不同类型的电池成组效率有哪些区别？

近年来，全球电动汽车发展趋势已蔚然成风，不仅中国制定了以纯电驱动为主的发展战略，德国也全面扶持电动汽车发展。特斯拉已是鼎鼎有名的电动汽车生产商，在特斯拉的成功感召下，国内涌现出一股造车新势力。

纵观全球知名的汽车企业，把电动汽车作为发展重点的不在少数，就连混动技术占有优势的丰田汽车也加大了电动汽车的研发力度。经过多年不懈努力，全球电动汽车产业已风起云涌。

在电动汽车产销大幅度增长的带动下，动力电池迎来强劲的需求。在动力电池的全球竞争中，中日韩三国处于相对领先地位。尽管电池诞生已有上百年历史，只是近年来动力电池才得到飞速发展，被人们称为新生事物。动力电池还有很多不确定性因素，导致中日韩三国电池企业发展策略和技术路线有区别。大家都在朝着自己的既定目标奋勇前进，竞争趋于激烈。

♦高比能量是共识

我国制定的动力电池目标与日韩企业的目标大致相当，都追求高比能量电池。能量密度越高，续驶里程越长，大家的认识一致。

我国制定的《节能与新能源汽车技术路线图》绘制了动力电池技术发展蓝图，2020年，纯电动汽车动力电池单体比能量达到350Wh/kg，2025年达到400Wh/kg，2030年则要达到500Wh/kg。

我国动力电池领先企业宁德时代的三元电池单体能量密度达240Wh／kg，2019年推出单体能量密度达到280kWh／kg以上的NCM811电池，并计划在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh／kg。

目前三星SDI第3代动力电池的能量密度为550Wh/L，已经实现量产。据三星SDI的规划，预计在 2019年实现量产的第3.5代动力电池能量密度可以达到630Wh/L。同时，三星SDI还在加速第4代电池和第5代电池的研发，能量密度分别可以达到700Wh/L（相当于270—280Wh/kg）和800Wh/L（相当于300 Wh/kg），预计分别在2021——2022年和2023年以后量产。

2018年，LG化学实现NCM811电池小批量生产，2020年LG化学将推出第三代动力电池，单体电芯能量密度目标为270——280wh／kg，比目前量产的能量密度高出50％。

目前松下生产的NCA材料18650电池单体能量密度高达到250Wh／kg，特斯拉Model3使用的21700圆柱形电池单体能量密度达340Wh／kg，是目前市场中能量密度高的电池。

各家企业在提高能量密度的路上，不约而同地把目光瞄向三元体系，NCM或者NCA成为提升能量密度的法宝，从523发展到622，如今811已量产，高镍化成为大家的共识。在动力电池论坛上，有专家说，有的国外企业打算不用钴元素进一步提升能量密度。

总体来看，尽管大家对高比能量的认识一致，在高比能量的竞赛中暂时分出了高低，松下凭借21700电池的高能量密度领先于其他企业，三星SDI落后于其他对手，处于垫底地位。

♦策略各有千秋

动力电池不是一种规格或者型式，方形、圆柱、软包分别被不同的企业采用。这种区别来自于企业的策略不同，没有一种型式的电池完胜对手，各有千秋。

LG化学和SKI以软包电池为主。软包电池有较好的安全性，软包电池发生安全问题时，一般会鼓气裂开，不会爆炸。软包电池的重量轻，比等容量铝壳锂电池轻10%-20%。软包电池的内阻小、循环性能好、设计比较灵活，可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。软包电池也有自身的缺点，一致性较差，成本较高，容易发生漏液，技术门槛高。

三星SDI和CATL的主打产品是方形电池。方形硬壳电池能够生产大容量单体电池，硬外壳对电芯的保护作用优于软包电池，电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。方形电池的成组效率达到88%，高于软包、圆柱电池的成组效率。方形电池的型号较多，工艺难以统一，这是难以克服的缺点。

与其他企业大多数采用NCM三元体系不同，松下电池采用NCA体系，并且主要生产圆柱电池。圆柱形电池的生产工艺成熟，良品率高，18650、21700等统一规格型号，整体显现出成本优势。NCA正极材料在充放电过程中容易产气，安全性较差，需要配备非常好的热管理系统，另外，模组以及PACK集成难度大，能量密度利用率较低。

电芯只是基本单元，需要成组才能发挥效能。各种不同类型的电池成组效率有较大的区别。LG化学与SKI主打的软包电池单体能量密度比方形电芯高，但是在成组效率方面较低，目前能量密度转化率约为80%。

三星SDI与CATL主推的方形电芯成组效率高，电芯至模组的能量密度转换效率可高达90%。松下为特斯拉供应电池，不同的车型采用不同的电池，成组效率也不同。

特斯拉Model 3有两种规格模组，能量密度转化效率高达84%。Model X（90kWh版本）能量集成效率为60.41%；Model 3能量集成效率为64.2%。总体来看，方形电池的成组效率高，圆柱电池低。

循环寿命是动力电池的一项重要指标。目前，LG化学的循环寿命能达到2000次循环，三星SDI的动力电池循环寿命可以达到1500次，松下的18650电芯循环寿命约500-1000次。CATL的523体系动力电池电芯循环寿命可以达到1800次，与韩国企业的寿命指标比较接近。总体来看，中韩电池的循环寿命处在一个层级上，松下电池的循环寿命显著偏低。

♦未来技术动向有区别

动力电池的竞争越来越激烈，各家企业为了保持自己的优势，朝着既定目标纷纷加大了研发力度，在未来的技术发展中，各家企业的策略也不相同。

LG化学未来将从622向70％的镍，10％的钴和20％的锰发展，既研发712电池。未来的发展目标是通过向NCM添加氧化铝，使镍含量接近90％，钴含量低于10%，即NCMA电池。LG化学712型正在积极开发，会在两到三年内进行大规模生产。LG化学研发生产的NCM811正极材料更适用于圆柱电池，会大量生产用于电动公交车。

三星SDI未来会采用NCA材料，锂离子在充放电过程中，容易在NCA表面形成一些残留，影响使用寿命。三星SDI通过在NCA表面做一层金属涂布，减少残留，提高它的使用寿命。

松下已开发出镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等锂电池，并已量产为企业配套。为了解决镍氧化物带来的热稳定性低和安全方面的问题，松下在正极材料表面进行了纳米涂层处理，特别注重通过“松下固溶液Panasonic Solid Solution”（PSS）等技术提高安全性，该技术在新的正极中采用“耐热层”（HRL）技术。

目前，SKI软包电池正极材料主要为NCM622，在2019年可能发展为NCM811混合体系，2020年发展为100%的NCM811体系，2021年以后预计Ni的含量将达90%。负极材料目前采用石墨，预计2021年后采用硅碳负极。

目前，宁德时代的正极材料主要为NCM 523，在2019年底有望量产NCM 811体系电池，正极材料除了往高镍方向发展，宁德时代还致力于高电压平台的正极材料研发，并有望在2020年后量产，量产后将改善电芯的能量密度。

在去年中国汽车动力电池产业创新联盟动力电池分会成立大会上，宁德时代副总裁、首席科学家吴凯介绍了宁德时代的发展思路。大约在2020年，宁德时代会采用硅碳负极材料以提升负极的理论能量密度，从而提高电芯的能量密度。电解液通过优化配方并添加新型添加剂，使其耐高压性能、热稳定性能更好，隔膜主要采用涂覆湿法隔膜。

    虽然国轩高科在公告中表示，与博世的采购框架协议不设定有限期限，实际总价款以协议双方签订的具体合同为准。但受该公告在内的利好消息影响，2月14日盘中国轩高科涨停，截至发稿，股价报14.70元。

目前国轩高科在动力电池领域主要以方形和圆柱动力电池为主，主要为北汽新能源、北汽常州、江淮汽车、奇瑞汽车等多家车企配套动力电池或电池包。GGII数据显示，方形电池方面，国轩高科2018年出货量为2.3GWh，位列宁德时代和比亚迪之后排第三名；圆柱电池方面，国轩高科2018年出货量为0.75GWh，也排名第三。

据了解，作为零部件巨头，博世曾考虑自己生产电池，以对抗亚洲竞争对手。2017年12月，博世表示，正考虑投资200亿欧元（约合人民币1525亿元），使电池产能在2030年达到200GWh。但在2018年3月底，博世公开声明，表示已决定不再自行生产电池，理由是投资风险太大。从国轩高科公告看，博世将敲定电池供应商，至于后续是否还将与国内其他电池制造商合作，我们将持续关注。