看未來五年 誰是下一代電池王者

新能源汽車的發展是一項系統工程，包括整車的前瞻性研發、“三電”核心技術、輕量化、智能化等諸多方面，但最基本、最重要的是電池技術的突破，這是解決里程焦慮等諸多問題的關鍵因素，電動汽車的高成本和性能改進。因此，電池行業應該走在整個新能源汽車行業創新的前沿。未來五年，也就是2023年左右，動力電池產品的研發落地和工藝研究能走多遠，值得我們認真研究。一是動力電池核心技術創新始于我國新能源汽車的推廣示范，逐步形成磷酸亞鐵鋰的主體地位。從2010年到2015年，三元鋰后來居上。2015年新能源汽車市場，三元鋰和磷酸鐵鋰電池的匹配比例仍為“37-37”，2016年為“46-60”，已接近2017年的水平。2018年上半年，三元鋰已經開始趕超。動力電池從磷酸亞鐵鋰向鋰三元路線的轉移并非一蹴而就。如下圖所示，在中國快速轉型之前，外國電池企業已經在電池化學系統方面做出了一些改變。它之所以給我們“像春天的大風，在夜里刮起來”的感覺，是因為我們長期堅持磷酸亞鐵鋰的路線。2016年后，普遍轉向三元鋰電池的開發，一下子跟上了日本和韓國的技術路徑。國外典型企業電池化學體系的演變目前，我國的三元材料動力電池體系為錳酸鎳鈷鋰（NCM）。鎳可以提高材料的能量密度。根據三種過渡金屬離子的比例不同，可分為低鎳的NCM424、NCM333和NCM523，以及高鎳的NCM622和NCM811。其工業化過程主要是從低鎳的NCM333和523到高鎳的622和811。對于整車來說，動力電池有四個關鍵問題需要突破：● 電池價格：隨著新能源汽車補貼的持續下降，未來電池價格需要繼續下降。分階段，2021年初，電池價格需要降至0.7元/Wh，約100美元/kWh；到2023年，它將進一步降低到6毛/千瓦時，約80美元/千瓦時。● 電池壽命：現有NCM523系統的壽命約為8至10年。如果大量使用，它會磨損得更快。預計壽命將延長至10年。● 電池安全性：要提高電池的安全性，改進方法是逐步優化電解質配方和隔膜等關鍵因素，這需要更原始的安全機制。● 電池能量密度：補貼政策每年都會為電池能量密度設定新的基線，國家還制定了《汽車行業中長期發展規劃》，到2020年實現300Wh/kg的電池能量密度。我們專注于電池比能量對電動汽車發展的影響。目前，純電動汽車的主要平臺規劃可以分為以下幾個等級。電池負載通常從40kWh開始。僅僅增加電池以獲得更長的巡航里程是不夠的。電池本身體積和重量都很大，堆積得越多，能耗就會增加，電池壽命就會縮短。2020年動力電池規劃車型為NEDC緊湊型轎車、SUV40-50kWh350-400km中型轎車、緊湊型SUV60-70kWh400-500km緊湊型SUV、轎車90-100kWh500-600km跑車和大型SUV110-120kWh>；

600公里制表：汽車之家行業評論員目前主流的電池系統能量密度在140千瓦時/千克到160千瓦時/公斤之間，巡航里程設計普遍達到了350-400公里。國內高端電動汽車的計劃是在2020年左右通過優化電池設計，將續航里程提高到500公里。目前，國外的大眾MEB平臺、寶馬的iNext系列和梅賽德斯-奔馳的EQ系列都規劃了不同的能量密度，通過控制電池總負載來選擇。從主流電池制造商的進展來看，產品迭代速度也可以分為激進路線和和平路線，在滿足安全和壽命指標的同時，要綜合考慮能量密度的提高。對于制造相同尺寸的電池，電池的瓦時越高，每瓦時的制造成本就越低。根據制造層面環境控制的要求，短期內還有一個生產線改造的過程。提高國內外主流電池能量密度的路線目前，圓柱形動力電池已率先實現高鎳產品的量產，方形和軟袋電池的突破指日可待。預計2019年行業將迎來高鎳產品量產的普遍突破。在其他類型的電力技術突破之前，高鎳三元陰極產品的生命周期預計至少需要五年。第二，固態電池的應用還有多遠？根據主流電池供應商的反饋，未來五年電池層面的技術研發可能會更快，但為了滿足車輛的要求，實際應用的迭代速度實際上并沒有我們想象的那么快。因此，一些汽車公司一直在嘗試固態電池來跨越式地解決這個問題。前段時間，大眾汽車宣布將向QuantumScape投資約1億美元，目標是在2025年開發并擁有大規模生產的固態電池。大眾汽車多年前就開始關注QuantumScape。2014年12月，大眾汽車已經持有后者5%的股份，而今天的1億美元是一項新的投資，這也表明大眾汽車對后者技術實現的可能性更加確定。在日本，日本政府、日本電池制造商以及本田、日產和豐田將共同開發固態鋰離子電池。然而，根據幾位大人物的說法，時間節點將在2025年之后。日產研究與高級工程高級副總裁Takao Asami在接受采訪時表示，在2025年之前，固態電池技術對于電動汽車來說并不完美，障礙包括成本和生產難度，目前仍處于初步研究階段。豐田董事長內山武也表示：“我們正在努力研究。如果我們想大規模生產，還有一些問題沒有解決。”這也表明固態電池需要由內部和外部的創新公司在研發層面解決，短期內無法使用。汽車公司對固態電池的投資面臨著成本和生產技術等許多實際問題。平心而論，動力電池的電池核心技術在過去五年中每年都在逐步提高，但考慮到需要支持整個電動汽車的快速普及，電池核心層面的創新速度可能不如我們的預期。總的來說，僅僅在2020年實現300Wh/kg的目標就足夠了。問題是，實現這一目標是否意味著它可以用于電動汽車？答案還不確定。汽車動力電池是一個系統工程，滿足特定的能量要求只是條件之一，其他財產（充放電率、功率、壽命、安全性等）也非常重要。在實現高比能目標的基礎上，還需要更多的時間和精力來綜合開發和提高其他性能指標。新能源汽車的發展是一項系統工程，包括整車的前瞻性研發、“三電”核心技術、輕量化、智能化等諸多方面，但最基本、最重要的是電池技術的突破，這是解決里程焦慮等諸多問題的關鍵因素，電動汽車的高成本和性能改進……

因此，電池行業應該處于整個新能源汽車行業創新的前沿。未來五年，也就是2023年左右，動力電池產品的研發落地和工藝研究能走多遠，值得我們認真研究。一是動力電池核心技術創新始于我國新能源汽車的推廣示范，逐步形成磷酸亞鐵鋰的主體地位。從2010年到2015年，三元鋰后來居上。2015年新能源汽車市場，三元鋰和磷酸鐵鋰電池的匹配比例仍為“37-37”，2016年為“46-60”，已接近2017年的水平。2018年上半年，三元鋰已經開始趕超。動力電池從磷酸亞鐵鋰向鋰三元路線的轉移并非一蹴而就。如下圖所示，在中國快速轉型之前，外國電池企業已經在電池化學系統方面做出了一些改變。它之所以給我們“像春天的大風，在夜里刮起來”的感覺，是因為我們長期堅持磷酸亞鐵鋰的路線。2016年后，普遍轉向三元鋰電池的開發，一下子跟上了日本和韓國的技術路徑。國外典型企業電池化學體系的演變目前，我國的三元材料動力電池體系為錳酸鎳鈷鋰（NCM）。鎳可以提高材料的能量密度。根據三種過渡金屬離子的比例不同，可分為低鎳的NCM424、NCM333和NCM523，以及高鎳的NCM622和NCM811。其工業化過程主要是從低鎳的NCM333和523到高鎳的622和811。對于整車來說，動力電池有四個關鍵問題需要突破：● 電池價格：隨著新能源汽車補貼的持續下降，未來電池價格需要繼續下降。分階段，2021年初，電池價格需要降至0.7元/Wh，約100美元/kWh；到2023年，它將進一步降低到6毛/千瓦時，約80美元/千瓦時。● 電池壽命：現有NCM523系統的壽命約為8至10年。如果大量使用，它會磨損得更快。預計壽命將延長至10年。● 電池安全性：要提高電池的安全性，改進方法是逐步優化電解質配方和隔膜等關鍵因素，這需要更原始的安全機制。● 電池能量密度：補貼政策每年都會為電池能量密度設定新的基線，國家還制定了《汽車行業中長期發展規劃》，到2020年實現300Wh/kg的電池能量密度。我們專注于電池比能量對電動汽車發展的影響。目前，純電動汽車的主要平臺規劃可以分為以下幾個等級。電池負載通常從40kWh開始。僅僅增加電池以獲得更長的巡航里程是不夠的。電池本身體積和重量都很大，堆積得越多，能耗就會增加，電池壽命就會縮短。2020年動力電池規劃車型為NEDC緊湊型轎車、SUV40-50kWh350-400km中型轎車、緊湊型SUV60-70kWh400-500km緊湊型SUV、轎車90-100kWh500-600km跑車和大型SUV110-120kWh>；

600公里制表：汽車之家行業評論員目前主流的電池系統能量密度在140千瓦時/千克到160千瓦時/公斤之間，巡航里程設計普遍達到了350-400公里。國內高端電動汽車的計劃是在2020年左右通過優化電池設計，將續航里程提高到500公里。目前，國外的大眾MEB平臺、寶馬的iNext系列和梅賽德斯-奔馳的EQ系列都規劃了不同的能量密度，通過控制電池總負載來選擇。從主流電池制造商的進展來看，產品迭代速度也可以分為激進路線和和平路線，在滿足安全和壽命指標的同時，要綜合考慮能量密度的提高。對于制造相同尺寸的電池，電池的瓦時越高，每瓦時的制造成本就越低。根據制造層面環境控制的要求，短期內還有一個生產線改造的過程。提高國內外主流電池能量密度的路線目前，圓柱形動力電池已率先實現高鎳產品的量產，方形和軟袋電池的突破指日可待。預計2019年行業將迎來高鎳產品量產的普遍突破。在其他類型的電力技術突破之前，高鎳三元陰極產品的生命周期預計至少需要五年。第二，固態電池的應用還有多遠？根據主流電池供應商的反饋，未來五年電池層面的技術研發可能會更快，但為了滿足車輛的要求，實際應用的迭代速度實際上并沒有我們想象的那么快。因此，一些汽車公司一直在嘗試固態電池來跨越式地解決這個問題。前段時間，大眾汽車宣布將向QuantumScape投資約1億美元，目標是在2025年開發并擁有大規模生產的固態電池。大眾汽車多年前就開始關注QuantumScape。2014年12月，大眾汽車已經持有后者5%的股份，而今天的1億美元是一項新的投資，這也表明大眾汽車對后者技術實現的可能性更加確定。在日本，日本政府、日本電池制造商以及本田、日產和豐田將共同開發固態鋰離子電池。然而，根據幾位大人物的說法，時間節點將在2025年之后。日產研究與高級工程高級副總裁Takao Asami在接受采訪時表示，在2025年之前，固態電池技術對于電動汽車來說并不完美，障礙包括成本和生產難度，目前仍處于初步研究階段。豐田董事長內山武也表示：“我們正在努力研究。如果我們想大規模生產，還有一些問題沒有解決。”這也表明固態電池需要由內部和外部的創新公司在研發層面解決，短期內無法使用。汽車公司對固態電池的投資面臨著成本和生產技術等許多實際問題。平心而論，動力電池的電池核心技術在過去五年中每年都在逐步提高，但考慮到需要支持整個電動汽車的快速普及，電池核心層面的創新速度可能不如我們的預期。總的來說，僅僅在2020年實現300Wh/kg的目標就足夠了。問題是，實現這一目標是否意味著它可以用于電動汽車？答案還不確定。汽車動力電池是一個系統工程，滿足特定的能量要求只是條件之一，其他財產（充放電率、功率、壽命、安全性等）也非常重要。在實現高比能目標的基礎上，還需要更多的時間和精力來綜合開發和提高其他性能指標。

標簽：大眾豐田日產本田奔馳

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