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新能源汽车的动力电池有哪几种?三元、磷酸铁锂和固态电池

动力电池的工艺路线较多,厂商对路线的选择在一定概率上奠定了其未来的发展。从材料端看,可分为三元路线和磷酸铁锂路线。从电池形态看,可分为圆柱形、方形、软包形。从电芯中段的制造工艺看,可分为卷绕法和叠片法。三元和磷酸铁锂可以搭配三种电池形态,而三种电池形态分别匹配不同的制造工艺。其中圆柱形多搭配卷绕法,软包形多搭配叠片法,方形则既可使用卷绕法,又可使用叠片法,国内方形制造以卷绕法为主。全球动力电池第一梯队中,宁德时代、三星、比亚迪的产品大多为方形卷绕技术,松下为圆柱形卷绕技术,LG化学为软包形叠片技术。


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其中方形电芯的综合性能最好。圆柱形电芯单体能量密度高,但径向散热性能差,循环寿命短,制成的Pack空间利用率低,导致成组效率低,此外由于径向散热差,单体电芯卷绕层数不能过高,因此单体电池容量小。方形电池设计外观固定、产品良率高、循环寿命长,但单体能量密度稍低。软包电池由于自身形状和封装材料的优势,在相同材料体系下,软包电池能量密度最高,但软包电池一致性最差。


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特斯拉使用的圆柱电池也经过了几次更新换代,2020年的电池日,特斯拉推出了46800,即高度80mm,直径46mm的无极耳电池。


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动力电池是技术和资金密集型产业,电池形态路线难以灵活切换,路线选择较为关键。目前国内新建产线已经可以按市场需求自由切换三元或者磷酸铁锂路线。但三种电池形态的制造产线难以相互切换,原因在于中段电芯制造所用的设备与封装设备资金占比大,难以更换。


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2019年全球新能源汽车动力电池CR5为76%,宁德时代市占率高达28%。根据SNEResearch统计,新能源汽车全球新能源汽车动力电池CR5从2018年的68%提高到2019年的76%。行业前四企业宁德时代、松下、LGC和比亚迪处于第一梯队,份额稳定。2019年宁德时代、松下、LGC和比亚迪全球市占率分别为28%、24%、11%和9%。


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除了比亚迪外,其他电池厂商主攻方向都是三元高镍锂电池, 松下以圆柱电池为主,并且主供特斯拉,因此宁德时代和LG是主要对手关系。LG近两年也略有起色,对宁德时代的第一顺位还是有一些威胁的。


比亚迪主攻磷酸铁锂方向。尤其是比亚迪的刀片电池,王传福亲自出来站台,最近新东方的俞敏洪、万科的郁亮等大佬也都出来买车支持,加上比亚迪新车性能确实超越以往,比亚迪最近真实的火了一把。其实,比亚迪的电池技术一直都很厉害,要不然巴菲特也不会一直持有着不放手。


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固态电池作为下一代最有希望量产的锂电池技术,受到全球多家企业和科研机构的关注。相比传统锂电池,固态电池最突出的优点是安全性,具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性。固态电解质的电化学窗口更宽,可达到5V,更加适应于高电压型电极材料,推动能量密度大飞跃。不过固态电池依然有很多问题有待解决,其中固态电解质体相离子电导率较低带来的高阻抗和低倍率是待解决的核心难题。现阶段固态电池量产产品很少,产业化进程仍处于早期。唯一实现动力电池领域量产的博洛雷公司产品能量密度仅为100Wh/kg,对比传统锂电尚未具备竞争优势。


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