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三分鐘全景掃描新能源汽車“動力電池”

這是“汽車人參考‘在頭條號的第3篇原創文章,歡迎關注和訂閱“汽車人參考”頭條號

得電池者,得天下。

——《汽車人參考》

動力電池,作為新能源汽車三大關鍵技術之一,各大車企和研究機構都不遺餘力地投入了大量資源進行研發。

筆者親身體會,無論是在企業內部,還是在企業外部之間,凡是沾有“電池”的,都是大家爭相搶奪的“香饃饃”。所謂“得電池者,得天下”,火熱程度可見一般。本期文章,筆者就為大家簡明地理一理新能源汽車動力電池,看看這塊兒肥肉究竟“肥”在哪裡 。

相比于傳統的鉛酸電池(Lead Acid)和鎳氫電池(NiMH),鋰離子電池(Li-lon)因為其比能量高(續航里程長),比功率大(加速爬坡性能好),

易實現快速充電和深度放電,壽命長等優點,是目前動力電池的主要發展方向,所以本期文章我們主要關注在鋰離子電池。

1 原理

與傳統電池類似,鋰離子電池主要由正極(含鋰化合物),負極(碳素材料),電解液,隔膜四個部分組成,我們來複習一下高中氧化還原反應的原理:

電池充電時,正極上鋰原子電離成鋰離子和電子(脫嵌),鋰離子經過電解液運動到負極,得到電子,被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中(插入);

電池放電時,嵌在負極碳層中的鋰原子,失去電子(脫插)成為鋰離子,通過電解液,又運動回正極(嵌入);

鋰離子電池的充放電過程,也就是鋰離子在正負極間不斷嵌入和脫嵌的過程,同時伴隨著等當量電子的嵌入和脫嵌。

鋰離子數量越多,其負載的電荷就越多,充放電容量就越高。

2 產業鏈

下圖展示了鋰離子電池的產業鏈:

上游主要為原材料,中游為電芯的製造以及封裝pack,最終下游產品即為鋰離子電池。

3 封裝方式

鋰離子電池封裝主要分為圓柱捲繞式(Jelly Roll)、方形層疊式(Rolled an Stacked)和方形捲繞式(Rolled and Pressed)三種方式。

三種封裝方式對應著鋰離子電池三種構型,圓柱捲繞式對應“柱狀電池”(Cylindrical),方形層疊式對應“軟包”(Soft Pouch),方形捲繞式對應“方形”(Prismatic)。

之後的文章我們會詳細探討這幾種封裝方式的不同,這裡先一筆帶過。

4 主要類型

目前,鋰離子電池主要是根據其正極採用的材料來分類的。正極材料有很多種(鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等),

我們按照市場份額以及發展趨勢將其分為三類:

三元鋰/鎳鈷錳酸鋰(NMC):代表車型豐田Prius,電芯供應商為松下Panasonic)

錳酸鋰(LMO):代表車型寶馬I3,電芯供應商為三星SDI

磷酸鐵鋰(LFP):代表車型比亞迪E6,電芯為自主研發

主要市場份額如下圖:

(Source: 乘聯會)

5 主要供應商

鋰離子電池主要供應商及市場份額如下圖:

(Source: 乘聯會)

6 成本

如下圖:

(Source: 新材料線上)

動力電池占整車成本50%,其中正負極占到動力電池成本一半左右。

7 發展趨勢

根據《節能與新能源汽車技術路線圖》,鋰離子電池未來發展趨勢如下:

電池的性能會逐漸提升,電池壽命逐漸與整車壽命趨於一致,電池成本逐年降低。

8 小結

最後,我們簡單估算一下這塊兒“蛋糕”究竟有多大。根據中汽協的預測,到2020年,我國新能源汽車銷量達到200萬量。我們簡單假設單車的平均售價在20萬左右,動力電池的成本按50%計算,那麼到2020年,從動力電池上游的原材料供應商,到中游的電芯製造,再到終端的電池供應商,將會共用這“千億級別的盛筵”。

本文簡明地闡述了鋰離子電池的概況,希望能夠為讀者帶來了一個較全面而宏觀的認識。在今後的文章中,我們會更加深入地分享動力電池的知識以及帶來我們的見解。

版權聲明:本文為《汽車人參考》原創,歡迎轉載,但請注明出處。

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“資訊碎片化的社會,更需要每篇文章精雕細琢,保證高品質的輸出,對您也是對我們的負責”

汽車人參考 Auto Refer

(Source: 乘聯會)

6 成本

如下圖:

(Source: 新材料線上)

動力電池占整車成本50%,其中正負極占到動力電池成本一半左右。

7 發展趨勢

根據《節能與新能源汽車技術路線圖》,鋰離子電池未來發展趨勢如下:

電池的性能會逐漸提升,電池壽命逐漸與整車壽命趨於一致,電池成本逐年降低。

8 小結

最後,我們簡單估算一下這塊兒“蛋糕”究竟有多大。根據中汽協的預測,到2020年,我國新能源汽車銷量達到200萬量。我們簡單假設單車的平均售價在20萬左右,動力電池的成本按50%計算,那麼到2020年,從動力電池上游的原材料供應商,到中游的電芯製造,再到終端的電池供應商,將會共用這“千億級別的盛筵”。

本文簡明地闡述了鋰離子電池的概況,希望能夠為讀者帶來了一個較全面而宏觀的認識。在今後的文章中,我們會更加深入地分享動力電池的知識以及帶來我們的見解。

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