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国外产品及厂家:研究成果

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:除特斯拉外,松下与大众、福特等诸多厂商也存在合作关系,其客户分布在欧美。目前,Model 3和Model X的动力电池均在日本工厂生产。Gigafactory工厂生产的是圆柱形21700电芯,该电芯用在特斯拉能源存储产品和Model3轿车中。2017年1月5日,特斯拉表示,Gigafactory工厂已开始批量生产锂离子电池。苏州工厂为松下与苏州捷新的合资工厂,生产18650圆柱形电池,预计2017年下半年投产,2017年产能可达1亿支。2012年,LG化学在韩国和美国密西根州设厂,保证福特电动汽车的产量。

国外产品及厂家:研究成果

(1)松下电池

松下电器产业株式会社创建于1918年,于1994年开始研发可充电锂电池。1998年松下开始量产笔记本电脑专用的圆柱形锂电池,并建成了业内领先的锂离子电池生产线。2008年11月,松下宣布与三洋电机合并,一跃成为全球最大的锂电池供应商。随着新能源汽车的兴起,松下动力电池业务营业收入快速增长,2016年达18亿美元,同比增长约50%,2016年动力电池出货量约为9.8GW·h,同比增长56%。2008年,松下与特斯拉首次展开合作,18650钴酸锂电池被特斯拉首款车型Roadster采用。自此,松下与特斯拉一直保持良好的合作关系,成为特斯拉最主要的动力电池供应商。2014年,松下宣布与特斯拉合资共建超级电池工厂Gigafactory,两者关系更进一步。除特斯拉外,松下与大众、福特等诸多厂商也存在合作关系,其客户分布在欧美。

松下动力电池正极使用高镍三元材料,电芯封装以圆柱形为主。圆柱的优点包括生产工艺成熟,产品良率高,有如18650、21700等统一规格型号,整体成本有优势。同时,其缺点也比较明显,圆柱形电池一般采用钢壳或铝壳封装,重量较大,比能量相对较低。目前,松下绝大部分动力电池供给特斯拉。Model S和Model X使用的是18650圆柱形动力电池,最新一代18650电池正极采用NCA材料(氢氧化锂),负极使用硅碳复合材料,单体能量密度可达250W·h/kg。Model3使用的21700圆柱形电池,单体能量密度提高到340W·h/kg,是目前市面上单体能量密度最高的动力电池。

松下动力电池工厂主要分布在日本、美国、中国。目前,Model 3和Model X的动力电池均在日本工厂生产。Gigafactory工厂生产的是圆柱形21700电芯,该电芯用在特斯拉能源存储产品和Model3轿车中。2017年1月5日,特斯拉表示,Gigafactory工厂已开始批量生产锂离子电池。此外,松下在中国大连和苏州各建立了一个工厂,大连工厂生产方形电池,计划完全建成后动力电池产能可满足20万辆电动车的需求,目前一期工程已投产。苏州工厂为松下与苏州捷新的合资工厂,生产18650圆柱形电池,预计2017年下半年投产,2017年产能可达1亿支。

(2)东芝钛酸锂电池

东芝的钛酸锂电池负极材料采用钛酸锂(LTO)。东芝在2007年就宣布,其开发的锂电池通过采用基于钛酸锂(Li4Ti5O12)的负极材料,获得了与此前产品不同的特性。东芝动力锂电池以高安全性为基础,除充放电寿命高、具有出色的低温特性外,还具有可大量获得充放电深度、输出功率高的特点。另外,东芝动力锂电池快速充电时,所需时间极短,仅5min左右即可,这些优点大都源于其开发的负极材料。

东芝的钛酸锂电池包括了功率型电池2.9A·h、10A·h和能量型电池20A·h、23A·h。其中,2.9A·h电池在35℃时,SOC范围20%~80%的条件下,10C充电/10C放电的循环寿命高达40000次以上。10A·h电池在5C充电/5C放电条件下,循环20000次后容量保持率还在90%以上。20A·h电池在3C的充放电电流下,循环寿命可保持在15000次以上(容量保持率>80%)。该公司目前正在积极开发以150W·h/kg能量密度为目标的单元

(3)LG动力锂电池

1998年,LG化学正式开始研发锂离子电池,凭借自身数十年材料生产研发经验,LG化学在开发锂电池的时候有产业链协同的优势,可将正负极材料、隔离膜等方面独到的技术,第一时间导入到它的产品设计中。目前,LG化学可从Cell、模块、BMS、Pack开发到技术支持,提供与动力电池相关的全部产品组合。LG化学2016年动力电池出货量达到7.3GW·h。(www.xing528.com)

2009年,LG化学正式进入动力电池市场,与韩国现代起亚合作,首次将锂电池产品应用于商用混合动力汽车。此后,LG化学先后和通用雷诺、福特、沃尔沃等国际厂商展开合作,成为动力电池三大供应厂商之一。LG化学赢得了包括通用、福特、沃尔沃、现代、起亚、雷诺、中国长安在内的多家厂商的供货合同。2012年,LG化学在韩国和美国密西根州设厂,保证福特电动汽车的产量。预计到2020年,LG化学在车用动力电池市场占有率将达到25%。

在技术上,LG化学正极采用的主要是三元NCM材料。在包装方面,LG化学大部分采用叠片式软包设计。软包锂电池所用的关键材料——正极材料、负极材料及隔膜——与传统的钢壳、铝壳锂电池之间区别不大。软包电池独特的包装材料和结构使其拥有一系列优势:①安全性能好,软包电池在结构上采用铝塑膜包装,发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,不会爆炸;②重量轻,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%;③内阻小,软包电池的内阻较其他锂电池小,可极大降低自耗电;④循环性能好,软包电池的循环寿命更长,100次循环衰减比铝壳锂电池少4%~7%;⑤设计灵活,软包电池外形可变任意形状,可根据客户需求定制,开发新的电芯型号。软包电池的不足之处是一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛高。

LG化学在韩国、美国、欧洲和中国均设有动力电池工厂。4个动力电池生产基地分别位于中国南京、韩国吴仓、美国霍兰德和波兰弗罗茨瓦夫。LG化学计划将汽车动力电池的产能,从2016年满足全球5万辆电动汽车,增加到2020年满足20万辆电动汽车,即增长到原来的4倍。

(4)三星SDI电池

2000年,三星SDI开始进军动力电池领域。2015年5月,三星SDI全资收购MagnaSteyr从事电池业务的子公司MSBS(Magna Steyr Battery Systems GmbH&Co OG)。从此,三星SDI构建起从电池单元、模块到电池组的完整电动汽车电池业务体系。在全球小型消费锂电池市场中,三星SDI独占鳌头。但在动力电池领域,相比松下和LG化学,三星SDI无论营业收入还是动力电池出货量都稍逊一筹。

2008年,三星SDI和博世合资成立了动力电池公司SBLimotive。2009年,宝马推出了纯电动汽车Megacity,SBLimotive成为Megacity动力电池供货商,这为三星SDI打开了动力电池市场。2014年7月,三星SDI与宝马签订电动汽车电池扩大供货及共同开发新一代电池材料的谅解备忘录,进一步巩固了三星SDI与宝马在动力电池上的伙伴关系。目前,三星SDI已被选为30多个汽车电气化项目的核心电池供应商,且项目数量在不断增加。首次安装三星SDI电池的汽车有菲亚特500e(纯电动汽车),宝马i3(纯电动汽车),宝马i8(插电式混合动力车)以及许多OEM厂商的车型。

与松下、LG化学不同,三星SDI动力电池封装形式以方形为主,同时积极跟进21700电池的生产,正极材料主要采用三元NCM和NCA材料。可生产方形硬壳大容量单体电池。此外,方形电池壳体多为铝合金不锈钢等材料,内部采用卷绕式或叠片式工艺,对电芯的保护作用优于铝塑膜电池(即软包电池),电芯安全性相对圆柱形电池也有较大改善。方形电池的不足之处在于型号太多,工艺难以统一。

三星SDI的3个动力电池工厂分别位于中国西安、匈牙利格德和韩国蔚山,其中蔚山的工厂投产最早,当前主要为宝马i3和i8提供动力电池。

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