軟包電池的進階之路
時間:2018-08-15 16:43來源:電池中國 作者:綜合報道
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7月份是新補貼政策實施后首批上路的新能源汽車的裝機量。據(jù)行業(yè)機構統(tǒng)計，7月電池裝機量前十企業(yè)中，軟包企業(yè)竟然占據(jù)了4位。孚能、捷威動力、卡耐、北京國能都赫然在列，這四家都是動力軟包電池企業(yè)，且都迎來了裝機量上漲。市場集中度不斷上漲的當下，軟包電池和軟包電池企業(yè)，或?qū)⒛軌虺蔀槠凭郑淖儸F(xiàn)狀的契機。
軟包基礎知識
目前主流的商業(yè)化鋰離子電池按封裝形式不同主要分為三類：軟包、方形和圓柱。軟包鋰電池內(nèi)部組成(正極、負極、隔膜、電解液)與方形、圓柱鋰電池的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包電池采用鋁塑復合膜作為外殼，方形和圓柱電池采用金屬材料作為外殼。
圓柱、方形、軟包電池的外觀及內(nèi)部結構示意圖
軟包電池與方形、圓柱電池的外殼材料不同，決定了其封裝方式也不同。軟包電芯采用的是熱封裝，而金屬外殼電池一般采用焊接(激光焊)進行密封。
軟包電池采用熱封裝的原因是其使用了鋁塑包裝膜材料，通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。
鋁塑復合膜外觀及內(nèi)部結構示意圖
軟包鋰離子電芯主要包括：鋁塑膜成型、頂封與側封、注液與預封、化成與整形、排氣與二封、裁邊與折邊。
軟包電池主要工序示意圖
軟包電池由于其特定的包裝材料和結構，具有下面一系列優(yōu)勢：
1)安全性好：軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝，在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池一般先鼓氣，或者從封口處裂開釋放能量，而金屬殼電芯則較容易產(chǎn)生較大的內(nèi)壓而發(fā)生爆炸。
2)比能量高：軟包電池重量較同等容量的鋼殼電池輕40%，較鋁殼電池輕20%，因此具有較高的質(zhì)量比能量;軟包電池較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%，體積比能量也比較高。
3)電化學性能良好、壽命長：軟包電池的內(nèi)阻較小，可以極大的降低電池的自耗電;此外軟包電池的循環(huán)壽命更長。
4)設計靈活：軟包電池的尺寸以及形狀可根據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。軟包電池的不足之處：一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液和脹氣，且在成組過程中需要額外的殼體，PACK工藝復雜程度高。
市場趨勢：滲透率有望加速
隨著新能源汽車新補貼政策的出臺，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項重要考核指標。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)專家預計，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升。
近日，浙江遨優(yōu)動力系統(tǒng)有限公司(以下簡稱“遨優(yōu)動力”)260Wh/kg三元軟包鋰電池順利通過國家強檢認證。
此次遨優(yōu)動力通過國家強檢的260Wh/kg鋰電池正極材料采用三元材料，負極材料為石墨，電解液為LiPF6，單體蓄電池額定容量達82Ah，額定電壓3.65V，蓄電池模塊額定電壓為18.25V。應用車型為純電動乘用車和純電動商用車。
由遨優(yōu)動力生產(chǎn)并提供配套的全球首款富鋰錳基軟包電池。據(jù)悉，此款軟包電池單體能量密度達260Wh/kg，已經(jīng)通過國家強檢認證。遨優(yōu)動力銷售總監(jiān)毛小方向表示，遨優(yōu)動力十分看好富鋰錳基軟包電池在新能源汽車市場的應用前景。
據(jù)遨優(yōu)動力總經(jīng)理陳光森介紹，富鋰錳主要為錳酸鋰和三元的共用體，它可以做到鈷、鎳含量僅為三元鋰離子電池的1/3左右，甚至可以做到不含鈷，成本與錳酸鋰接近。同時，富鋰錳克容量可達300mAh/g，遠高于三元和錳酸鋰。此外，富鋰錳在安全性方面也優(yōu)于三元鋰離子電池。
15家鋰電巨頭爭先恐后布局
國外的雪佛蘭Volt、Bolt，日產(chǎn)Leaf，福特(Focus、Fusion)等高端車型紛紛采取軟包電池技術路線。國際動力電池供應商四大巨頭中的AESC、LG化學也都主打軟包電池。國內(nèi)采用軟包電池的車企車型代表有北汽新能源EV200、奇瑞eQ、東風日產(chǎn)晨風等，2017年銷量前六名的車企有四家在部分或全部車型中使用軟包電池。
面對巨大的市場需求，國內(nèi)動力電池企業(yè)紛紛布局軟包電池。根據(jù)對國內(nèi)50家主流動力電池企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，布局軟包電池的企業(yè)數(shù)量達到29家，遠高于方形和圓柱電池。目前，孚能科技、天能電池、捷威動力、萬向A123、力神電池、超威創(chuàng)元、微宏動力、桑頓新能源、天勁股份、妙盛動力等在軟包動力電池領域具有領先優(yōu)勢。在2017年新能源乘用車動力電池裝機量排名中，孚能科技、天能電池、捷威動力等三元軟包動力電池供應商名列前10。
1、遨優(yōu)動力專注富鋰錳動力電池，且通過國家強檢
目前，遨優(yōu)動力量產(chǎn)三元軟包電芯的能量密度為260Wh/kg，系統(tǒng)能量密度達到160.9Wh/kg，產(chǎn)品應用于純電動乘用車和純電動商用車，主要合作客戶是東風。而磷酸鐵鋰的系統(tǒng)能量密度達到140Wh/kg。
2、捷威動力將產(chǎn)品目標瞄準純電動乘用車市場
目前，捷威動力量產(chǎn)的三元軟包電池單體比能量已達245Wh/kg，260Wh/kg單體電池也完成B樣開發(fā)，公司預計2020年軟包電池單體比能量可達300Wh/kg。
3、萬向123預計2019年底量產(chǎn)高鎳811
目前，萬向123主要生產(chǎn)軟包電池分為三元和磷酸鐵鋰，共計產(chǎn)能為4GWh。其中量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為260wh/kg，磷酸鐵鋰電芯則達到了160wh/kg。而58Ah高鎳811電芯已基本完成技術儲備，能量密度為280Wh/kg，預計在2019年的第四季度量產(chǎn)。
4、億緯鋰能軟包技術突破進展如火如荼
量產(chǎn)的軟包三元電芯能量密度達到240Wh/kg以上，系統(tǒng)能量密度達到160Wh/kg。電池包平均能量密度可達到150Wh/Kg；放電倍率最多可達到4C，電池容量仍接近100%；單體電芯循環(huán)壽命最高可達2500次以上。
5、遠東福斯特（603806）(蘇州)重點關注軟包電池路線
遠東福斯特(江蘇)決定將年產(chǎn)12GWh鋰電項目重點布局軟包路線，在電芯研發(fā)方面，能量密度達到220WH/kg，電池系統(tǒng)能量密度達到140Wh/kg。
6、桑頓新能源啟動三期項目，量產(chǎn)高能量密度電池
桑頓新能源的三期鋰電池工廠于7月2日投產(chǎn)，共建十條全自動化生產(chǎn)線，規(guī)劃年產(chǎn)能為5GWh，同時總產(chǎn)能達到9GWh規(guī)模。該項目量產(chǎn)260wh/kg三元軟包電芯，電池系統(tǒng)能量密度達到170Wh/kg。
7、天勁股份致力于軟包研發(fā)，擴產(chǎn)進行中
已量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度超250Wh/kg，系統(tǒng)能量密度已達到150-160Wh/kg。目前，天勁動力已擁有1GWh以上產(chǎn)能，去年在建佛山順德項目產(chǎn)能為6GWh，該項目產(chǎn)能提升和產(chǎn)線自動化升級后，預計今年年底年產(chǎn)能將達到8GWh。
8、國能電池計劃續(xù)駛里程400公里以上的三元電池方案
目前，國能電池量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為230wh/kg，系統(tǒng)能量密度達到150wh/kg。據(jù)悉，國能電池不僅在技術上突破三元軟包電芯達260Wh/kg，還將計劃在8月份進行投產(chǎn)。
9、微宏動力將逐步試水出租車等乘用車市場
微宏動力已量產(chǎn)的三代快充電池中，MpCO錳酸鋰電池其電芯能量密度已達到220Wh/kg，仍具備15-20分鐘充滿電的能力，并具備長循環(huán)壽命。目前，微宏動力總產(chǎn)能達到4GWh，2017年已啟動的三期項目預計新增產(chǎn)能11GWh。
10、孚能科技每一代技術都提前多年布局
今年孚能科技主推量產(chǎn)的三元軟包電池單體能量密度為240Wh/Kg，系統(tǒng)能量密度可達140wh/kg，而單體能量密度270Wh/kg的軟包電池已經(jīng)測試中。
11、中信國安(盟固利)10GWh總產(chǎn)能全為軟包電池
盟固利產(chǎn)品以軟包電池為主，已量產(chǎn)的622型三元軟包電池，其單體能量密度為250wh/kg，系統(tǒng)能量密度達到140wh/kg。預計8月份天津新產(chǎn)線建成投產(chǎn)之后，公司的總產(chǎn)能將達到2Gwh。同時，盟固利天津基地二期工程正在有序推進，計劃全部生產(chǎn)軟包電池，到2020年總產(chǎn)能將達到10GWh。
12、妙盛動力規(guī)劃的鋰電池年產(chǎn)能將達到13GWh
妙盛動力是致力于軟包的研發(fā)和生產(chǎn)，現(xiàn)階段產(chǎn)品已軟包電池為主。其中量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度達到250Wh/kg，系統(tǒng)能量密度161Wh/kg。
13、卡耐新能源快速擴張軟包電池總產(chǎn)能
已量產(chǎn)的三元軟包電芯能量密度為220WH/KG，今年計劃量產(chǎn)產(chǎn)品能量密度達到250Wh/kg。預計今年年底產(chǎn)能釋放后，總產(chǎn)能為6GWh。
14、國軒高科計劃年底投產(chǎn)三元軟包
已開發(fā)出三元811軟包電芯能量密度到達302Wh/kg，計劃下半年開始建設小型產(chǎn)線。目前，該產(chǎn)線建設進展順利，國軒高科（002074）計劃2019年小批量配套供應。
15、寧德時代的軟包電池或?qū)⑹呛Ｍ鈽I(yè)務主力產(chǎn)品
目前，寧德時代（300750）正加強在軟包電池方面的研發(fā)力度，預計2019年將達到270Wh/KG。
三元動力軟包能量密度相比去年明顯提升
去年三元軟包電池企業(yè)批量供貨電芯單體比能量在180—210wh/kg，系統(tǒng)能量密度130-150wh/kg；今年批量供貨的三元軟包電芯單體比能量最低210wh/kg左右，個別企業(yè)單體比能量260wh/kg的電芯產(chǎn)品已經(jīng)達到量產(chǎn)水平，系統(tǒng)能量密度輕松過140wh/kg，甚至達到160-180wh/kg。
軟包電池的阿喀琉斯之踵
不過話說回來，任何事物都具有兩面性，軟包動力電池也并非完美無缺，在其生產(chǎn)和使用過程中也面臨著諸多問題，甚至制約著軟包動力電池的市場化大規(guī)模應用。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，軟包電池的弊端主要有以下三點：
第一是標準化和成本的問題，由于軟包電池具有非常多的型號，因此在中后段的自動化程度不如圓柱電池生產(chǎn)線上的自動化，這使得軟包電池無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，導致生產(chǎn)效率低下、成本高。
第二是高端鋁塑膜嚴重依賴進口，目前國內(nèi)的軟包動力電池所使用的高端鋁塑膜依舊依賴進口，造成了軟包電池成本高昂，鋁塑膜國產(chǎn)化成為了軟包電池能否在電動汽車領域大規(guī)模應用的關鍵因素之一。
進口鋁塑膜導致軟包電池成本難降
第三是一致性的難題，就目前而言，軟包電池的安全性相比硬殼和圓柱形電池相對而言更穩(wěn)定，但是一致性問題仍然突出，這是由于軟包動力電池在生產(chǎn)過程中自動化的程度比較低，造成電池的一致性較差，在動力電池充放電過程中安全性降低、易產(chǎn)生脹氣等問題。
(責任編輯：王杰)
文章標簽：
軟包電池
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