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當動力電池開始講“得房率”

當動力電池開始講“得房率”

當動力電池開始講“得房率”

作為絕大多數中國人一生中唯二的大件消費,買車和買房有着微妙的相通。就像人們買房時會關心房子的戶型、樓層、采光,買車時也會在意車輛外觀、座位數、天窗天幕。

而随着電動車越發強勢地占領市場,曾經一個專屬于房地産的概念“得房率”也被搬上台面。

過去,這一概念代表套内建築面積與套型建築面積之比;如今,電動車簡化的動力總成将更多空間讓渡給了艙内空間,車企也開始以“高得房率”标榜自身的産品。

電動車對艙内空間的極緻追求,也倒逼所有零部件必須用好每一寸空間,像動力電池這樣占據底盤大半空間的關鍵零部件更是如此。

于是在近兩年,動力電池行業發生了一些微妙的轉變,過去被各家争相宣傳的能量密度開始從釋出會上消失;取而代之的是成組效率、續航裡程等更直接的宣傳,在這背後的技術隐喻,是如何在底盤有限的空間内裝進更多的電池。

畢竟以目前電動車的能力,電池包重幾十kg問題可能不大,如何把體積控制在合适的大小,使其不與乘員艙争搶空間,才是最重要的課題。如今,動力電池也到了講“得房率”的時候了。

01

電池路線圖的失靈

動力電池行業每每舉辦大型峰會,都會出現一張技術路線圖,在圖上,人們總能看到電池能量密度和續航裡程不斷攀升,形态從液态、半液态向全固态轉變的終極理想。

當動力電池開始講“得房率”

圖檔來源:Counterpoint

三元锂電池在很長一段時間内都是人們關注的焦點,從已經落地的無钴方案、接近量産的四元NCMA,到仍在驗證的富锂錳基正極、金屬锂負極,再到理論能量密度追平汽油的锂空電池。雖然都是期貨,但人們的讨論熱情極高,偶爾還能出現“續航1000公裡,還能快充,還便宜,肯定是騙人的”這樣的熱點話題。

反觀磷酸鐵锂路線,人們描述其前景的時總是不自覺帶上“成本效益”三個字,仿佛隻能賣給商用車公司和中低端乘用車,想象力十分有限。

但追尋高能量密度電池的坎坷遠超行業的想象,不僅是因為技術上全固态電池每逢談及量産就是薛定谔的“5-10年”;在原材料層面,高能量密度電池所需的貴金屬也都不受控制,過去兩年,連曾被稱為“工業味精”的碳酸锂都搖身一變成為了“白色石油”。

做産業畢竟不是搞科研,當下遊電動車加速進入“油電同價”時代,上遊動力電池行業再也沒有理由唯“能量密度”論。更具成本效益的磷酸鐵锂電池裝機量開始攀升,國内從2020年的24.4GWh,一路上升至2022年的184.5GWh,裝機量占比更是從38.3%提升至61%。

在特斯拉和比亞迪的輪番領銜下,磷酸鐵锂電池在下遊電動車市場以及消費者的認知中也徹底翻身,蔚來、理想、小鵬等發力高端化的新勢力或直接采用磷酸鐵锂電池,或引入了含磷酸鐵锂的正極配方。

與此同時,産業界還證明了一個道理:(幾乎)沒有弱雞的技術路線,隻有放棄研發的技術路線。

随着磷酸鐵锂電池重獲重視,各家電池廠發力推動了這一路線的研發創新,在材料體系上,磷酸錳鐵锂材料體系、磷酸鐵锂超充補強了磷酸鐵锂的低溫性能和超充表現;在結構創新上,愈發緊湊的結構又推動了磷酸鐵锂體積能量密度的爬升。

而且與“高能量密度”方向的三元锂電池體系相比,磷酸鐵锂電池的技術創新并非期貨,大量廠商已經開始和整車廠展開聯合驗證,得到了相當不錯的效果。

今年4月上海車展期間,青山控股旗下動力電池企業瑞浦蘭鈞推出的“問頂電池”,就通過改變電芯内結構實作了同尺寸電池容量提升10%,體積能量密度達到450Wh/L的性能表現。而近期在慕尼黑車展上,該公司又宣布158Ah電池已完成送樣檢測,預計今年四季度就将量産。

至此,電池進化的路線圖已經接近失靈。

當三元锂電池無法取得相對于磷酸鐵锂電池的絕對性能優勢,而磷酸鐵锂電池卻能輕易實作10%-15%左右的成本優勢時,國内除了少數車企仍是三元锂電池的擁趸,絕大多數都選擇加入磷酸鐵锂大軍,成為了成本效益的忠實信徒。

02 

體積能量密度的重要性

不過,選擇成本效益也不代表對能量密度的完全放棄。

作為訓示電池性能的重要名額,能量密度其實有兩個次元,一是品質能量密度,機關是常見的Wh/kg,二是體積能量密度,機關是Wh/L,業界目前對兩個次元的追求處在完全不同的階段。

品質能量密度目前已經摸索到了瓶頸,即便是2023年上市的新車,采用高性能三元锂電池組的品質能量密度也沒有超過200Wh/kg,這一水準相比2019年幾乎沒有多大進步。電池廠雖然在這方面絞盡腦汁,但真正有所突破的寥寥無幾。

與之相反的是,體積能量密度反而在不斷地提升,關注行業的人可能會發現,近兩年行業進入了所謂的“大命名時代”,而五花八門的電池名稱絕大多數都與電池的成組結構有關。

因為随着電池安全性能(尤其是磷酸鐵锂電池)、BMS等控制手段不斷優化,過去電池包内許多工程設計已經落伍,而新的設計大幅提升了電池的成組效率,進而提升了電池的體積能量密度。

對比來看,品質能量密度仍是行業的進步方向之一,但過于高昂的成本和觸及瓶頸的研發現狀令許多玩家望而卻步;而體積能量密度仍有較大的提升空間,且能滿足行業剛需。

還是用買房打比方,高品質能量密度的電池,就像地産商眼中的商圈地段、精裝修等高附加值的屬性;高體積能量密度的電池則沒那麼多花裡胡哨,隻是最大限度地将公攤面積還給了消費者,提高了“得房率”,對于絕大多數消費者而言更具現實意義。

而對于整車廠來說,高體積能量密度的電池也是打造平價電動車的鑰匙,由于這類車型尺寸比高端車型稍小,刨除必須要預留的潰縮空間、電機占位、艙内Z軸空間,留給電池包的空間其實捉襟見肘。

普通家用車要考慮的其實隻有如何将更多的電池塞進這樣一個有限的空間内,至于可能會帶來的車重增加,影響操控性、加速等問題,隻要價格“交個朋友”,對普通消費者來說都不是問題。

電池廠們早早想明白了這個道理,過去三年,類似CTP、CTC、刀片電池其實都是在為這一理念服務。但這些還隻是在電池PACK層面做文章,當動力電池的技術競争進入白熱化,已經有企業開始在電芯層面提升體積能量密度。

瑞浦蘭鈞的相關負責人表示:“此前方形電池極片距頂蓋之間大約留有15mm,是留給極耳和轉接片焊接的空隙,而我們通過改變焊接的方式,将極片與頂蓋之間的縫隙縮短至8mm,空間利用效率提升7%,由于極片更接近頂蓋,是以被我們叫做‘問頂電池’。”

作為瑞浦蘭鈞的拳頭産品,“問頂電池”更高的極片意味着更多的活性物質承載量,同時極耳長度的縮短也有效減小了電池的内阻,這使其體積能量密度輕松突破了磷酸鐵锂電池400Wh/L的瓶頸,循環次數也突破至3000次。

在磷酸鐵锂電池備受整車廠歡迎的當下,問頂電池無疑為瑞浦蘭鈞增加了競争的籌碼。

尾聲

有意思的是,“問頂電池”作為一項電芯層級的技術,并不綁定任何固定的材料體系,在三元锂電池上,“問頂電池”的體積能量密度也能達到650Wh/L的水準,這一定程度上展現了瑞浦蘭鈞開發平台化技術的實力。

對于現階段正在沖擊IPO的瑞浦蘭鈞來說,類似平台化技術的應用将形成技術複利,提升的不僅僅在産品層面,還将展現在BOM成本與制造成本層面,這樣的能力在如今的動力電池行業極其重要。

如果将動力電池的競争格局比作圍繞全固态電池這座珠峰的攀登,那麼企業必須要有能力不斷利用攀登過程中出現的新技術,打好眼下的仗。

這種模式放在隔壁自動駕駛行業叫做“勇攀珠峰、沿途下蛋”,指的是在通向L4全無人自動駕駛的過程中,将技術應用至與整車廠合作的L2+輔助駕駛上。對于動力電池行業來說,這或許也是一個重要的啟示。

高性能的電池研發固然不應該放棄,但及時做好市場化的玩家,才有機會笑到最後。

作者:王磊

編輯:羅松松

視覺設計:疏睿

責任編輯:王磊

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