将会把自己放入Κ死胡同。
因为主机厂下场做电池,几乎不需要做出任º何妥协,他们找准自己的方向后只需要自身有足够的汽车销量做支撑,就有一头冲进去的ૉ底气。
同时,他们自身可以Π掌握从电芯到底盘的⁄一体੫化开发,几乎不需要和其他厂商合作打磨。
然而作为第三方供应商的电池厂则不同,ćd;技术的寸土之间就是战ਨ场胜败઼的分别。
Ņ 作为行业的领头羊,在自身研发能力、成本控制࠹的基础之上,宁德时代还必须要做好与主¾机厂关系的平衡。
一方面,它需要考虑不同能力的主机厂外购电池时的适配需求,另ક一方面它还需要考虑એ大客户自建电池生产线保留自身话语权É的需求。
只进行pack的革命性创新,而不包含电芯的一体化,使得宁德š时代能够在保证后续具ⓠ有和实力派主机厂共同研发电芯空间的同时,也能够保证为Þe;中小主机厂提供足够使用的电池供应,还能够适应不同材料的变化。
当然,主机厂选择一条道走到黑←的最大隐患在于“开放性”与’同行竞争,自身电池能否获得其他车企的认可才是最大ઽ的难题。
但就目前来看,刀片电池已经斩获了一批铁锂道路上的“友商”੍为后续的进一步જ“开放”打造了良好基础:一汽旗下的红旗E-QM5全â系配备刀片电池、现代汽车、长安纯电,福特和奔驰也正在路上。
特斯拉的4680则因为独树一帜及此前《动力电池不会等待欧美》中曾经提过的“欧Ì美的新能源汽车产业发展仍‚远远落后”等原因,仍显落d3;寞。
ટ
憨 走向标准化ï
抛开主机厂选择的电芯pacΖk一体化创新不谈,仅就系统创新而言,CTP或许也是宁德时代这样的第三方电池厂商的最优解。
目前主⊕流的集中系统结构创新方案,整体都是Ε去模组化和去集成化的લ。
但除了CÑTP外,CTB、MTC和CTC都是更适合主机厂选િ择的方案,因为它们都要求电池包和车∩身形成不同程度的“一体化”,并不适合追求标准化的第三方厂商。
而CTP则保留了电池底ણ盘和和托盘设计,将电池与车身分离,未来有助于⊂进一步推动锂电池标准化,并推动换电等新π商业模式。
宁德时代此前推出的“巧克力换电块”,采用的’也正是CTP技术,能量Ċb;密度超160wh/kg,单块电池可提供约200ਖ਼km续航。
因此宁德时代的思路Φ已经很明确:在主机厂下场竞争之后,它几乎要以一ò己之力承担起带领动力电池厂商走向行业标准化的重Ã任。
除了技术优势解决“平衡安全与续航”的痛点、走向标准化之外,CTP也能Õ够降低度电成ú本。ઍ
在2020年新时代证券的一份研报的测算中,数据显હ示 CTP技术可以使得车用度∑电成本下降¿16%。
而Ād;中金公司一份最新的研报则显示,CTP技术减少了模组侧板等结构件并简化内部线缆,减轻车身重量的同时降低电池包成本。如据特斯拉估算,采用CTCખ+一体化压铸技术后,可节省370个零部件,为车身减重10%,将每千瓦时的电池成本降低ćd;7%。
μ 尾♡声
在动力电池的竞争进入深水区,政策છ与产能的限制正变得越来越小之时,技术革新与标准સ化成为了最为关键的考量指标。
在新能源世界的主机厂正在越来越深入地进入动力⇓电池腹地之时,龙头车企相∞比于二线厂商当然仍具备Ø优势,但其领地不可避免地正受到侵犯。
宁德时代仍然昂起头¡颅,选择用自己的方式对抗来自ੌ下游的入侵。
ઝ ìCTP技术就⊕是其手上的一把亮剑,将电池包与巧克力换电块融为一体,共同为行业的标准化出一份力,并保持住在深度合作的下游中的市场份额。
Υ 但面对汹涌而来的车企≅,宁 德时代的前路依然充满挑战。
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