圆柱电池的市场和技术状态概览

汽车电子设计 2020-01-14

今天的文章来写一下圆柱电芯的情况,在全球范围来看,松下的圆柱、LG和SK的软包和CATL&BYD的方壳都是有演化路径的,但是在国内来看,情况并不是这样,在2019年整体的装机量62.38GWh里面,圆柱的不管是装车数量还是装车的电池量都是最少的。值得注意的是,随着特斯拉的第一阶段配套,松下和LG两家的圆柱电池投入生产,圆柱电池在乘用车里面的比例也会上升。而国内的圆柱的企业,很大一部分开始往细分市场方面转,在电动工具、电动两轮车、园林工具、智能穿戴、储能细分市场,这些应用方面,圆柱电池相比与软包和方壳,还是有一些优势的,这也是之前投入巨资圆柱电池企业能走的一条生路吧。


1)圆柱电芯的主要情况

图1 中国的圆柱电池是处在最弱的位置 


基于历史原因,圆柱电池主要是用在纯电动乘用车和纯电动专用车两个细分市场上,丰田用了一部分圆柱电芯用来做PHEV乘用车,但是这块的使用绝对需求量比较少。 


图2 中国圆柱电芯使用去向 


从供应商角度来看,国轩、比克和力神是国内主要的圆柱电芯的提供商,松下和它的合作伙伴联动天翼也出了一些量。剩下的圆柱企业,主要面临着很多的客户层面的问题。在补贴大幅退坡和宏观经济导致新能源汽车增长疲软的大环境下,前期配套低端车型居多,圆柱电池很早就在价格层面有了很大幅度的下降,而且在低端乘用车专用车客户拖欠货款严重等情况下,让很多圆柱电池企业被迫退出了这块市场。 


图3 圆柱电池主要企业情况 


由于我们主要关注纯电动乘用车,所以主要还是纯电动汽车,我们接下来看一下目前国内纯电动乘用车所使用的纯电动圆柱电芯的规格。


2)纯电动乘用车使用的圆柱电芯的规格

在国内目前用的比较多的还是18650(从2.4Ah-3.2Ah)的规格,国轩推出32135的15Ah也占了很大的数量,还有就是一部分21700的(4.5Ah)电芯。 


图4 圆柱电芯规格占比 

如下图所示,在18650的规格下,能量密度的范围拉得很开,不同的化学体系形成了不同的梯度,其中可以达到258Wh/kg;21700的规格国内也有不少企业在跟,但是这条路线并不是国内主流的客户需求,其中最新的松下的21700电芯的能量密度为255Wh/kg。

 

图5 圆柱电芯的容量和能量密度 


圆柱电芯的主要问题,还是一致性需要很大的努力才能满足要求。在集成方面,目前使用圆柱电芯的能量密度是可以超过160Wh/kg的。这里还是对于集成的工艺过程要求比较高,在批量化供货和降低成本方面,圆柱在模组方面降低成本的空间比较有限。 


图6 圆柱电芯和Pack能量密度转化图


3)特斯拉带来的变局

根据合格证数据统计显示,12月份特斯拉国内工厂取得合格证车辆达928辆,配套电池企业为松下,随着1月7日,国产特斯拉model 3开始正式交付,预期后续的量主要是LG的圆柱电芯。从长远来看,在部分项目上还是可以一个选择的,但是最大的挑战还是成本。

表1 国外的几家21700电芯


小结:整体而言,2020年中国新能源汽车市场将全面形成“外资+合资+自主”三股势力共振的局面,从长远来看,圆柱电芯还是可以作为阶段性产品使用,在我们对比完软包和方壳电芯的发展情况,可能可以仔细来判断下整体的应用节奏。


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