中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全球動(dòng)力電池企業(yè)當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀

1.1.電池形態(tài)：形態(tài)各異，各有優(yōu)勢(shì)

LG化學(xué)和SKI：在動(dòng)力電池在封裝方面，都采用疊片式軟包設(shè)計(jì)。軟包鋰電池與圓柱、方形電池之間的最大區(qū)別之處在于鋁塑膜，這是軟包鋰電池比較關(guān)鍵、技術(shù)難度較高的一個(gè)環(huán)節(jié)。軟包電池主要有安全性能好（軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時(shí)，軟包電池一般會(huì)鼓氣裂開，不會(huì)爆炸）、重量輕（軟包電池重量較同等容量鋁殼鋰電池輕10%-20%）、內(nèi)阻小、循環(huán)性能好、設(shè)計(jì)靈活（外形可變?nèi)我庑螤睿梢愿?，可根?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號(hào)）等諸多優(yōu)點(diǎn)。軟包電池的缺點(diǎn)主要是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液，技術(shù)門檻高。
松下動(dòng)力電池：采用的是NCA正極材料，由于NCA正極材料在充放電過程中容易產(chǎn)氣的特性，電芯封裝以圓柱為主。圓柱形電池的優(yōu)點(diǎn)主要有生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品良率高，有如18650、21700等統(tǒng)一規(guī)格型號(hào)，整體成本有優(yōu)勢(shì)。然而圓柱形電池缺點(diǎn)也比較明顯，NCA圓柱形電池由于安全性較差，需要配備非常好的熱管理系統(tǒng)，模組以及PACK集成難度大，能量密度利用率較低。另外，除了供應(yīng)特斯拉的圓柱形電池外，松下還給其它車企供應(yīng)方形電池，主要配套HV/PHV車型，對(duì)于HV/PHV車型，主要向高輸出功率/高容量進(jìn)行突破，對(duì)于BEV車型，則向高能量密度進(jìn)行突破。

1.2.化學(xué)體系：高鎳三元，大勢(shì)所趨

LG化學(xué)：目前軟包動(dòng)力電池主要以正極采用NCM622摻雜LMO、負(fù)極采用石墨、涂覆隔膜的化學(xué)體系，以后正極材料會(huì)發(fā)展為712體系。NCM811體系的電池主要以圓柱為主，用于電動(dòng)巴士上。

三星SDI：目前的動(dòng)力電池同樣以正極NCM622+石墨負(fù)極的化學(xué)體系為主，也量產(chǎn)NCA+LMO的正極材料，目前三星SDI的單體鋰離子電池產(chǎn)品系列比較齊全，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品包括高能量的BEV(純電動(dòng))60Ah、94Ah電池，PHEV(插電式混合電動(dòng)車)26Ah、37Ah電池(26Ah會(huì)逐漸被37Ah取代)，HEV(混合電動(dòng)車)5.2Ah、5.9Ah電池，以及與超級(jí)電容器結(jié)合應(yīng)用于低壓系統(tǒng)(LVS，lowvoltagesystem)的高功率電池(4.0Ah、11Ah)。

1.3.成組效率：方形最優(yōu)，圓柱最難

LG化學(xué)與SKI：目前軟包電池雖然單體能量密度比方形電芯高，但是在成組效率方面較低，目前能量密度轉(zhuǎn)化率預(yù)計(jì)在80%左右。

三星SDI與CATL：電芯由于采用的是方形電芯形態(tài)，成組效率較高，電芯至模組最高的能量密度轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)90%。

1.4.能量密度：松下領(lǐng)跑，三星較慢

LG化學(xué)：電芯能量密度在250Wh/kg左右，體積能量密度在530Wh/L左右，可以滿足整車400km的續(xù)航里程需求。

三星SDI：在能量密度的提升上，和國內(nèi)通用的以Wh/kg所不同，所采用的標(biāo)準(zhǔn)是Wh/L，三星認(rèn)為對(duì)于乘用車來講，Wh/L其實(shí)意義更重要。目前，三星的第3代動(dòng)力電池能量密度是在550Wh/L，相當(dāng)于210-230Wh/kg，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

2、全球動(dòng)力電池企業(yè)未來技術(shù)規(guī)劃

2.1.電池技術(shù)的發(fā)展路徑

LG化學(xué)：LG電芯依然為軟包形態(tài)，在長度上會(huì)根據(jù)整車需求考慮加長，主要有兩個(gè)好處：提供電芯到模組的能量密度轉(zhuǎn)化率，提到能量密度（上升約13%）。模組形式采用VDA模組和長模組形式，減去散熱鋁板采用軟包邊緣導(dǎo)熱膠形式，提升散熱性能，簡化模組結(jié)構(gòu)，改善電芯至模組的能量密度轉(zhuǎn)化率，提升模組能量密度。2020-2022年單體能量密度將達(dá)到300Wh/kg，體積能量密度將達(dá)到700Wh/L，可以滿足整車500km的續(xù)航里程需求。2023-2024年能量密度將達(dá)330Wh/kg，可以滿足整車600km的續(xù)航里程需求。

三星SDI：下一代3.5代產(chǎn)品能量密度可以達(dá)到630Wh/L，預(yù)計(jì)在2019年量產(chǎn)。同時(shí)，三星還在加大力度研發(fā)第4代電池，能量密度可以達(dá)到700Wh/L，相當(dāng)于270-280Wh/kg，預(yù)計(jì)2021~2022年左右量產(chǎn)，此后第5代電池會(huì)達(dá)到800Wh/L相當(dāng)于300Wh/kg，這個(gè)產(chǎn)品會(huì)在2023年以后量產(chǎn)。300Wh/kg已經(jīng)是鋰電池儲(chǔ)能的能量密度極限，2023-2025年就需要通過變革電池創(chuàng)新來進(jìn)一步提升，目前，三星也在做新型電池的基礎(chǔ)研發(fā)，樣品可以做出來，但距離產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)還比較遠(yuǎn)：在2015年，三星SDI的全固態(tài)電池試制樣品已經(jīng)可以達(dá)到300Wh/kg(采用硫化物類的固態(tài)電解質(zhì))，至于鋰金屬電池、鋰空氣電池，三星SDI現(xiàn)在只是實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，真正應(yīng)用可能要10年之后，屆時(shí)能量密度有望達(dá)到900Wh/kg，一次充電可行駛700km的目標(biāo)。

2.2.材料體系的發(fā)展趨勢(shì)

LG化學(xué)未來從622做到70％的鎳，10％的鈷和20％的錳以達(dá)到712。而NCMA是LG的一個(gè)中長期目標(biāo)，通過向NCM添加氧化鋁，使鎳含量接近90％，鈷含量低于10%。目前的情況是622軟包電芯正在量產(chǎn)，712型正在積極開發(fā)，會(huì)在兩到三年內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。NCM811正極材料更適用于圓柱電池，會(huì)大量生產(chǎn)用于電動(dòng)公交車，第三代電池主要的發(fā)展方向是增加能量密度（增加鎳含量），降低成本（減少鈷含量）和提高充電性能（引入人造石墨負(fù)極）。

三星SDI未來采用NCA材料，因?yàn)殇囯x子在循環(huán)往復(fù)的使用過程中，容易在NCA表面形成一些殘留，會(huì)影響它的使用壽命。三星SDI通過在NCA表面做一層金屬的涂布，減少殘留，提高它的使用壽命。