欢迎访问锂电网(li-b.cn),锂电产业链服务全平台!
2020年11月24日   星期二    |  广告单价 |  锂电资讯
首页 > 资讯 > 分析 > 电池制约电动车,也是特斯拉、比亚迪、宁德时代们的核心

电池制约电动车,也是特斯拉、比亚迪、宁德时代们的核心

来源:锂电前沿 | 作者:wxf | 分类:分析 | 时间:2020-11-09 | 浏览:4528
文章顶部

锂电网讯:对电池的焦虑,落后的电池技术对各种前沿应用的制约,是新能源革命最大的障碍。电池技术进步到什么程度,新能源革命就推进到哪一步,一通百通,是未来新能源革命的第一推动力。电池,对于电动车和光伏,是致命的约束,根本绕不过去的那一种。

电动车要实现对燃油车的取代,从根本上要实现两个突破,第一个是摆脱对补贴的依赖,第二个是从经济性上追平燃油车。制约电动车吊打燃油车的里程焦虑问题,归根结底出在电池上。

我们以当前市场主流的两款电动车为例: 微信图片_20201109175305.jpg       这是两款今年上市的新车,一款是国内的电动车龙头,比亚迪的汉EV,另一款是世界电动车龙头,特斯拉的model 3。

首先给大家普及几个大体的概念。我们知道,一般家用的乘用车,通常油箱容量在55L左右,按照百公里8L的耗油量,大概可以跑600公里出头。电动车厂商为了实现对燃油车的无缝替代,基础目标也是充一次电,跑600公里。

为了实现这个600公里的续航里程,电动车厂商就必须在电池上下功夫。理论上你可以堆足够多的电池来实现这个目标,但我们知道,电池本身也有重量,而且还不轻,所以厂商就必须要在长里程、车重以及电池效率之间找一个平衡。这个平衡点,就是我们说的电池成组效率。

 22222.jpg

这是一个典型的动力电池系统的构成图。可以发现,电池片模块(也就是我们常说的电芯)只占其中的一部分,除此之外,还有各种杂七杂八的配件,比如冷却系统、绝缘层、接线盒、连接端子等等。电池系统容量的核心是电芯,电芯的能量密度由wh/kg来衡量,就是每公斤的电芯,能够产生多大功率的能量,kwh是我们日常说的度电,那么单体电芯能量密度170wh/kg代表的意义就是,每公斤的电芯,可以产生0.17度的能量。

我们用电池系统能量密度来衡量一辆电动车实际的能源效率。电池系统除了电芯之外,内部包含的这些电池管理系统,热管理系统,高低压回路等占据了电池系统的部分重量和内部空间,所以电池系统的能量密度都比单体电芯能量密度低。电池系统能量密度与单体电芯能量密度的比值就是电池成组效率,是衡量一个电池系统效率的核心指标。

比如我们上面的这两款车:比亚迪的汉EV,电芯能量密度是170wh/kg,组成电池组之后电池的系统能量密度就降到了140wh/kg,成组效率为82.53%;特斯拉最新的model 3 长续航版,电芯采用松下的21700电池,电芯能量密度比比亚迪汉EV采用的磷酸铁锂刀片电池近乎高一倍。

但特斯拉选择的这种三元锂电池,相对比亚迪的刀片电池,更容易发热,需要更多的散热设备,电池管理系统也更复杂,因此组合起来的电池系统能量密度快速降到161wh/kg,成组效率只有53.67%。

这两款车型,代表了当前电动车的主流配置,主要指标很接近。他们的续航里程都在600公里以上,总功率大约在77kwh,也就是77度电,电池系统都很重,比亚迪汉EV549kg,半吨多,特斯拉model 3 长续航版477kg,基本占到全车重量的四分之一。无论从节能还是从挖潜的角度出发,电池技术都必须要有大的革新。

那么动力电池技术需要做到多大的改进,才能真正踏上替代燃油车的门槛呢?目前市场公认的答案是,现有电动车的电池系统能量密度翻一倍半,从普遍的160wh/kg,到400wh/kg,才是电动车彻底取代燃油车的开始。这个指标意味着600km的续航,80度电,总重大约200kg。现在这个重量大约是450-550kg之间。

400wh/kg,是一个非常刚性的指标。一个产品最终推广开来必须要做到适者生存,核心就是成本,讲再多的理想和未来,也比不过现实的便宜真香,电动车如果迈不过性价比经济性这条线,就永远只能是个小众的玩具。如果奔着400wh/kg这个指标去,你就会发现,现在的动力电池市场,还远远谈不上竞争格局已经清晰,大家基本都在同一个起跑线上。

 33333.jpg

上图是我们从光大的报告《固态电池:抢占下一代锂电技术制高点》中截取的图,勾勒了现在的电池技术发展路径。不管你是哪种方案,理论的最高能量密度就是天堑,天资如此,你再努力也没用。

我们当下主流的电池,无论是磷酸铁锂电池,还是三元锂离子电池,都是液态电解液的锂离子电池,理论的最高能量密度就是350wh/kg,如果再加上各种电池管理系统,能够做到全系统300wh/kg,基本上就是极限。

这就好比你把弓箭做到了极致,最后面对火枪还是被秒杀,无他,这是代际的碾压。故而,最终要解决电池的能量密度问题,消灭里程焦虑,最后的方案一定是固态电池。

固态电池,大家都还在研发的路上。那么我们能实现这个指标么?能。恩格斯说过,“社会一旦有技术上的需要,则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进”。需求是最好的动力。电动车相比燃油车,有更大的空间和潜力。

4444.jpg

根据BloombergNEF的数据,在过去的10年里,电芯的能量密度基本提高了两倍。这也说明了,在强大的需求推动下,产业界的进步有多快。

数月前,特斯拉将model 3的入门版从29.18万元一下降到了24.99万元,降了4万还多。我们看好电动车取代燃油车的过程,但是这款入门车型采用的是宁德时代的磷酸铁锂电池,电池系统能量密度不会比比亚迪的刀片电池好多少,也就是140-160wh/kg左右。相对于原来降价前产品的三元锂电池配置,model 3的电池安全性略有提升,但系统能量密度还有所下降,对现有的这些电动车厂商比亚迪、小鹏等等有冲击,也会下探到传统的B级车帕萨特、雅阁、凯美瑞的市场,对他们产生一定的压制左右。

但总体来说,如果电池系统的能量密度没有大的提升,不能突破400wh/kg这个门槛,还都属于战术性的改进,格局上不会有太大的变化。后面我们会看到一个互相促进螺旋上升的过程,而电池的需求量将会呈现指数性的增长。

555.jpg

根据牛顿第一定律,“任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止”。电力需求提升,电动车性价比持续提升,倒逼动力电池进步,动力电池降本增效,储能电池性价比提升,各种应用场景纷纷进入盈亏平衡点,又提升了电力的需求。这是一个正向的完整的循环。

大工业生产的核心就是降本提效,规模效应之下,成本降低,价格下降,利润虽薄,可饼摊得大。

在工业上,任何讲长期涨价的逻辑都是有瑕疵的。比如我们对赣锋锂业这类资源性的公司的长期成长性是有怀疑的,因为一个行业要想长期持久的增长,原材料一定不能成为一个约束。为什么半导体行业是在硅的基础上做大的,就是因为沙子到处都有,不存在任何稀缺的可能。

我们花了这么多时间来思考未来能源革命的路径,但是预言归预言,投资归投资,即使你看对了方向,也不一定选对。新能源革命会彻底改变这个社会,但这种高技术行业,按照易方达的基金经理萧楠的说法,商业模式非常不友好。

这种商业模式属于“自我燃烧,燃烧自己,照亮别人。这样的公司很累,他们要花很多钱去投固定资产,去投研发,他们把所有节省出来的效率都送给了自己的客户,因为如果不这样做,自己就面临着淘汰,被客户抛弃。”


分享到:

合作机构: ofweek锂电网 | 电池在线网 | 亚太电池展 | 巨典展览 | 德泰中研 | 振威展览 | 亚化咨询 | 知行锂电 | 高工锂电 | 深圳市电源技术学会

关于我们 | 联系方式 | 免责声明 | 人才招聘

版权所有 copyright © 锂电网(li-b.cn) | 粤ICP备18158530号


扫码关注微信
获取更多商机
×