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中天和自动化:锂离子动力电池深度报告之格局重构,龙头崛起(六)

文章来源: 深圳市中天和自动化设备有限企业 人气:1763发表时间:2017-11-25 16:51:52【】

中天和自动化:锂离子动力电池深度报告之格局重构,龙头崛起(六)

4.1、物理方法:工艺改进仍有空间

  4.1.1 电芯环节:轻量化+大容量

  电芯封装方式按软包、方形与圆柱分,成本也有所区别。其中,圆柱低,软包高。主流大厂中CATL与比亚迪走方形路线,力神、比克走圆柱路线,国轩高科同时走方形与圆柱路线,同时CATL也在积极拓展软包路线。

  圆柱路线:大容量电芯

  圆形锂电池是指圆柱型锂电池,早的圆柱形锂电池是由日本SONY企业于1992年发明的18650锂电池,因为18650圆柱型锂电池的历史相当悠久,所以市场的普及率非常高,圆柱型锂电池采用相当成熟的卷绕工艺,自动化程度高,产品传品质稳定,成本相对较低。

动力电池电芯封装方式

  圆柱的优点包括

  1)结构成熟,产业化程度高,且只有卷绕这一条技术路线,不用纠结其他方法;

  2)设备自动化程度高,一致性高;

  3)结构稳定,可以支撑高能量密度材料使用;

  4)应用范围广,产品消耗渠道丰富,整体成本有优势。

  同时,其缺点也包括:

  1)高温升、充电倍率是普遍诟病;

  2)循环次数上限在1000多次,使用寿命较短,应用场景局限在中低端。

  降成本方向:做大单体电芯。

  特斯拉已经Model3中用20700替代18650电芯,20700电池增加的尺寸大概为10%,而体积和能量储存确是186501.33倍。

  根据特斯拉的估计,在达到与18650同样的良率和产能后,20700能带来能量密度增加3-4%,同时实现成本下降5-10%

  软包路线:规模化生产

  软包电池,又称聚合物锂电池,是使用高分子胶态或固态电解质的类方型电池,它们的制作工艺相似度很高,多用于手机、平板等高端3C产品上,因为高分子电解质全凭人工合成,所以成本较高,目前应用到动力电池上,还没有成本优势。

  软包锂电池所用的关键材料正极材料、负极材料及隔膜与传统的钢壳、铝壳锂电池之间的区别不大,大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)

  软包电池的优势主要在于安全性能好。软包电池的优点:

  1)安全性:在结构上采用铝塑膜包装,发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸;

  2)重量轻,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%;

  3)内阻小,软包电池的内阻较锂电池小,可以极大的降低电池的自耗电;

  4)循环性能好,软包电池的循环寿命更长,100次循环衰减比铝壳少4%7%;

  5)设计灵活,外形可变任意形状,可以更薄,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。

  软包电池的不足之处是一致性较差,成本较高,容易发生漏液。未来成本下降主要通过规模化生产解决,漏液则可以通过提升铝塑膜质量来解决。

  方形路线:大尺寸与铝壳轻量化

  方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池,由于结构较为简单、能量密度较高,在国内普及率很高。方形硬壳电池壳体多为铝合金、不锈钢等材料,内部采用卷绕式或叠片式工艺,对电芯的保护作用优于于铝塑膜电池(即软包),电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。

  铝壳轻量化与统一规格是未来发展重点。

  锂电池铝壳在钢壳基础上发展而来,与钢壳相比,轻重量和安全性以及由此而来的性能优点,使铝壳成为锂电池外壳的主流。

  锂电池铝壳目前还在向高硬度和轻重量的技术方向发展,间接提升比能量。此外,由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产,所以市场上有成千上万种型号,而正因为型号太多,工艺很难统一,未来成本下降还需要方形路线实现型号上的统一。

  方形路线在通过增大尺寸降成本的空间大于圆柱路线。

  美国卡内基梅隆大学的一项研究分析了圆柱形电池和方形电池的成本情况,发现在目前的技术水平下,圆柱形进一步降低成本的空间很小,通过提升圆柱形电池的尺寸和增加电极厚度的方式来降低成本已经收效甚微,而方形电池则有很大的潜力去降低锂离子电池的成本,因此未来电芯封装环节成本快速下降的机会很可能会出现在方形领域。

  

此文关键词:锂离子动力电池,动力电池,圆形锂电池

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