看未来五年 谁是下一代电池王者

新能源汽车的发展是一项系统工程，包括整车的前瞻性研发、“三电”核心技术、轻量化、智能化等诸多方面，但最基本、最重要的是电池技术的突破，这是解决里程焦虑等诸多问题的关键因素，电动汽车的高成本和性能改进。因此，电池行业应该走在整个新能源汽车行业创新的前沿。未来五年，也就是2023年左右，动力电池产品的研发落地和工艺研究能走多远，值得我们认真研究。一是动力电池核心技术创新始于我国新能源汽车的推广示范，逐步形成磷酸亚铁锂的主体地位。从2010年到2015年，三元锂后来居上。2015年新能源汽车市场，三元锂和磷酸铁锂电池的匹配比例仍为“37-37”，2016年为“46-60”，已接近2017年的水平。2018年上半年，三元锂已经开始赶超。动力电池从磷酸亚铁锂向锂三元路线的转移并非一蹴而就。如下图所示，在中国快速转型之前，外国电池企业已经在电池化学系统方面做出了一些改变。它之所以给我们“像春天的大风，在夜里刮起来”的感觉，是因为我们长期坚持磷酸亚铁锂的路线。2016年后，普遍转向三元锂电池的开发，一下子跟上了日本和韩国的技术路径。国外典型企业电池化学体系的演变目前，我国的三元材料动力电池体系为锰酸镍钴锂（NCM）。镍可以提高材料的能量密度。根据三种过渡金属离子的比例不同，可分为低镍的NCM424、NCM333和NCM523，以及高镍的NCM622和NCM811。其工业化过程主要是从低镍的NCM333和523到高镍的622和811。对于整车来说，动力电池有四个关键问题需要突破：● 电池价格：随着新能源汽车补贴的持续下降，未来电池价格需要继续下降。分阶段，2021年初，电池价格需要降至0.7元/Wh，约100美元/kWh；到2023年，它将进一步降低到6毛/千瓦时，约80美元/千瓦时。● 电池寿命：现有NCM523系统的寿命约为8至10年。如果大量使用，它会磨损得更快。预计寿命将延长至10年。● 电池安全性：要提高电池的安全性，改进方法是逐步优化电解质配方和隔膜等关键因素，这需要更原始的安全机制。● 电池能量密度：补贴政策每年都会为电池能量密度设定新的基线，国家还制定了《汽车行业中长期发展规划》，到2020年实现300Wh/kg的电池能量密度。我们专注于电池比能量对电动汽车发展的影响。目前，纯电动汽车的主要平台规划可以分为以下几个等级。电池负载通常从40kWh开始。仅仅增加电池以获得更长的巡航里程是不够的。电池本身体积和重量都很大，堆积得越多，能耗就会增加，电池寿命就会缩短。2020年动力电池规划车型为NEDC紧凑型轿车、SUV40-50kWh350-400km中型轿车、紧凑型SUV60-70kWh400-500km紧凑型SUV、轿车90-100kWh500-600km跑车和大型SUV110-120kWh>；

600公里制表：汽车之家行业评论员目前主流的电池系统能量密度在140千瓦时/千克到160千瓦时/公斤之间，巡航里程设计普遍达到了350-400公里。国内高端电动汽车的计划是在2020年左右通过优化电池设计，将续航里程提高到500公里。目前，国外的大众MEB平台、宝马的iNext系列和梅赛德斯-奔驰的EQ系列都规划了不同的能量密度，通过控制电池总负载来选择。从主流电池制造商的进展来看，产品迭代速度也可以分为激进路线和和平路线，在满足安全和寿命指标的同时，要综合考虑能量密度的提高。对于制造相同尺寸的电池，电池的瓦时越高，每瓦时的制造成本就越低。根据制造层面环境控制的要求，短期内还有一个生产线改造的过程。提高国内外主流电池能量密度的路线目前，圆柱形动力电池已率先实现高镍产品的量产，方形和软袋电池的突破指日可待。预计2019年行业将迎来高镍产品量产的普遍突破。在其他类型的电力技术突破之前，高镍三元阴极产品的生命周期预计至少需要五年。第二，固态电池的应用还有多远？根据主流电池供应商的反馈，未来五年电池层面的技术研发可能会更快，但为了满足车辆的要求，实际应用的迭代速度实际上并没有我们想象的那么快。因此，一些汽车公司一直在尝试固态电池来跨越式地解决这个问题。前段时间，大众汽车宣布将向QuantumScape投资约1亿美元，目标是在2025年开发并拥有大规模生产的固态电池。大众汽车多年前就开始关注QuantumScape。2014年12月，大众汽车已经持有后者5%的股份，而今天的1亿美元是一项新的投资，这也表明大众汽车对后者技术实现的可能性更加确定。在日本，日本政府、日本电池制造商以及本田、日产和丰田将共同开发固态锂离子电池。然而，根据几位大人物的说法，时间节点将在2025年之后。日产研究与高级工程高级副总裁Takao Asami在接受采访时表示，在2025年之前，固态电池技术对于电动汽车来说并不完美，障碍包括成本和生产难度，目前仍处于初步研究阶段。丰田董事长内山武也表示：“我们正在努力研究。如果我们想大规模生产，还有一些问题没有解决。”这也表明固态电池需要由内部和外部的创新公司在研发层面解决，短期内无法使用。汽车公司对固态电池的投资面临着成本和生产技术等许多实际问题。平心而论，动力电池的电池核心技术在过去五年中每年都在逐步提高，但考虑到需要支持整个电动汽车的快速普及，电池核心层面的创新速度可能不如我们的预期。总的来说，仅仅在2020年实现300Wh/kg的目标就足够了。问题是，实现这一目标是否意味着它可以用于电动汽车？答案还不确定。汽车动力电池是一个系统工程，满足特定的能量要求只是条件之一，其他财产（充放电率、功率、寿命、安全性等）也非常重要。在实现高比能目标的基础上，还需要更多的时间和精力来综合开发和提高其他性能指标。新能源汽车的发展是一项系统工程，包括整车的前瞻性研发、“三电”核心技术、轻量化、智能化等诸多方面，但最基本、最重要的是电池技术的突破，这是解决里程焦虑等诸多问题的关键因素，电动汽车的高成本和性能改进……

因此，电池行业应该处于整个新能源汽车行业创新的前沿。未来五年，也就是2023年左右，动力电池产品的研发落地和工艺研究能走多远，值得我们认真研究。一是动力电池核心技术创新始于我国新能源汽车的推广示范，逐步形成磷酸亚铁锂的主体地位。从2010年到2015年，三元锂后来居上。2015年新能源汽车市场，三元锂和磷酸铁锂电池的匹配比例仍为“37-37”，2016年为“46-60”，已接近2017年的水平。2018年上半年，三元锂已经开始赶超。动力电池从磷酸亚铁锂向锂三元路线的转移并非一蹴而就。如下图所示，在中国快速转型之前，外国电池企业已经在电池化学系统方面做出了一些改变。它之所以给我们“像春天的大风，在夜里刮起来”的感觉，是因为我们长期坚持磷酸亚铁锂的路线。2016年后，普遍转向三元锂电池的开发，一下子跟上了日本和韩国的技术路径。国外典型企业电池化学体系的演变目前，我国的三元材料动力电池体系为锰酸镍钴锂（NCM）。镍可以提高材料的能量密度。根据三种过渡金属离子的比例不同，可分为低镍的NCM424、NCM333和NCM523，以及高镍的NCM622和NCM811。其工业化过程主要是从低镍的NCM333和523到高镍的622和811。对于整车来说，动力电池有四个关键问题需要突破：● 电池价格：随着新能源汽车补贴的持续下降，未来电池价格需要继续下降。分阶段，2021年初，电池价格需要降至0.7元/Wh，约100美元/kWh；到2023年，它将进一步降低到6毛/千瓦时，约80美元/千瓦时。● 电池寿命：现有NCM523系统的寿命约为8至10年。如果大量使用，它会磨损得更快。预计寿命将延长至10年。● 电池安全性：要提高电池的安全性，改进方法是逐步优化电解质配方和隔膜等关键因素，这需要更原始的安全机制。● 电池能量密度：补贴政策每年都会为电池能量密度设定新的基线，国家还制定了《汽车行业中长期发展规划》，到2020年实现300Wh/kg的电池能量密度。我们专注于电池比能量对电动汽车发展的影响。目前，纯电动汽车的主要平台规划可以分为以下几个等级。电池负载通常从40kWh开始。仅仅增加电池以获得更长的巡航里程是不够的。电池本身体积和重量都很大，堆积得越多，能耗就会增加，电池寿命就会缩短。2020年动力电池规划车型为NEDC紧凑型轿车、SUV40-50kWh350-400km中型轿车、紧凑型SUV60-70kWh400-500km紧凑型SUV、轿车90-100kWh500-600km跑车和大型SUV110-120kWh>；

600公里制表：汽车之家行业评论员目前主流的电池系统能量密度在140千瓦时/千克到160千瓦时/公斤之间，巡航里程设计普遍达到了350-400公里。国内高端电动汽车的计划是在2020年左右通过优化电池设计，将续航里程提高到500公里。目前，国外的大众MEB平台、宝马的iNext系列和梅赛德斯-奔驰的EQ系列都规划了不同的能量密度，通过控制电池总负载来选择。从主流电池制造商的进展来看，产品迭代速度也可以分为激进路线和和平路线，在满足安全和寿命指标的同时，要综合考虑能量密度的提高。对于制造相同尺寸的电池，电池的瓦时越高，每瓦时的制造成本就越低。根据制造层面环境控制的要求，短期内还有一个生产线改造的过程。提高国内外主流电池能量密度的路线目前，圆柱形动力电池已率先实现高镍产品的量产，方形和软袋电池的突破指日可待。预计2019年行业将迎来高镍产品量产的普遍突破。在其他类型的电力技术突破之前，高镍三元阴极产品的生命周期预计至少需要五年。第二，固态电池的应用还有多远？根据主流电池供应商的反馈，未来五年电池层面的技术研发可能会更快，但为了满足车辆的要求，实际应用的迭代速度实际上并没有我们想象的那么快。因此，一些汽车公司一直在尝试固态电池来跨越式地解决这个问题。前段时间，大众汽车宣布将向QuantumScape投资约1亿美元，目标是在2025年开发并拥有大规模生产的固态电池。大众汽车多年前就开始关注QuantumScape。2014年12月，大众汽车已经持有后者5%的股份，而今天的1亿美元是一项新的投资，这也表明大众汽车对后者技术实现的可能性更加确定。在日本，日本政府、日本电池制造商以及本田、日产和丰田将共同开发固态锂离子电池。然而，根据几位大人物的说法，时间节点将在2025年之后。日产研究与高级工程高级副总裁Takao Asami在接受采访时表示，在2025年之前，固态电池技术对于电动汽车来说并不完美，障碍包括成本和生产难度，目前仍处于初步研究阶段。丰田董事长内山武也表示：“我们正在努力研究。如果我们想大规模生产，还有一些问题没有解决。”这也表明固态电池需要由内部和外部的创新公司在研发层面解决，短期内无法使用。汽车公司对固态电池的投资面临着成本和生产技术等许多实际问题。平心而论，动力电池的电池核心技术在过去五年中每年都在逐步提高，但考虑到需要支持整个电动汽车的快速普及，电池核心层面的创新速度可能不如我们的预期。总的来说，仅仅在2020年实现300Wh/kg的目标就足够了。问题是，实现这一目标是否意味着它可以用于电动汽车？答案还不确定。汽车动力电池是一个系统工程，满足特定的能量要求只是条件之一，其他财产（充放电率、功率、寿命、安全性等）也非常重要。在实现高比能目标的基础上，还需要更多的时间和精力来综合开发和提高其他性能指标。

标签：大众丰田日产本田奔驰

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