一、全球动力电池市场格局
中国企业在全球动力电池市场中占据主导地位,这一趋势在近年来愈发明显。从多个权威机构的数据可以看出,多家中国企业上榜全球 TOP20。
2023 年全球动力电池装车 705.5GWh,中企份额超六成。宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能和欣旺达等六家中国企业成功入榜全球动力电池装机量前十名企业名单。其中,宁德时代和比亚迪的市占率之和更是超过半数,高达 52.6%,六家中国电池企业的市场占有率达到 63.5%。
2022 年 1 – 6 月全球动力电池装机量 TOP20 的企业中,15 家企业全部来自中国,除了松下以及丰田子公司 PEVE 是日本企业、LG 新能源 / SK On / 三星 SDI 是韩国企业外。从 TOP20 的市场份额看,两家日本企业合计 10.40%;3 家韩国企业合计 25.74%;15 家中国企业高达 61.88%。
2024 年一季度全球动力电池装机量排行中,中国的宁德时代和比亚迪占据全球市场的大部分份额,两家公司的市场份额接近 70%。进入全球电池装机总量排名前十名的中国企业还包括中创新航、亿纬锂能、国轩高科和蜂巢能源。相比之下,韩国三大电池制造商 LG 新能源、三星 SDI 和 SK on 的市场份额合计下降到 23.5%。
中国企业在全球动力电池市场的崛起,得益于中国国内电动汽车市场的迅猛发展以及动力电池出口的增长。2023 年中国首次超越日本,成为全球第一大汽车出口国,配套的电池产业也迎来出口新机遇。2023 年我国动力电池累计出口 127.4GWh,同比增长 87.1%。
二、主要厂家及产品特点
(一)宁德时代:行业龙头
宁德时代作为全球动力电池行业的龙头企业,已连续多年蝉联全球动力电池销量冠军。其产品广泛覆盖全球各大汽车市场,市场占有率一直处于领先地位。宁德时代的麒麟电池表现出色,具备高能量密度、快速充电等优势。例如,宁德时代发布的天行商用动力电池,其中天行轻型商用车(L)- 超充版支持 4C 超充技术,12 分钟即可为车辆补充 60% 的电量,同时在车辆满载、高速 80 公里/小时的工况下,能够实现 350 公里的续驶里程;天行轻型商用车(L)- 长续航版则拥有满载工况下 500 公里的长续航里程,系统能量密度达到 200Wh/kg,能够助力整车降重 300 公斤。此外,宁德时代还在积极研发新型电池技术,如凝聚态电池等,为行业发展注入新的活力。
(二)LG 新能源:挑战与机遇
LG 新能源在全球动力电池市场占有率有所下滑。2024 年 1 – 4 月,其全球市场占有率缩水至 13%,位列全球第三位。2023 年二季度,LG 新能源还出现了上市以来首度季度亏损,营收也下滑了 30%。然而,LG 新能源也在积极布局,一方面全力研发方形电池,有望成为首个能够同时提供方形电池、圆柱形电池和软包电池的韩国电池供应商;另一方面,LG 新能源计划生产磷酸铁锂电池,以适应市场需求的变化。例如,LG 新能源已与雷诺集团旗下的电动汽车子公司安培签订了磷酸铁锂动力电池供应合同,从 2025 年末到 2030 年,向安培提供约 39 GWh 的磷酸铁锂电池。
(三)比亚迪:势头强劲
比亚迪因新能源汽车的热销,带动了动力电池装机量的快速增长。比亚迪的刀片电池具有诸多优势,单位体积密度增加,比传统锂电池密度要增加 1/3 以上,具有更高的续航性;材料成本降低 1/4 左右;体积小,为车辆带来更好的空间表现;能够克服自身阻力所消耗的能源降低,提高续航里程;安全性能更好,在针刺实验中成功通过,避免了传统电池在高温、挤压、针刺情况下容易发生爆炸的现象。刀片电池的这些优势使其在市场上具有广阔的发展前景。
(四)其他厂家各有千秋
国轩高科作为国内知名的电池制造商,其电池在性能方面表现出色。在能量密度方面,不断进行技术创新和突破,为汽车提供更长的续航里程;充电性能具备较快的充电速度,有效缩短用户充电时间;在安全性上采用先进的电池管理系统和防护措施,降低电池故障和安全隐患的发生概率;经过多次充放电循环后,仍能保持较高的性能水平,降低用户使用成本。国轩高科还在不断升级动力电池产品,如发布了 5C 超充 G 刻电池、4695 星晨三元电池等新品,瞄向更高端的新能源车市场。
远景动力在动力电池领域也有一定的市场份额,其产品注重长续航和高安全性。
中航锂电的产品在能量密度和安全性方面也有较好的表现,为众多新能源汽车提供了可靠的动力支持。
SKI 在全球市场也有一定的影响力,其产品在性能和质量方面不断提升。
三星 SDI 的电池产品在技术和品质上具有较高的水平,其产品在全球范围内得到广泛应用。
松下作为老牌电池制造商,其产品在稳定性和可靠性方面有一定的优势。
蜂巢能源积极布局动力电池市场,不断推出具有创新性的产品,如在能量密度和快充性能方面有一定的突破。
PEVE 作为丰田子公司,其电池产品主要为丰田的新能源汽车提供动力,在技术和品质上也有一定的保障。
三、不同厂家产品对比
(一)技术对比
1.材料体系:
宁德时代:规划三代磷酸铁锂电池,目前电芯能量密度在 180 – 200Wh/kg 区间,体积能量密度 350 – 450Wh/L;下一代磷酸铁锂电芯能量密度 210 – 230Wh/kg,体积能量密度 450 – 500Wh/L。在三元电池方面,宁德时代也有无钴电池规划,预计 2024 年左右亮相,能量密度要做到 250Wh/kg 以上。
国轩高科:深耕磷酸铁锂,发布单体能量密度达到 210Wh/Kg 的磷酸铁锂软包电芯,规划明年量产。主要采用自主研发高性能 LFP 正极材料、硅负极材料及预锂化技术。在三元电池方面,国轩高科希望找到降钴平衡点,目标是将钴降到 1% 的水平,维持现有性能。
蜂巢能源:磷酸铁锂电池领域布局占比大,2020 年底做到磷酸铁锂正极 + 石墨负极 170Wh/Kg 的能量密度,2022 年做到 200Wh/Kg,2023 年负极添加硅可做到 230Wh/Kg。在无钴电池方面进展较快,全球第一款搭载无钴电池的整车将于 8 月份成都车展发布。
2.固态电池技术:
宁德时代:希望推出全固态电池,认为全固态电池真正量产时间点在 2028 年或者 2030 年。在此期间,也在研究无稀有金属电池和锂空电池技术等。
国轩高科:布局固态电池,采取固液混合的电解质,即半固态电池。目前能做到 610Wh/L、300Wh/kg、循环 1000 次的程度,安全性可满足高端客户需求。2023 年进入高性能固态电池发展阶段,目标是 2025 年后做出能量密度超 800Wh/L、超 400Wh/kg、循环 800 次的全固态电池。
蜂巢能源:研发全固态电池,硫化物、氧化物两个体系都在做。计划 2021 年底产出第一代、复合电解质固态电池,能量密度在 250 – 300wh/kg,2030 年底做出第四代、全固态电解质的电池,能量密度在 450 – 500wh/kg。
3.集成化路线:
宁德时代:2019 年之后大部分产品采用 CTP 集成技术,远期希望将电芯和底盘集成在一起。第一代 CTC 集成产品预计 2025 年前后量产,更智能化 CTC 产品预计 2028 – 2030 年左右推出市场应用。
国轩高科:在集成化路线方面暂未有详细资料提及。
蜂巢能源:暂未有详细资料提及集成化路线的独特进展。
(二)产品特点对比
1.麒麟电池:宁德时代的三元锂电池组,采用横置方壳三元电芯,每排电芯中间夹大面水冷板。能量密度达 255Wh/kg,纯电车装载后续航轻松突破 1000km。已搭载到极氪 001、极氪 009 以及哪吒 S 车型上。
2.刀片电池:比亚迪和吉利研发制造的磷酸铁锂电池,长条形状,显著提升能量密度,安全性不错。主要应用于自家产品上,比亚迪的电池还出售给第三方车企。
3.神盾短刀电池:吉利汽车新一代电池,成为车圈热点。具体性能特点在安全性、能量密度等方面暂未有详细资料提及。
4.巨鲸电池:华为和宁德时代共同研发,电芯材料为三元锂 & 磷酸锰铁锂,兼顾三元锂的高性能优势和磷酸铁锂的高安全优势。目前问界 M9 搭载了 100kWh 的巨鲸电池,支持 800V 平台,整包能量密度达到 186.1Wh/kg,最高充电倍率也达到 3.2C。
不同产品的适用场景:
- 麒麟电池适用于对续航里程要求高的高端车型。
- 刀片电池适用于注重安全性和长寿命的车型,如比亚迪和部分第三方车企的产品。
- 神盾短刀电池可能适用于吉利旗下注重安全性和性能平衡的车型。
- 巨鲸电池适用于既追求高性能又注重安全的车型,如问界 M9。
(三)能量密度与安全性权衡
磷酸铁锂电池和三元锂电池在多个方面存在差异:
1.能量密度:三元锂电池的能量密度普遍在 200Wh/kg,高于磷酸铁锂电池电芯能量密度大概 110Wh/kg。配置三元锂电池的汽车续航更长,如搭载 140kWh 电池的极氪 009 以及搭载 150kWh 电池的蔚来,单次极限续航里程甚至能够接近 1000 公里。
2.安全性:磷酸铁锂电池具有更好的热稳定性,热失控温度高,在高温、过充过放等情况下不容易自燃爆炸。如在针刺实验中,刀片电池(磷酸铁锂材料)被刺后温度三十到六十度,也没火没烟;而三元锂电池刺一下就烧得厉害还爆炸。
3.充电速度:三元锂电池充电速度快,相比其他类型锂离子电池,能够在更短时间内充满电,提高使用效率。
对于消费者选择的参考:如果用车场景需要长途行驶或者没有充电设施,可选择大电池三元锂电池,以获得更长续航;如果在城区里用车,注重安全性和长寿命,磷酸铁锂电池是不错的选择。同时,还需考虑车型种类、成本等因素。
四、产品特点综合分析
圆柱、方形、软包电池特点
1)圆柱电池:
优点:散热效果好,生产工艺成熟,成品率高。以特斯拉为首的厂商经过不断的技术改进,在原来 18/21 系圆柱电池的基础之上进行了多方面升级。例如改进材料体系 / 结构,采用硅基负极能够提供更高的能量密度和倍率性能,能量密度提升 10%-20%;使用新型电解液,添加新型锂盐,提高电解液窗口和充放电电压;无极耳 / 全极耳设计,阻抗更小,提高电极和充电倍率。同时,圆柱电池发展的历史最长,标准化程度高,在行业内实现了较为统一的标准。圆柱电芯生产的自动化水平也要比其他几种电池高,保证了圆柱电池生产的高效率和单体的一致性,也降低了生产成本及研发成本。
缺点:单体能量相对较小,随着国家补贴政策鼓励电池企业向高续航、高能量密度方向发展,圆柱电池由于能量密度难以达标,市场受挤压。且圆柱电池成组效率上有劣势,单体数量多导致成组复杂。
代表厂家:比克动力、特斯拉等。比克动力作为国内圆柱领域的先行者之一,自 2021 年初在国内率先发布全极耳大圆柱电池至今,在大圆柱电池技术研发和市场化推进上持续领先。1 月 28 日,比克电池生产基地正式落户常州,规划建设 30GWh 大圆柱电池产线及国际化研发中心。特斯拉对圆柱电池的推动作用也不可忽视,从 2008 年 Roadster 上的 18650 圆柱电池,到 2017 年 Model 3 上的 21700 圆柱电池,下一阶段,即将量产的为 46800 大圆柱电池。
2)方形电池:
优点:在成组效率具备优势,定制化能力强。供应商较多,且技术难度相对较低,国内大部分电池供应商选择开发方形硬壳电池。可根据搭载的产品具体需求进行定制化设计,空间利用率高于圆柱电池,采用卷绕或叠片工艺,具有较高的能量密度和较长的电池循环寿命。方形电池壳为钢壳或铝壳,现阶段以铝壳为主,比钢壳更轻,更安全。
缺点:因紧密排布导致安全性上有先天劣势,不同的尺寸导致目前制造工艺或者应用标准没有明确的划分。外层的硬质保护壳会增加电池包的整体重量。
代表厂家:宁德时代、三星 SDI 等。宁德时代主打方形电池,其麒麟电池表现出色,具备高能量密度、快速充电等优势。三星 SDI 计划投资约 8.9 亿美元,在今年年底前将其匈牙利工厂方形电池产线数量增加一倍,并开始在匈牙利建造第二座电池厂,以此在欧洲方形电池市场获得主导地位。
3)软包电池:
优点:安全性能较好,重量较轻,容量大,内阻小,设计灵活。铝塑膜变形空间较大,热失控时候一般只会鼓胀,严重的话会冒烟自燃。非活性部分所占比重小,重量较同等容量的钢壳锂电轻 40%,较铝壳电池轻 20%;相同尺寸规格相比,容量更大,较同等规格尺寸的钢壳电池容量高 10~15%,较铝壳电池高 5~10%。极耳位置充裕,充放电过程中,热量分布均匀。
缺点:壳体强度低,对成组技术依赖性强;与卷绕生产方式相比,叠片的生产效率相对较低;生产制造成本相对较高,市场价格较贵。现有的软包电池芯型号较少,开发新的型号成本高。
代表厂家:孚能科技等。孚能科技是以软包电池技术路线擅长,2023 年连续七年蝉联三元软包动力电池装机量全国第一。其 SPS 超级软包动力电池解决方案集长续航、快补能、高安全、轻量化、低成本、迭代升级于一体,可实现续航 1000km+,充电 10 分钟续航 400km,零部件直减 50%,体积利用率高达 75%,材料下降 33%,化学体系全面兼容。
五、总结与展望
主流动力电池厂家在产品技术和市场表现方面各具特色。宁德时代作为行业龙头,凭借广泛的市场覆盖和持续的技术创新,如麒麟电池、凝聚态电池等,始终保持领先地位。LG 新能源虽市场占有率有所下滑,但积极布局方形电池和磷酸铁锂电池,以适应市场变化。比亚迪凭借刀片电池的优势,随着新能源汽车的热销,装机量快速增长。国轩高科、蜂巢能源、远景动力、中航锂电、SKI、三星 SDI、松下、PEVE 等厂家也在各自的领域不断发力,各有千秋。
在技术方面,不同厂家在材料体系、固态电池技术和集成化路线上有着不同的规划和进展。同时,圆柱、方形、软包电池也各有优缺点,满足不同的市场需求。
然而,动力电池厂家也面临着诸多挑战。一方面,原材料价格波动、市场竞争加剧等因素给企业的成本控制带来压力。另一方面,技术创新的速度需要不断加快,以满足消费者对更高能量密度、更快充电速度、更好安全性的需求。同时,国际碳壁垒等政策因素也给企业的出口带来一定的影响。
尽管面临挑战,但主流动力电池厂家未来发展潜力巨大。随着新能源汽车市场的持续增长,对动力电池的需求将不断增加。厂家们可以通过持续的技术创新,提高产品性能,降低成本,拓展市场份额。同时,积极应对国际政策变化,加强绿色低碳发展,构建碳足迹标准体系,实现标准统一和互认。
在未来,我们可以期待动力电池厂家们推出更多高性能、高安全性、低成本的产品,为新能源汽车的发展提供更强大的动力支持,共同推动全球能源转型和可持续发展。
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