鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2018次 | 2021年12月03日
三星SDI/LG/松下電池技術(shù)比較 方形/軟包/圓柱誰做贏家?
在全球十大鋰離子電池公司中,日本有兩家,韓國有兩家,剩下全部是我國公司,其中比亞迪是我國的龍頭。據(jù)悉,日本的松下和索尼占了全球16.7%的銷售額,韓國的LG化學(xué)和三星SDI占了22.5%,其余的絕大多數(shù)由我國生產(chǎn)。
根據(jù)BloombergNewEnergyFinace的統(tǒng)計(jì),2017年第一季度,全球鋰離子電池出貨量(僅為混合動力汽車和純電動汽車用電池)為5273MWh,其中松下占比最多,為42%。2016年全球主流新能源汽車采用的正極材料重要有三元NCM、改性NCM、三元NCA、改性LMO等,主流的電池供應(yīng)商有松下、三星SDI、LG化學(xué)等。汽車公司與鋰電廠商的合作日益密切,綁定關(guān)系逐漸成型。鋰離子電池行業(yè)龍頭公司擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃明確。在市場及各國政策的雙重驅(qū)動下,一線動力鋰離子電池廠商持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)。
松下:長期積淀,圓柱形電池領(lǐng)先者
松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社創(chuàng)建于1918年,于1994年開始研發(fā)可充電鋰離子電池。1998年松下開始量產(chǎn)筆記本電腦專用的圓柱形鋰離子電池,并建成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的鋰離子電池生產(chǎn)線。2008年十一月,松下宣布與三洋電機(jī)合并,一躍成為全球最大的鋰離子電池供應(yīng)商。隨著新能源汽車的興起,松下動力鋰離子電池業(yè)務(wù)營業(yè)收入快速上升,2016年達(dá)18億美元,同比增速約為50%,2016年動力鋰離子電池出貨量約為9.8GWh,同比增速56%。
松下動力鋰離子電池業(yè)務(wù)營業(yè)收入變化情況
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
松下動力鋰離子電池出貨量變化情況
2008年,松下與特斯拉首次展開合作,18650鈷酸鋰離子電池被特斯拉首款車型Roadster采納。自此,松下與特斯拉一直保持良好的合作關(guān)系,成為特斯拉最重要的動力鋰離子電池供應(yīng)商。2014年,松下宣布與特斯拉合資共建超級電池廠Gigafactory,兩者關(guān)系更進(jìn)一步。除了特斯拉,松下與大眾、福特等諸多廠商也存在合作關(guān)系,其客戶分布在歐美,集中在美國。
松下動力鋰離子電池正極使用的是高鎳三元材料,電芯封裝以圓柱形為主。圓柱的優(yōu)點(diǎn)包括生產(chǎn)工藝成熟,產(chǎn)品良率高,有如18650、21700等統(tǒng)一規(guī)格型號,整體成本有優(yōu)勢。同時(shí),其缺點(diǎn)也比較明顯,圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝,會比較重,比能量相對較低。
目前,松下絕大部分動力鋰離子電池供給特斯拉。ModelS和ModelX使用的是18650圓柱形電池,最新一代18650電池正極采用NCA材料,負(fù)極使用硅碳復(fù)合材料,單體能量密度可達(dá)250Wh/kg。Model3使用的21700圓柱形電池,單體能量密度提高到340Wh/kg,是目前市面上單體能量密度最高的電池。
松下18650鈷酸鋰離子電池
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
松下動力鋰離子電池廠重要分布在日本、美國、我國。目前,Model3和ModelX的電池均在日本廠生產(chǎn)。2014年六月松下與特斯拉合資建造的超級廠Gigafactory破土動工。Gigafactory廠生產(chǎn)的是圓柱形21700電芯,該電芯將會用在特斯拉能源存儲產(chǎn)品和Model3轎車中。
今年一月五日,特斯拉表示,Gigafactory廠已經(jīng)開始批量生產(chǎn)鋰離子電池。此外,松下在我國大連和蘇州各建立了一個(gè)廠,大連廠生產(chǎn)方形電池,計(jì)劃完全建成后電池產(chǎn)量可供20萬輛電動汽車使用,目前一期工程已投產(chǎn)。蘇州廠為松下與蘇州捷新的合資廠,生產(chǎn)18650圓柱形電池,預(yù)計(jì)今年下半年投產(chǎn),2017年產(chǎn)量可達(dá)1億支。
LG化學(xué):揚(yáng)長避短,打造軟包龍頭公司
LG化學(xué)隸屬于韓國三大集團(tuán)之—LG集團(tuán),自1947年成立以來在半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,LG化學(xué)通過不斷的革新和研究開發(fā)活動,成長為領(lǐng)導(dǎo)韓國化學(xué)工業(yè)的韓國最大的綜合化學(xué)公司。
1998年,LG化學(xué)正式開始研發(fā)鋰離子電池,憑借自身數(shù)十年材料生產(chǎn)研發(fā)相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),LG化學(xué)在開發(fā)鋰離子電池的時(shí)候有產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的優(yōu)勢,可以將正負(fù)極材料、隔離膜等方面都有獨(dú)到的技術(shù),第一時(shí)間導(dǎo)入到它的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,直接反映到電芯研發(fā)環(huán)節(jié)擁有獨(dú)特的技術(shù)。目前,LG化學(xué)可以從Cell、模塊、BMS、Pack開發(fā)到技術(shù)支持,供應(yīng)與動力鋰離子電池相關(guān)的全部產(chǎn)品組合。過去幾年,LG化學(xué)動力鋰離子電池業(yè)務(wù)營業(yè)收入逐年上升,2016年動力鋰離子電池出貨量達(dá)到7.3GWh。
LG化學(xué)電動動力鋰離子電池解決方法
2009年,LG化學(xué)正式進(jìn)入動力鋰離子電池市場,與韓國現(xiàn)代起亞合作,首次將鋰離子電池產(chǎn)品應(yīng)用于商用混合動力車。此后,LG化學(xué)先后和通用、雷諾、福特、沃爾沃等國際定將廠商展開合作,成為動力鋰離子電池主流三大供應(yīng)廠商之一。
LG化學(xué)動力鋰離子電池業(yè)務(wù)營業(yè)收入變化情況
LG化學(xué)動力鋰離子電池出貨量變化情況
在技術(shù)上,LG化學(xué)正極采用的重要是三元NCM材料,在電池包裝方面,LG化學(xué)大部分采用疊片式軟包設(shè)計(jì),是海內(nèi)外公認(rèn)的軟包龍頭公司。軟包鋰離子電池所用的關(guān)鍵材料—正極材料、負(fù)極材料及隔膜—與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰離子電池之間的差別不大,最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復(fù)合膜),這是軟包鋰離子電池中最關(guān)鍵、技術(shù)難度最高的材料。軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢。
1)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),軟包電池一般會鼓氣裂開,不會爆炸。
2)重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰離子電池輕40%,較鋁殼鋰離子電池輕20%。
3)內(nèi)阻小,軟包電池的內(nèi)阻較鋰離子電池小,可以極大的降低電池的自耗電。4)循環(huán)性能好,軟包電池的循環(huán)壽命更長,100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%~7%。5)設(shè)計(jì)靈活,外形可變?nèi)我庑螤?,可以更薄,可根?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是一致性較差,成本較高,容易發(fā)生漏液,技術(shù)門檻高。
LG化學(xué)動力鋰離子電池重要客戶
LG化學(xué)在韓國、美國、歐洲和我國均設(shè)有動力鋰離子電池廠。四個(gè)動力鋰離子電池生產(chǎn)基地分別位于我國南京,韓國吳倉,美國霍蘭德,波蘭弗羅茨瓦夫。LG化學(xué)南京廠是其繼韓國梧倉廠、美國霍蘭德廠之后的全球第三個(gè)汽車動力鋰離子電池生產(chǎn)基地,也將是LG化學(xué)全球最重要的動力鋰離子電池生產(chǎn)基地。
LG化學(xué)計(jì)劃將汽車動力鋰離子電池的產(chǎn)量,從2016年滿足全球5萬輛電動汽車,新增到2020年滿足20萬輛電動汽車,即上升到原來4倍。而這個(gè)計(jì)劃的核心,就是南京新能源汽車電池基地。
LG化學(xué)疊片式軟包設(shè)計(jì)
三星SDI:后發(fā)制人,躋身方形電池龍頭
三星SDI(我國)是指我國三星的顯像管生產(chǎn)部門,由于顯示技術(shù)液晶化,目前轉(zhuǎn)行生產(chǎn)鋰離子電池包(batterypack),重要應(yīng)用于筆記本等移動設(shè)備。2000年,三星SDI開始進(jìn)軍動力鋰離子電池領(lǐng)域。2015年五月,三星SDI100%收購MagnaSteyr從事電池業(yè)務(wù)的子公司MSBS(MagnaSteyrBatterySystemsGmbH&CoOG),從此三星SDI構(gòu)建立起從電池單元、模塊到電池組完整的電動汽車電池業(yè)務(wù)體系。在全球小型消費(fèi)鋰離子電池市場中,三星SDI獨(dú)占鰲頭。但在動力鋰離子電池領(lǐng)域,相比松下和LG化學(xué),三星SDI無論營業(yè)收入還是動力鋰離子電池出貨量都顯得稍遜一籌。
三星SDI動力鋰離子電池業(yè)務(wù)營業(yè)收入變化情況
三星SDI動力鋰離子電池出貨量變化情況
2008年,三星SDI和博世合資成立了動力鋰離子電池公司SBLimotive。2009年,寶馬推出了純電動汽車Megacity,SBLimotive成為Megacity動力鋰離子電池供貨商,為三星SDI打開了動力鋰離子電池市場。2014年七月,三星SDI與寶馬簽訂電動汽車電池?cái)U(kuò)大供貨及共同開發(fā)新一代電池材料的諒解備忘錄,進(jìn)一步鞏固了三星SDI與寶馬在動力鋰離子電池上的伙伴關(guān)系。
目前,三星SDI已被選為30多個(gè)汽車電氣化項(xiàng)目的核心的電池供應(yīng)商,并且項(xiàng)目數(shù)量在不斷新增。首次安裝三星SDI電池的汽車有Fiat500e(純電動汽車),寶馬i3(純電動汽車),寶馬i8(插電式混合動力車)以及許多OEM廠商的其他車型。
三星SDI動力鋰離子電池重要客戶
與松下、LG化學(xué)不同,三星SDI動力鋰離子電池封裝形式以方形為主,同時(shí)積極跟進(jìn)21700電池的生產(chǎn),正極材料重要采用三元NCM和NCA材料。方形硬殼電池能夠生產(chǎn)大容量單體電池。此外,方形電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料,內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝,對電芯的保護(hù)用途優(yōu)于于鋁塑膜電池(即軟包電池),電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善。方形電池的不足之處在與型號太多,工藝難以統(tǒng)一。
三星SDI發(fā)展方形電池為主
三星SDI動力鋰離子電池廠重要分布在我國、歐洲和韓國,分別位于韓國蔚山、我國西安和匈牙利格德,其中韓國蔚山的廠投產(chǎn)最早,當(dāng)前重要為寶馬i3和i8供應(yīng)動力鋰離子電池。2014年八月,三星SDI汽車動力鋰離子電池廠開工建造,總投資6億美元,2015年十月竣工投產(chǎn),每年能為4萬輛以上純電動汽車供應(yīng)電池,計(jì)劃在2020年銷售額突破10億美元。