软包磷酸铁锂电池 深一度|新能源汽车该使用软包电池还是硬包电池?

小编 2024-10-10 聚合物锂电池 23 0

深一度|新能源汽车该使用软包电池还是硬包电池?

研发经验的积累和技术进步,使得汽车制造商不断审视其现有产品并加速迭代。

1月18日,据路透社报道,知情人士向其表示,因为耐久性问题和潜在的泄漏风险,比亚迪计划停止生产用在插电式混动(PHEV)车型中的软包电池。

知情人士透露,比亚迪上个月开始将其位于陕西省和浙江省的两家工厂软包电池生产线转换为生产方形电池。而其在青海省的第三家电池工厂目前仍在生产软包电池。此举是为了尽可能维持PHEV的产量水平。报道称,根据规划,比亚迪将在2025年初完全停用软包电池。

这一消息并未得到比亚迪官方确认。

消息人士表示,比亚迪和一些行业专家认为,电池包裹在铝塑膜中的软包电池有电解质泄漏的风险,在极端情况下,电解质泄漏可能导致电池燃烧或爆炸。

一些汽车制造商已经意识到软包电池的风险。大众汽车在2021年就表示,它正在放弃此类电池。特斯拉首席执行官埃隆·马斯克也“强烈建议”不要使用这类电池。

2022年,比亚迪召回了6万多台使用软包电池的唐DM-i车型。它向监管机构报告的召回计划中,就提到了“可能导致热失控”的电池组缺陷问题。

资料显示,用在纯电动车和插电式混动车中的锂电池主流方案大致有三种——圆柱形电池,方形电池和软包电池。它们采用的核心材料区别并不大,区别主要是软包电池采用铝塑复合膜外壳,而圆柱电池和方形电池都采用金属外壳,也就有了“软硬”之分。

软包电池顾名思义被包裹在相对软质的金属薄膜中,其也广泛用于平板电脑和其他消费电子产品中,重量更轻,但在激烈碰撞中有电解液泄漏风险。

比亚迪于2021年推出了其自研的刀片电池技术,当时采用的就是软包电池。这项技术可以大幅提升PHEV的充放电倍率。

一位消息人士表示,这家汽车制造商计划用一种被称为“短刀片”的方形电池替换其PHEV中当前采用的软包电池。

据了解,2023年比亚迪销量达到301万辆,销量构成中约一半(48%)比重为插电式混动车,其余的为纯电动车。

中汽协数据显示,比亚迪2023年卖出的PHEV车型中,国内市场占比98%。剩余的2%销往巴西市场,其中包括比亚迪宋、秦plus和驱逐舰05 PHEV等车型。

软包动力电池的发展最早由日本AESC(2018年被远景科技集团收购后改名为远景动力)以及韩国LG化学引领。

2007年,AESC把用于手机的软包电池打造成符合车规级标准的大软包,LG化学也在2010年生产了世界首批PHEV软包电芯LMO/NCM111。

2010年开始,软包电芯通过持续工程化改进、做大单体容量,持续缩小与圆柱电芯在单体能量密度上的差距,并最终实现了反超。

日产聆风上就一度使用了AESC的24千瓦时软包电池,这款紧凑型纯电A级车一经推出便大受欢迎,成为全球第一款真正意义上实现大规模量产的纯电车型。

一边是技术成熟度和性能的不断提升和大规模的量产装机验证,一边是圆柱电池性能提升曲线逐渐放缓,成本优势减弱,软包电池开始在全球市场兴起。

LG化学运用高能量密度的镍钴锰(NCM532)锂电池与走圆柱路线的松下NCA进行对标后,软包电池获得了欧美主流传统车企的偏爱。

2022年,欧洲销量前20名的电动汽车中,有12款都采用了软包电池。其中就包括大众ID.4、ID.3、斯柯达Enyaq等当地热门车型。

不过,软包电池的产品一致性较难把控,这对企业的技术水平、制造工艺等提出了更高的要求。

铝塑膜等部分原材料及生产设备的采购渠道较为单一,相关供应商一旦出现问题,将对软包电池生产供应产生影响。

在CTP(cell to pack)技术逐渐成为主流趋势时,软包由于结构强度不足,模组难以取消导致成组效率低等等。

但随着比亚迪旗下弗迪电池、孚能科技等电池巨头的技术突破,软包电池在精度、一致性等方面大幅提升,再次占据市场一席之地。

事实上,除了前文提到的比亚迪和大众,广汽埃安旗下高端纯电品牌昊铂GT和昊铂HT、吉利银河L7、长城哈弗枭龙等车型都使用了软包电池。

就像磷酸铁锂电池和三元锂电池两种技术轮流“坐庄”一样,软包电池和方形电池之间也经常各领风骚。某种程度上,都是车企以原材料价格、安全性、性能三个“参数”为函数的最大值求解。

软包电池之铝塑膜详解(兼谈东尼电子)

锂电池外壳主要分为软包和硬壳(方形、圆柱)两大类铝塑膜 则是软包锂电池电芯封装的关键材料。

铝塑膜主要由尼龙层、铝箔层、热封层及用以粘结的胶黏剂组成。 最内层为热封层,主 要使用 CPP 材料,起封口粘结作用,CPP 材料与金属 Ni、Al及极耳胶块有良好的热封粘贴 性,具有耐电解液、绝缘性和耐戳穿性能。中间层是铝箔,材料一般使用纯铝类或铝铁合金, 可以在室温下与空气中的氧反应生成氧化膜,防止氧气、水分侵入而起到保护内部电芯的效 果;最外层是尼龙层,尼龙具有抗冲击性能好、耐穿刺性能好、耐热及绝缘性能、耐摩擦性 能好等特点,用来保护铝箔层不被划伤、减轻由于跌落等对电池造成的冲击震荡等来进行保 护内部。动力电池铝塑膜在尼龙层外,还会再叠加一层 PET层用作防护。

根据铝塑膜的厚度,主要将其分为 88μm、113μm、152μm 三种 。88μm 和 113μ m 厚度的铝塑膜适用于 3C 电子产品;152μm 厚度的铝塑膜则适用于动力电池领域,对生 产工艺的要求更高,且多出的厚度主要来源于尼龙层外相较 3C 数码铝塑膜又附加了一层 PET,拥有更强的保护能力。

按照铝塑膜的生产工艺进行划分,又可将铝塑膜分为干法铝塑膜和湿法铝塑膜。 干法生 产工艺由日本昭和电工和日本索尼共同研发,在制备过程中用胶黏剂将铝箔层和 CPP 层粘 接,在直接压合而成。干法工艺对生产设备要求不高,但工艺流程较为复杂,操作难度大。 热法生产工艺是由日本 DNP 和日本尼桑公司针对车用电芯共同开发的铝塑膜产品,先用 MPP 将铝箔层和 CPP 层粘接,再缓缓升温升压热合成制备铝塑膜。

我国铝塑膜行业国产率偏低,锂电池铝塑膜的市场和技术一直被日韩少数企业垄断,其中 DNP 和昭和电工的铝塑膜市场占有率在 2019 年超过 70%,目前大约维持在 60%水平。 2019 年时国产化率不足 20%,GGII 数据显示,近三年铝塑膜国产替代主要集中于 3C 数码 领域,2021 年国产铝塑膜市占率已超过 50% 。未来,动力电池铝塑膜将成为国产替代的主 战场。

经过多年的追逐与改良,以紫江新材、新纶新材、东尼电子等为代表的我国铝塑膜企业 产品在冲壳深度、热 封性能、阻隔性能等核心指标上已实现对标,甚至在某些性能上已实现反超,但在外观一致性、良率等方面仍有一定差距。同时,相较于进口铝塑膜,目前国产铝塑膜在经济性、交期等方面具有显著优势。

铝塑膜作为软包锂电池的关键材料之一,其成本占软包锂电池成本约 17%,仅次于正极材料与隔膜。 而在铝塑膜的成本中,以 152μm 为例,主要材料 CPP、铝箔、尼龙层即已占 有约 70%的成本比重。

目前国产与进口的铝塑膜在定价上存在一定差距,约为30%,因此如果软包电池生产企业将原材料切换为国产铝塑膜,那么将节省 5%左右的总电池成本。

总结一下:铝塑膜的逻辑

(1)可以让软包电池更加紧密;可以让电池材料柔性更佳;质量很轻,能够大幅提升电池的能量密度;

(2)国内技术研发多点突破,临近国产化拐点,预计今明两年出货量均有望翻倍增长:目前铝塑膜国产化率不足25%,对标四大基材90%以上国产化率,国产替代空间较大;

(3)行业需求快速增长 :比亚迪推出软包磷酸铁锂电池加速软包渗透率提升,未来三年行业复合增速26%;比亚迪刀片已经正式使用铝塑膜、孚能科技的软包已达产13GWh,未来两年预计达到120GWh。

(4)软包电池行业渗透率有望加速。 国内当前渗透率不足20%,有加速渗透预期(对比海外软包电池占比达到40%,29款欧洲畅销车就有15款使用了软包电池)预计未来2年达到30%+;

(5)行业集中度高,可以提升10-15%,主要体现为行业的壁垒很高,日本的DNP、昭和电工和紫江企业、新纶新材、东尼电子、道明光学。

(6)半固态电池量产催化估值提升:固态电池或为锂电池发展终态,而固态及半固态电池均需采用软包封装路线,从盈利水平及关联程度来看,铝塑膜在未来固态电池方向受益明显。

下面我们主要介绍一下国产铝塑膜各主要龙头企业情况:

1. 紫江企业 (今日一字板涨停)

1、产能:公司铝塑膜目前一个月产能400万平 ,出货300万平,工厂在上海,安徽工厂公司已从上海派人过去,新工厂启动需要老员工,近期会投产,产能180万平/月。上海紫竹工厂预计2204投产。全年有效产能预计7000万平 ,出货6000万平。

2、客户:22Q1每月300万平中,B公司占一半,ATL占2成,剩余包括鹏辉、力神等。22Q2公司给B公司单月出货提升至200万平。(B公司单月需求300万平,剩余份额为进口)

3、利润率:公司22Q1毛利率38%(去年在32%左右),环比提升主要由于单一客户份额提升,规模效应带动。4月单平净利税后已达4元。

盈利预测:预计公司22年归母净利润7亿,其中主营5.5亿,铝塑膜1.5亿(4*0.6*63%),主营给15x对应80亿市值,铝塑膜给40对应60亿,共140亿总市值。

2. 新纶新材 (今日停牌,预计复牌后一字板连续涨停。)

深交所公告,新纶新材拟筹划控制权变更事项,故暂不展开。

公司铝塑膜业务,系公司 2016 年并购世界三大铝塑膜生产制 造商 T&T 旗下铝塑膜业务后发展而成。2021年产能约为4800万平,2022/2023年预计产能均为7200万平

3. 东尼电子

2022年预计铝塑膜产能6500万平 ,同比参考紫江企业7000万平产能,预计铝塑膜贡献净利润约1-1.2亿左右(对应8折估值对标计算且满产满销),公司股权激励计划公告的业绩指引为2022年2.1亿净利润,2023年6.5亿净利润,当前市值仅75亿,未来增长空间巨大。

根据公司董事长最近跟投资者沟通,已经在和比亚迪和长城接洽,有望进入此二者供应体系,导入包括极耳、铝塑膜等产品(有待落地后公司公告)。

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