鋰解 V-Talks|“新能源汽車電池通用化的現狀與未來”紀要

據鋰解資料顯示,2021年我國新能源汽車銷量達到了350。54萬輛的歷史新高。工信部原先制定的目標在2025年達到新能汽車滲透率達到20%,但在2021年就提前完成,新能源汽車的零售滲透率已經突破了25%。新能源汽車這個產業,無論是在金融面上,還是在我們實際的生活中都是一個非常火熱的存在。

鋰解 V-Talks|“新能源汽車電池通用化的現狀與未來”紀要

▲圖1。新能源汽車年度銷量

越來越多的消費者認可了新能源汽車,各大主機廠也在不斷推陳出新向市場投放新產品。但是,現階段各個車型在開發時仍舊需要打造專車專用的電池。動力電池研發與生產成本高、產品開發週期慢。

那麼,能否如同汽油,只有92#、95#、98#幾種,電池包也只有小、中、大三種通用規格?用最少的資源,實現最大的經濟效益?

6月25日下午,我和鋰解的小夥伴一起,探討新能源汽車電池通用化的現狀與未來。

本期主持人&特邀嘉賓

鋰解 V-Talks|“新能源汽車電池通用化的現狀與未來”紀要

Q:自從新能源汽車誕生以來,動力電池的設計理念有什麼樣的變化趨勢?

A:

縱觀中國的新能源汽車發展歷程,2011年以前各家主機廠都只在做前期技術研究試水,開發出幾款概念車,並沒有能夠將新能源汽車量產落地的能力。2010年到2015年是技術積累期,此時動力電池的技術還不夠完善,電池容量低、充電速度慢、迴圈壽命短,各大主機廠都是開發一兩臺車試水。由於車輛在開發生產過程中投入巨大,類似模具、平臺開發都需要大量資金投入,為節省研發費用,儘快投放產品,彼時的新能源汽車多以燃油車型進行改裝打造,也就是俗稱的“油改電”。

從2015到2017年是我國新能源汽車開始加速發展的階段,彼時國家對新能源汽車發放了大量的補貼,在補貼的刺激下,大量新能源汽車被生產製造,並在2017年實現了新能源汽車累計銷量突破100萬,隨著2017年新能源汽車補貼開始退坡,並且補貼由“補企業”轉變為“補使用者”,2018-2020年新能源汽車發展速度出現了一定程度的停滯。

儘管新能源汽車的發展進入了停滯,但動力電池的發展速度卻是非常快。動力電池從最早的VDA模組,發展出了390模組、長模組、再到大模組、最後出現了CTP電池包。動力電池的技術提升,讓新能源汽車的續航、補能效率獲得了長足的進步,新能源汽車也被越來越多的使用者所接受,依賴自身的產品力即可和燃油車一較高下。此時,各大主機廠都在開發純電專用平臺,將汽車軸距拉長,在底盤佈局形狀規整的動力電池包。

Q:隨著各家主機廠紛紛推出純電專屬平臺,在車輛尺寸接近的情況下,動力電池的尺寸規格是否有趨同的傾向?

A:

當前不同主機廠的電池包整合程度不一,有的會在電池包裡整合OBC、有的會整合DCDC,有的主機廠電池包中就是單純的電芯,正是因為這種主機廠之間技術路線的不統一,當下階段電池包通用化仍舊難以實現。車企需要結合自己的技術水平,打造出具有差異化的產品,從而也需要開發這種適配於自身產品的電池包。畢竟燃油車發展百年,市場上並沒有出現標準引擎和標準變速箱,新能源汽車也是同理。

相較於電池包,電芯是具有一定程度的趨同性。以4680電池為例,4680電池即為極致的標準化,現在佈局4680電池的主機廠,基本都是在用4680電池作為標準元器件,透過一定的串並聯結構、一定的空間佈局,打造屬於自己車型的電池包。

另一方面,當前各個主機廠除了使用4680等標準規格產品,也在開發適配自己平臺的電芯,以通用奧特能平臺為例,在北美就是一顆軟包電芯適配所有的車。福特、大眾、沃爾沃等國外車企的研發方向都是電芯通用化,適配所有車。所以相較於電池包的通用化,電芯的通用化是較容易實現的,而且也是各大主機廠在積極推動的方向。

Q:對於同一企業的不同車輛產品,是否會考慮一款電池包複用多款車型?

A:

目前來說主機廠還沒有采取這樣的解決方案,其原因為任何一個主機廠開發的產品之間都需要有一定的差異性,有的重視乘員空間、有的重視駕駛效能、還有重視成本控制,對於不同定位車型就有不同尺寸、帶電量、輸出功率等方面,因此仍舊需要對每一款車開發專屬的電池包。

儘管當前各大主機廠期望能夠透過智慧座艙、智慧駕駛來吸引消費者,而電池包做成一個基礎的平臺,但在短期內仍舊難以實現。在國內,各大主機廠之間的動力電池系統設計已經具有了一定的趨同性,但這只是距離“一款電池包打天下”的目標完成了90%,至於剩下的10%,當前的主機廠是不願意邁出這一步的,在電池效能還是各大主機廠產品重要賣點的當下,喪失了對於電池系統的開發主動,相當於將自己產品的主要競爭力交付給了競爭對手。

Q:相較於對純電車型,對於動力電池效能要求不太嚴格的PHEV車型,動力電池是否會有通用化的趨勢?

A:

對於PHEV車型,由於搭載了引擎,可能還會有變速箱,所以必須要考慮到油管、排氣等結構的佈局。相較於統一由幾家電池廠供貨的動力電池,各大車企間引擎與變速箱的差異性就更大,電池需要對內燃機這一套動力總成做出妥協,所以更難以實現動力電池的通用化。

另一方面,開發PHEV以傳統車企為主,傳統車企的內燃機部門仍舊是“老大哥”一樣的存在,動力電池+電機的動力總成系統往往需要基於內燃機的需求而做出調整。

Q:當前國家政策在鼓勵換電車型,而換電模式想要做大,則必須電池通用化,所以政策上對於換電模式的鼓勵,是否也會促進電池通用化呢?

A:

其實國家已經花了足夠的資金資源在新能源汽車行業的科研、投資、產能和地方政策上了,新能源汽車也已在補貼扶持和各種社會因素的影響下提早進入了市場化階段。可以說,新能源汽車已經成長為一個18歲的少年,在這個階段,它更需要憑藉自己的能力去奔跑。在國家層面上來說,政府能夠做的只是提供更多基礎資源和對關乎民生的重要領域投入更多關注。比如說,政府可以提供換電設施所需要的土地,而是否進行換電模式的建設則是企業的自發行為。同時,國家會更加關注重卡等對社會民生影響深遠的領域,而對民用車這樣的自主競爭領域,則不宜干涉太多。總之,國家的補貼鼓勵政策可以讓某一細分領域短暫繁榮,而它“成年”後的發展,則需要企業更多的自主驅動力。

Q:電池技術仍在不斷的發展,如果一些新型電池如鋰硫電池成功商業化應用,用更小的體積提供足夠的能量密度,此時電池包結構對於車身結構設計重要性下降,各大主機廠會傾向於使用通用化電池包嗎?

A:

所有的先進電池的都有一個基本的問題,即其從學術研究到產業投資再到應用,都經歷了一個漫長的過程。比如鋰電鉛酸,在手機的推動下拖著鋰電池得到了飛速發展,在各種家用領域中也得到了廣泛應用。但當鋰電池已經發展成熟時,再往上突破就是一個非常緩慢的過程,也意味著會有更多的工程師前來挖掘它的產能,所以其創新和電化學改進也始終是在進行中的。而關鍵的是,我們需要特殊的企業去提供一些車輛在特定的領域裡去完成這件事。但其實這種共享或者協同,並沒有得到一個顯著的成功。或許整個社會需要有不同的解決方案,並由大家去去最佳化自己的選擇。

總結:

在當前新能源汽車仍在快速成長的階段,各大主機廠都在積極向市場投放與眾不同的產品,而動力電池仍是作為主機廠宣傳產品的重要賣點之一。因此,主機廠們都希望能夠牢牢把握電池包自主設計,以最佳形式適配自身的產品,對於通用電池包。當前階段,電芯的通用化已經開始,但上升到電池包結構的通用化,仍舊有較長的路要走。