方形占据绝对优势,软包和圆柱仍有潜力。动力电池从封装形式包括圆柱、方形、软包,这三种电 池结构各有优劣。方形电池采用铝壳封装,封装可靠度高,结构较为简单,系统能量密度较高;但是 方形电池型号众多,工艺很难统一。圆柱电池采用卷绕工艺,型号统一,自动化程度高,产品品质稳 定,成本相对较低;但是由于采用钢壳或铝壳封装,重量较大,导致系统能量密度和成组效率较低, 且单个圆柱电池容量较小,成组需要的电池数量多,对于 BMS 系统提出了较高的要求。软包电池采用 铝塑膜封装,具有单体能量密度高、内阻小、循环寿命长、设计灵活等优点;但是壳体强度低,对成组 技术依赖性强,一致性较差。不同的二线动力电池企业有所侧重,孚能科技、捷威动力、万向 A123 采用软包电池路线;中创新航、欣旺达、瑞浦能源、塔菲尔采用方形电池路线;亿纬锂能、蜂巢能 源、国轩高科、鹏辉能源则采用了 2 种以上的电池结构。未来随着电池结构的不断演变,布局多种 结构的电池企业能够应对电池结构变化带来的影响。
差异化新技术或成为未来竞争的关键。二线电池企业除了布局常规的磷酸铁锂和三元锂电池之外, 也在围绕电池材料、电池结构、电池安全等方面进行差异化的技术布局。这种差异化的技术一方面 能够使企业持续提升动力电池的各项性能指标,使产品能够获得主流主机厂的认可,另一方面,电 池企业通过这些技术和产品能够降低成本,从而在竞争中具备较强的成本优势。
1)电池材料方面:蜂巢能源主推无钴材料技术,通过去除材料中昂贵的钴元素来降低材料成本,电 池能量密度能够达到 170Wh/kg,相比较磷酸铁锂显示出较高的性价比;国轩高科自主研发了高性能 的 LFP 正极材料,研制的磷酸铁锂软包电芯单体能量密度能够达到 210Wh/kg,计划于 2022 年量产; 中创新航已经完成了下一代 6 系高电压材料开发,产品能量密度能够达到 280Wh/kg。
2)电池结构方面:蜂巢推出了从电芯到电池包的 LCTP 技术,集成效率能够达到 77%;国轩高科推 出了 JTM(Jellyroll to Pack),该技术可以使单体到模组成组效率超过 90%,使用磷酸铁锂材料体系, 模组能量密度可以接近 200Wh/kg,系统能够达到 180Wh/kg,可以媲美 NCM523 电池包;中创新航推出 one-stop battery 技术,开发了众多原创技术,包括超薄壳壁、多维壳体成型、多功能复合封装、一体 桥接电连接、高剪切外绝缘、原位无尘装配集成等技术,使结构重量降低了 40%,零部件数量减少 了 25%,生产效率提升了 100%。捷威动力推出了“LCM 积木电池”,实现软包电池 CTP 应用,模组 的成组效率能够达到 90%以上。
3)电池安全方面:欣旺达推出了“只冒烟不起火”的动力电池包技术,通过对电芯设计、制造、模 组、BMS 再到 PACK 系统每个环节进行技术创新,将电池系统在发生热失控后也能保持在安全状态, 目前已经实现装车应用;中创新航联合广汽新能源推出了“弹匣电池”,电芯隔热舱采用航天纳米 技术,可承受 1,400℃高温,实现安全性的提升。
前瞻技术布局:高比能电池和固态电池技术或成为竞争关键
高比能量技术仍然具有市场需求。在保证安全的前提下追求更高的续航历程需要有高能量密度的电 芯。二线电池企业在高比能量电池技术方面一直在进行技术布局。孚能科技开发了一款能量密度为 330Wh/kg 的软包电池,循环能够超过 1,500 次,-20℃下仍能提供 90%的容量;亿纬锂能目前的 300Wh/kg 电池技术常温循环寿命能够达到 3,000 次以上;中创新航计划在 3 年内推出能够量产的 350Wh/kg 动力 电池产品;国轩高科开发的 811 软包电池能量密度达到 302Wh/kg,循环次数超过 1,500 次。
固态电池技术不可或缺。固态电池是未来动力电池发展的一个重要方向,各大动力电池企业纷纷在 此领域进行技术布局。固态电池根据其中固态电解质和液态电解质的相对含量可以分为半固态电池 和全固态电池。孚能科技采用半固态电池路线,常温循环 2,000 次,容量保持率 85%以上,计划于 2021 年量产;国轩高科采用半固态技术路线,能量密度能够达到 300Wh/kg、循环 1,000 次以上,计划到 2025 年后转为全固态电池,能量密度达到 400Wh/kg、循环 800 次以上;蜂巢能源计划 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。
小结:重视技术布局,规划前瞻技术
二线电池企业普遍重视技术研发,在技术资金和人员配备上都投入了较大支持。部分二线电池企业 此前有动力电池技术开发经验,在技术端具有深厚的积累,而消费类转动力电池的企业则在供应链 管理和整合上具有一定的先发优势。在技术路线选择方面,大部分的二线电池企业在三元和铁锂均 有相关产品供应,方形、圆柱、软包均有布局但是有所侧重,在电池材料、电池结构和电池安全方 面有差异化的技术布局,或成为未来的竞争关键;在前瞻技术布局方面,高比能量电池和固态电池 是未来重要的发展方向,部分二线电池企业在此方向重点布局。
3 供应体系:是否具备原材料成本和技术优势供应链管理:关键原材料国产化程度高, 掌握核心制备技术
二线电池企业供应链国产化程度较高。动力电池产业链较长,供应链不仅决定了动力电池企业能否 实现稳定生产和供应,而且决定了企业能否以可持续的具备竞争力的成本供应产品,供应链的建立 和管理是动力电池企业竞争优势的重要组成部分。对于中国的动力电池企业来说,原材料供应链国 产化能够降低企业成本,实现盈利提升。从供应链企业来看,二线电池企业在正极材料、负极材料、 隔膜、电解液四大关键原材料的供应均实现了国产化。
确保原材料供应是二线电池企业业绩增长的前提。原材料按时按需供应是电池企业正常生产的前提, 尤其是 2021 年下游新能源汽车的爆发式增长、原材料出现供不应求的情况下,一些电池企业由于原 材料成本上涨,导致公司盈利情况出现较大影响,因此原材料的控制对于企业至关重要。部分二线 电池企业通过收购原材料公司、签订长期订单或合作建厂的方式来确保原材料的供应。收购公司能 够使电池企业掌握原材料主动权,合作建厂则能够让企业从生产端控制原材料的供应,并且在成本 端具有较大优势。
大部分二线电池企业在原材料部分环节有布局。孚能科技与容百科技、杉杉股份签订正极、负极材 料采购框架协议确保公司正负极材料供应。中创新航与沧州明珠合资建设年产 10,500 万平方米湿法 锂离子电池隔膜项目。国轩高科与盐湖股份分别设立合资公司分别用于生产磷酸铁锂等正极电池材 料和储能电池、与星源材质合资建设年产 8,000 万平方米湿法动力锂电池隔膜、增资铜冠铜箔、与江 特电机签署碳酸锂供应协议。欣旺达与星源材质签署约 10 亿平方米的隔膜保供框架协议。
亿纬锂能全面布局关键原材料。金属资源方面,提前锁定格林美每年 1 万吨回收镍产品、收购有锂 资源业务的大华化工、18 亿元参与华友钴业定增;正极材料方面,与贝特瑞合资建设年产 5 万吨锂 电池高镍三元正极材料项目、与德方纳米合资建设年产 10 万吨磷酸铁锂项目;负极方面,与中科电 气合资建设年产 10 万吨负极材料一体化生产基地;隔膜方面,与恩捷合资建设年产能为 16 亿平米 湿法基膜基地;电解液方面,与新宙邦合资建设年产 2 万吨锂离子电池电解液;铜箔方面,与铜陵 华创合资建设年产 10 万吨锂电铜箔基地。亿纬锂能几乎在所有的关键原材料上进行布局,对于公司 未来的原材料供应意义重大。
部分二线电池企业掌握关键原材料技术。原材料性能直接决定动力电池的性能,因此对于关键原材 料的开发部分二线电池企业为了持续改进动力电池性能,在某些关键原材料技术上进行深度布局。 蜂巢能源开发了高性能无钴正极材料技术,能够实现降低成本同时提升能量密度,目前已经实现量 产;中创新航开发的下一代 6 系高压三元材料,在安全性能进一步提升前提下,产品能量密度达到 280Wh/kg;国轩高科开发的高性能磷酸铁锂材料,电池比能量能够达到 210Wh/kg。