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欧洲动力电池供应链之争
欧洲正在为其庞大的动力电池建设计划构建本土供应链。外媒报道称，澳大利亚勘探公司Infinity Lithium Corporation Ltd（INF）无限锂业有限公司与欧洲创新技术研究院（EIT）签署了一份谅解备忘录，为其西班牙圣何塞锂项目提供融资和支持服务。这意味着Infinity是首个获得欧盟资金和支持的锂项目开发商。根据备忘录，EIT将首先提供80万欧元（约合人民币624万元）以支持Infinity圣何塞锂项目一期转化。EIT还将为该项目提供第二阶段的融资服务，包括推动欧盟承购方与该项目签订包销协议，估计需要160万至240万欧元。据了解，圣何塞锂项目位于欧盟内部，主要生产电池级氢氧化锂，原材料来自当地的硬岩锂矿资源。随着高性能电池和续驶里程延长的电动汽车的发展，预计未来几年全球对氢氧化锂的需求将会增加。当前，欧洲正在大力推进汽车电气化进程，并制定了详细的本土动力电池建设计划。但由于欧洲缺乏完成的锂电池生产供应链，原材料主要集中在亚洲，这对欧洲的动力电池生产供应本土化产生了极大的阻碍。为此，欧洲电池联盟（EBA）设立了欧洲创新技术研究院（EIT），该机构由欧洲委员会、欧洲投资银行和其他工业利益相关方于2017年创建，旨在支持在欧洲建立电池制造供应链。EIT首席财务官Diego Pavia说：“EIT努力推动Infinity在西班牙的项目完成，以支持欧洲可持续发展的区域性锂离子电池供应链的发展。“我们的支持将使该项目进入开发的最后阶段，并使包括电池和汽车制造商在内的欧洲客户能够在欧盟采购锂化学品。”事实上，受新冠肺炎病毒在中国以及韩国日本蔓延影响，欧洲地区的锂电池制造商以及车企已经出现了原材料和零部件供应紧张或中断的影响。目前，包括三星SDI、LG化学、SKI、宁德时代、Northvolt、PSA等中日韩以及欧洲本土电池企业都在欧洲大规模建设电池工厂，但其锂电池原材料主要从中国和日韩进口，供应链较为依赖亚洲，这不利于上述企业的本土化生产和降成本。因此，建设欧洲本土锂电池供应链对上述电池企业而言至关重要，目前已经有多家亚洲锂电池材料供应商前往欧洲建厂布局，为上述企业提供就近配套服务。预计后期或将有更多锂电池材料和设备企业前往欧洲建厂，同时欧洲也在建设扶持本土的材料企业，进而在欧洲展开一场供应链方面的竞争。
来源：高工锂电技术与应用
2020年动力电池七大技术预测
时光不知不觉开启了2020年的闸门。在过去的2019年，新能源补贴退坡和市场竞争惨烈，动力电池行业步入寒冬。不过在政策、市场、资本等多重因素带动下，动力电池的未来前景依然远大。对动力电池技术研发而言，寒冬时节正是沉淀，厚积薄发的时刻。高工锂电根据2019年动力电池技术发展情况，就2020年动力电池行业的技术，进行七大预测。预测一：标准模组590技术投入会进一步加强，但355模组主流地位不变虽然德国大众基于MEB平台，推出标准590模组，以更高成组效率受到市场热捧，但相关锂电产业链尤其是设备制造技术，还尚未完全突破。其中标准590模组对应的单体电芯尺寸长约550mm，用对应的锂电设备制造，尤其是叠片技术突破还有一定难度。一方面韩国本土的DA、NS、APRo设备厂商，在国内售卖的叠片设备是Z字叠，而不是热复合叠片机。它们供给LG化学的叠片设备主要分卷叠和堆叠。卷叠针对小型电池，堆叠针对大电池。另外LG的卷绕式叠片电池专利应该还有一年才到期，这依旧对国内电池厂在这方面的技术形成制约。不过像先导智能积极推进整线制造工艺、赢合科技选择跟德国曼兹合作开发叠片相关设备等，这些国内头部锂电设备企业的努力，都会给590标准模组提供新的技术投入。预测二：宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池技术会进一步发展2019年宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池是国内最耀眼的动力电池创新。这两种方式均是基于电池系统整体安全性和能量密度，进行提升和优化，减少冗余。从整车厂的角度看，动力电池企业开始更深入的以终端需求为主进行创新，非常有利于动力电池产业链上下游的资源充分利用，加快行业发展进程。同时也暗示着未来动力电池技术发展有可能从cell to pack 到cell to vehicle，按照整车需求进行集成，进一步优化中间工序。预测三：在保证高能量密度的情况下高功率快充技术更高充电倍率努力动力电池的快充技术，将持续以高功率充电为主。尤其是对当前的新能源汽车市场而言，快充商业模式大部分情况下，依然优于换电模式。一方面换电模式需要在动力电池标准化和新能源汽车集中的情况下，规模普及速度才会加快。另一方面快充就像燃油车加油，在投入产出比上，比换电的收益相对更有保障。预测四：固态电池的商业化速度不会在2020年大规模普及从氧化物固态电池来看，生产过程成本仍然占比超过50%，相比于锂离子电池（过程成本仅为20-30%）仍然明显偏高。同时固态电池还存在露点管理和粘合方面的技术问题，暂时还很难解决。还有在制造方面，还没有比较大的突破。因此要想实现大规模量产，估计还需要3-5年时间。预测五：动力电池的补锂技术会更进一步发展应用于电动汽车和大型储能装置的锂电池，在能量密度方面的要求，日益提升。然而通用的锂电负极石墨材料，其理论比容量372mAh/g，已无法满足。目前技术发展趋势是负极选用硅碳材料，其比容量4200mAh/g。不过负极硅碳有首次充放电效率较低、膨胀大、长循环会粉化等问题。对应的补锂技术能有效规避硅碳负极不足，提升能量密度，作用机理主要分两方面。一方面增加活性锂离子含量，补偿首周充放电过程中的活性锂损失，提升电池首周可逆容量。另一方面实现负极材料体积的预膨胀，减少材料颗粒在嵌锂过程中的破裂和极化，提升负极的机械稳定性和循环性。预测六：动力电池能量密度将进一步提升,磷酸铁锂材料可能回归新能源汽车起火的安全事故发生，让市场和政策对动力电池安全性的关注度提升。不过新能源汽车销量依旧受续航里程制约，提升动力电池能量密度仍迫在眉睫。这虽然意味着安全性排在第一位，但动力电池能量密度会进一步提升，尤其是随着高镍三元正极材料逐步渗透，将不断提高。关于磷酸铁锂，比亚迪将于2020年5-6月份推出的全新一代磷酸铁锂电池，体积比能量密度将提升50%，寿命长达8年120万公里，成本节约30%。还有合肥国轩最新消息，宣布单体电芯能量密度已提升至190Wh/kg，并配套续航里程400km以上的车型。同时表示明后年磷酸铁锂的单体电芯能量密度有望达到200Wh/kg，实现160Wh/kg系统能量密度。这均意味着磷酸铁锂动力电池性能方面，依旧有改进空间。再加上低成本，高安全的优势，随着国内头部动力电池企业加大投入，磷酸铁锂电池相应的能量密度和系统能量密度提升后，有望回归，抢占一部分市场。预测七：动力电池安全性大幅提升动力电池的安全性，主要是动力电池热失控。其意味着电化学化合健构成的能量势垒遭到破坏。就像大坝决堤，膨胀起火燃烧爆炸是个由内往外的过程，一般的灭火剂根本起不了作用。这时通过BMS实时监控电压电流温度以及其他直接或间接手段获得电池参数信息，包括SOC，电压电流温度内阻变化趋势。然后通过一定算法，实现提前评估预测风险，尽早采取措施，避免电池过度使用和滥用，防止热失控发生。再加上2019年高工锂电年会，参会嘉宾分别从设备、制造工艺、电芯层面、PACK层面、系统层面的提前预防，以及发生安全事故的控制和处理等环节，围绕动力电池安全性进行的演讲。由此可看出2020年，动力电池的安全性会成为重中之重，将大幅提升。
来源：高工锂电
王传福扔下“原子弹” 将炸飞几千亿动力电池产业投资
“电池大王”王传福发誓要夺回曾经的桂冠。这样的时刻终于来临了。2020年3月29日，中国深圳，尽管新冠肺炎疫情肆虐全球，然而，王传福所带领的比亚迪依然吸引了广泛的关注。这一天，传说已久的比亚迪“刀片电池”正式对外发布，这款战略性的产品，将承担着比亚迪颠覆全球动力电池产业格局的使命。在发布会上，王传福毫不客气地指出，新能源乘用车产业，此前秉承的三元锂电池技术路线走偏了，盲目追求高能量密度的三元锂电池是电动车不断发生自燃的“罪魁祸首”，新能源汽车产业要想获得大规模的发展，必须要解决安全问题。现在，是时候“纠偏”了。这句看起来轻描淡写的“纠偏”，蕴藏着血雨腥风。从2016年起，全球新能源乘用车技术路线转向三元锂电池，到2020年底，将会有数百GWh的三元锂电池产能建成投产。此外，加上上游的氢氧化锂、钴、镍、正极等企业，下游的整车制造企业，在这里所倾泻的投资数以几千亿元计。比亚迪刀片电池如果获得成功，将会一举逆转全球动力电池的产业格局，带来两大颠覆性的改变：动力电池的材料化学体系，将会从三元811为主转向磷酸铁锂为主；动力电池的制程工艺，将会从卷绕工艺彻底转向叠片工艺。这将会让整个三元动力电池体系的投资，陷入巨大的被动。对于整个电动车产业而言，上游如此激烈的腥风血雨般的竞争，无疑将会促进整个产业的发展，消费者也将可以获得更多实际的利益。致命一击蓄势待发的王传福没有任何客气，直接放出“绝杀”，一举掀开了三元锂电池自燃问题的盖子。这是三元锂电池体系的致命缺陷。三元锂电池，尽管在能量密度，续航里程中拥有绝对的优势，但其致命的缺点就是结构不稳定，与此前的磷酸铁锂体系相比，更易于发生热失控。自燃问题，是电动车产业的“潘多拉魔盒”。在此之前，由于没有绝对靠谱的解决方案，在很多著名的品牌发生自燃甚至是爆燃之时，产业都保持了沉默。对于很多早期的先锋消费者而言，尽管知道自燃是一个极端情况下的概率问题，但心中始终会悬着一块石头。现在，王传福直接引爆了电动车自燃这个“大炸弹”。“针刺试验”，是一个拗口的专业术语。但是，在接下来很长的一段时间内，这个词将会成为三元锂电体系的噩梦。对于动力电池的消费者而言，这个听起来非常陌生的名词，作用却甚为关键，主要用于衡量一款动力电池在极端情况下是否会发生自燃。比亚迪和深圳电视台，携手把这个专业的试验推向了普通的电动车消费者，并将会植入在他们的心智深处，在将来很多个时刻，会持续地影响全球智能电动车产业的发展。在播出的试验中，三元锂电池、磷酸铁锂块状电池以及比亚迪的刀片电池，被渐次摆上试验台架，一枚直径为5mm的钢针，在机械臂的驱动下，纵向贯穿三款动力电池，人们将会看到令人震撼的一幕。三元锂电池，在被钢针贯穿之后的几秒钟之内就发生了“爆炸”，并引发了熊熊火焰，动力电池泄压阀开启，活性物喷射而出，放在电池壳体上的鸡蛋被炸飞。尽管所有人都明白，这是极端状况，但这样的场面还是不可避免地会让人产生联想，让不少电动车拥有者的那颗小心脏不由自主地提了起来。磷酸铁锂块状电池，在被钢针贯穿的情况下情况好了很多，尽管发生了冒烟，电池壳体里的活性物质快速膨胀，活性物顶开泄压阀喷射而出，但没有出现明火，表面温度在200-400℃，电池表面的鸡蛋被烤焦。比亚迪刀片电池，在被钢针贯穿的情况下，没有明火，无烟，表面温度未出现显著上升，放在壳体上的鸡蛋蛋清甚至没有凝固。鉴于鸡蛋蛋清的凝固温度为60℃，据此可以证明比亚迪刀片电池在被钢针贯穿并发生内短路的情况下，不但没有出现自燃，甚至于表面温度都没有超过60℃。比亚迪刀片电池毫无悬念地通过了针刺试验，而三元锂电池也毫无悬念地在被钢针贯穿之后的几秒钟内发生了爆燃。这个试验以及这段视频，以后将会反复在新能源汽车产业出现，直到这个产业彻底地战胜了电动车的自燃问题。当然了，对于三元811体系而言，要想在短期之内通过“针刺试验”，几乎是mission impossible。通常情况下，现阶段三元811的热失控温度为205℃—210℃，为了改进安全性和提升热失控温度，动力电池产业界提出了著名的“四元电池”（后简称NCMA）解决方案，即在三元811的正极材料中添加铝原子来改善化学特性。大众汽车集团的三元811，走的就是NCMA路线，通用和LG合资的动力电池，也将是NCMA路线，国内的蜂巢能源科技也在做NCMA，相信宁德时代也会跟进这个技术路线。经过改良的NCMA电池，可以把热失控温度提升到230℃，达到三元622电池的水平。但是，磷酸铁锂的热失控温度在500℃以上，这是根本性的区别。此外，磷酸铁锂（LiFePO4），由于分子式结构中的氧原子被牢牢地锁在磷酸根中，结构非常稳定，只有在温度达到900℃的时候，磷酸根的化学键才会断裂，释放出氧原子。在意味着在温度达到900℃之前，磷酸铁锂不会放出氧原子助燃，所以释放的热量远远低于三元811，不易引发热失控。中国科学院院士、中国电动车百人执行副理事长欧阳明高在现场连线中指出，比亚迪刀片电池之所以在“针刺试验”中表现优秀，主要原因有二：其一，因为刀片电池尺寸非常大，相对于普通磷酸铁锂电池和三元锂电池，回路之间距离更远，所以产生热量的速度较慢。其二，因为刀片电池的散热面积远远大于其他电池，可以延缓温度快速升高。更稳定的化学结构、刀片状产品结构和特殊设计是刀片电池解决自燃问题的底层逻辑。通过刀片电池，比亚迪树立了一个新的产业安全标杆，并将通过这一点不断地让三元锂电体系感到痛苦。在这样的背景下，显而易见的是，在以后电动车的终端消费场景中，所有搭载了刀片电池电动车的销售顾问，将会抨击搭载三元锂电池竞品的自燃问题。在接下来比较长的一段时间内，绝大多数购买电动车的消费者将会被普及到动力电池“热失控”温度这个概念。在购买中，很多消费者甚至于会提出这样的一个问题：“这款电动车所选用的动力电池，是否通过了针刺试验？”对于三元锂电池体系的动力电池制造商而言，上述问题会让他们下游的电动车制造商备受困扰。这些搭载三元体系动力电池的制造商，将不得不花费更多的时间来解释，他们的Pack设计是多么的NB，BMS系统是多么的智能，只要检测到一点动力电池温度的升高，就可以采取一系列的安全措施。他们还会补充一句，我们的智能Pack系统相当于“主动安全系统”，而那个热失控温度，仅仅是一个“被动安全系统”。当消费者再度追问，那你们的电池Pack能够通过“被动安全”的“针刺试验”吗？谈话就不能继续下去了。在此之前，三元锂电池的制造商以及下游的电动汽车制造商可以说，磷酸铁锂的能量密度不行。再祭出一个直击灵魂的问题：“你愿意购买一款续航里程只有300多公里的电动车，还是愿意购买一款续航里程超过500公里，且电池系统拥有‘主动安全’保障的电动车？“消费者别无选择，因为他不能把一辆续航里程只有300多公里的电动车开回家。现在情况发生了逆转，王传福说，搭载比亚迪“刀片电池”的电动车，不仅帮助这个产业消灭了自燃的风险，续航里程还可以超过600公里。也许，他的销售顾问还会补上一刀：“你确信要把一辆存在‘爆燃’风险的电动车开回家？”答案不言自明。消费终端的压力，将会传递给电动车制造商，并瞬间抵达动力电池制造商。对于三元锂电池体系的企业，这不是一个尴尬的时刻，事实上，这是一个致命的时刻。直面灵魂拷问的企业，包括全球几乎所有的动力电池制造巨头，如宁德时代、松下、LG化学、三星SDI、SKI……此外，很多自建动力电池产能的汽车制造商，也将不得不重新评估形势的发展，是不是要调整投资策略？这些企业包括：大众汽车集团与Northvolt的合资工厂，这个在德国下萨克森州萨尔茨吉特的动力电池工厂，预计产能达24GWh，投资将会在20亿欧元左右。PSA和道达尔两个合资工厂，一个位于法国上法兰西大区，一个位于德国凯泽斯劳滕，每个工厂的满负荷产能为32GWh，总投资将达50亿欧元。通用汽车与LG化学的合资工厂，位于俄亥俄州的Lordstown，产能将达到30GWh，投资为23亿美元。此外，镍、钴等资源生产商，三元体系的正极材料生产商恐怕都需要祈祷。组合拳也许有人会问：难道宁德时代们不可以快速转向磷酸铁锂，化解王传福发动的攻势吗？很难，因为王传福的攻势不是一记“绝杀”，而是一套“组合拳”。这套组合拳攻势，除了化学材料体系的更迭、动力电池成组方式的革命之外，还包括：1.商业模式的全面转型。2.新产品：刀片电池是一款全新的车规级动力电池。3.制程工艺、制造设备的颠覆。4.专利布局。5.庞大的产能储备。上述的布局中，很多的环节，除了资金投资之外，还有很长的时间门槛，且很多环节不能并行推进。在这次发布会上，弗迪电池有限公司正式被推到前台。这家公司就是比亚迪动力电池业务的核心主体。此前，我们看到了长安、奥迪等公司欲参与投资比亚迪电池的身影，相信会有更多的传统汽车巨头，可望成为这家公司的战略投资者并锁定供应关系。何龙，比亚迪负责电池业务的副总裁，首次以弗迪电池有限公司董事长的身份公开对外亮相。在发布会上，何龙宣布，比亚迪已经拥有了全球最大的磷酸铁锂动力电池产能。弗迪电池有限公司的第一个刀片电池样板工厂位于重庆璧山，投资达100亿元，产能达20GWh，这个工厂在经过了一年多时间的建设之后，已经进入SOP状态。刀片电池，将会成为比亚迪数字化供应链全面开放外供的“急先锋”。何龙称，所有你能想象得到的汽车品牌，都在和弗迪探讨基于刀片电池的合作方案，相信很快大家就可以听到和看到更多精彩的消息。此外，在产能储备上，王传福已经布下了多颗棋子。除重庆璧山工厂之外，比亚迪在长沙有20GWh产能规划，在西安有30GWh的产能规划。这些产能规划，在需要的时候可以用可控的方式上量，快速收割市场。这些产能如果全部达产之后，将可以覆盖现阶段中国大多数新能源汽车的动力电池供应。刀片电池作为一个产品本身，是另一个难以被快速突破的门槛。比亚迪刀片电池最显著的特点，就是自身的长度达960mm，甚至根据需求，长度可以从600mm变换到2000mm。这样的结构，使得可以将这些超长的“刀片”横过来，沿着汽车底盘轴距的方向叠在一起，形成了一个坚固的动力电池Pack。正是这种大长度的刀片状形状，才能够去掉模组，将电芯直接叠在一起组成电池包，从而将体积比能量大幅度提升50%，即原来磷酸铁锂块状电池Pack的体积利用率为40%，而比亚迪刀片电池Pack的体积利用率提升到了60%。然而，长度将近1000mm的大电芯，对制造而言是一个疯狂的事情，这对设备、工艺的挑战是巨大的。一款全新的车用动力电池的研发，除了材料体系的迭代之外，需要经过A样、B样、C样、D样等多个复杂环节。在研发中，需要确保产品达到此前计划的参数和性能，比如能量密度、循环特性、温宽、充放电倍率。在性能研发完成之后，随后需要进入验证环节。在这些环节中，甚至会投入数千台设备来对这些样品进行循环测试，模拟各种工况、温度和环境，夜以继日地进行测试、反馈和调整。请注意了，哪怕这些样品完成上述测试之后，依然需要放到车里面，在实地环境进行夜以继日地路试。如果确信电芯产品的研发成功在望，将会进入到下面的一系列极具挑战的研发环节，即进行制程研发、工艺开发、产能建设、生产调试、SOP、爬产……一款动力电池产品的研发和量产，请做好2年的准备。比亚迪刀片电池背后，另外一个革命性的突破，就是采用叠片工艺，而且是大电芯叠片工艺，高速叠片技术。这几乎又是一个难以逾越的门槛。事实上，大尺寸的刀片电芯，只能采取叠片工艺进行生产，而大尺寸高速叠片技术，对于所有动力电池制造商而言，又是难上加难。这样的制程，在短时间之内是没有可能被突破的，涉及的工作太多了，包括高速大尺寸可调的叠片机、分切设备和叠片工艺等很难突破的门槛。截止目前，宁德时代们采用的制造工艺依然卷绕为主。卷绕的优势是，制造设备和工艺均比较成熟，稳定，产能高和良率可控。但是，卷绕的问题一目了然，无法制造大电芯和长电芯，宁德时代目前制造的最大的电芯，长度为220mm的样子。此外卷绕工艺做出来的电芯在内阻、内部温度一致性、内部应力等方面，都无法与叠片工艺匹敌。在国内，蜂巢能源科技也采用了叠片的技术，但他们的最大电芯尺寸最高可以冲刺到400mm，现阶段制造的最大长度还是220mm。为何做大电芯难度会这么大呢？这会涉及到辊压、分切、叠片机的制造精度误差问题。比如分切的刀片，长度要达到2000mm的时候，它的误差率将会大大高于刀片长度只有400mm的，这在高速运作的流水线中，对效率和良率会带来致命的挑战。这也是为何LG化学的波兰工厂，将引入高速宽幅涂布机之后，就造成了良率的大幅下滑，不得不停产返修，造成了奥迪e-tron、捷豹I-Pace等工厂的停产。动力电池制造产业和芯片制造产业非常像，在这个领域，6西格玛的质量要求是基本门槛。动力电池需要在微米级的精度上进行高速的作业，其制造环境，对粉尘、水蒸气、温度，有着极其严苛的要求，任何颗粒物或者毛刺的出现，都将会对动力电池在10年的生命周期中造成致命的质量瑕疵。在这样的环境下进行制造，对设备精度和制造工艺的要求是极高的。以宁德时代为例，如果想将卷绕工艺切换为叠片工艺，转产刀片电池，将会发生什么？这里会带来的问题包括：1.高速叠片机问题。大家如果知道芯片制造中的光刻机，就知道这些高精密制造的设备，在寻找供应商方面会是一个巨大的问题。在此之前，国内公开采用叠片技术的只有蜂巢能源科技，他们遇到的挑战正是高速叠片机，当前还在逐步的解决之中。纵向一体化的比亚迪显然控制了高速叠片机这样的制造设备。2.恐怖的产能改造。哪怕宁德时代们经过一段时间，突破了高速叠片机以及分切设备的研发和供应问题，还将会涉及到庞大的产能改造问题。首先，叠片机和分切设备的更换，将会让宁德时代额外支出一笔高额的设备购置成本，大概会占到整体设备费用的25%。比亚迪重庆璧山工厂1GWh的产能建设成本为5亿元。使用卷绕工艺的宁德时代，转向叠片工艺时，其成本和比亚迪相比，将会只高不低。到2020年底，宁德时代动力电池的总体产能将达到100GWh，可感受一下这个产能改造的成本，估计会在100亿-150亿元之间。即使不考虑改造成本，将卷绕工艺切换到叠片工艺，工程改造的时间也将会非常吓人。此前，宁德时代把三元622的产能升级为三元811的产能，因为只涉及材料体系的变化，制造设备几乎不用动，环境和工艺上做一些调整，大概一个月时间就够。但是，卷绕设备和叠片设备完全不一样，占地面积也不一样。这样的改造，涉及到厂房的重新改造，生产线的重新安装，是要大兴土木的。这样的工作，如果能够在6个月之内完成，恐怕都是一个奇迹。3.工艺挑战。叠片工艺和卷绕工艺，是两种完全不一样的工艺，机器设备到位之后，与对应的工艺进行磨合，也需要很长的时间。动力电池的生产线，是一条流水线，由很多设备组成，这些设备需要负责匀浆、涂布、辊压、分切、叠片、装配、封装、注液、化成、老化、分容、质检等一系列流程。流水线生产要求确保每一个环节的操作时间是相同的，且不能出现任何质量上的瑕疵，任何一个工艺出现问题都将会促使整条线的停机。这就需要把所有的机器根据自己的工艺融入到整个生产流程，与每一个工位的工序配合起来，一条全自动化的生产线，几百个工序，在时间上需要严丝合缝地匹配起来，按照相同的节拍工作，且在精度上达到极高的标准，绝不是容易的事情。一条高效的产线最后要达到成为“一个人”的这种状态。在国内，此前不少动力电池制造商，购买了设备之后但难以完成产线的调试，并不是什么新鲜的事情。当然了，上述假设需要有一个前提，就是“宁德时代版”刀片电池的产品研发和工艺研发已经搞定了。鉴于上述种种原因，对于三元体系的动力电池制造商而言，跟进磷酸铁锂刀片电池，在短期之内并不是一个靠谱的可选项。王传福憋了两年的大招，不是那么容易攻破的。三元的黑暗时光大量的汽车品牌已经涌向了比亚迪，据王传福透露，第一款搭载了刀片电池的车型——比亚迪汉将会在2020年6月份上市。对于三元锂电体系的企业而言，系统性的威胁迫在眉睫。对于三元锂电体系的动力电池制造商而言，注定将迎来一段“黑暗的时光”。扑面而来的问题包括：1.如何破解最尖锐的问题，即“针刺试验”。目前看起来，三元体系解决针刺试验的可能性非常低，但无论如此，NCMA几乎已是必然的选择。这个工作，可以将三元811的热失控温度提升到230℃，达到此前三元622的水平，这将会在一定程度上缓解消费者的“恐慌”。然而，这并不足以解决“针刺试验”的问题。此外，比亚迪以及蜂巢所主导叠片工艺，是另外一个不得不加以考虑的方向，而刀片电池这种产品，也值得模仿。在工艺和结构上进行迭代，也可以在一定程度上降低热失控的概率。事实上，动力电池装配工艺从卷绕向叠片演进，几乎已经取得了共识。但是，如前所述，由于工艺上的改造涉及的方面太多，不是一时半会可以解决掉的问题。明智的选择只能是在新增的产能上，考虑往这个方面演进。目前得到的消息是，三星SDI的新增产能将会以叠片工艺为主。但是，这些新增叠片的产能，是用于方形硬壳三元电池，还是用于生产刀片三元电池，也是一个令人痛苦的决定。目前看来，只能是叠片方形硬壳，因为还没有合格的刀片产品。但是，如果未来要转向刀片三元电池时，还会涉及到产能的改造。刀片电池，无论是成组效率还是散热效率，相对于方形硬壳都有巨大的优势，这是一个不得不考虑跟进的产品形态。尴尬的是，比亚迪已经在这里布下了重重的专利门槛。但是，我们并不知道，NCMA的三元811，结合叠片工艺和刀片结构，能否通过针刺试验？2.如何解决三元体系贵金属供应以及相应的正极材料成本居高不下的问题。和磷酸铁锂相比，三元锂电体系的另外一个痛点是稀有金属。所谓三元811，即镍钴锰酸锂这个化合物中，镍：钴：锰的比例为8：1：1。在正极的元素构成中，钴属于极度稀缺金属，镍在中国也不多。以钴矿为例，刚果金占据全球50%以上的探明储量，其中嘉能可一家公司，就控制了全球30%以上的钴贸易量。这样的格局就导致了电解钴在2018年4月，一度飙升到了69万元一吨，尽管在高镍和无钴技术路线的恐吓之下，逐步回到了28万元一吨，但价格依然很吓人。镍也是一个麻烦。印尼一个国家，就占据了全球镍产量的30%，印尼禁止红土镍矿出口，将会冲击到动力电池的上游安全。所以，我们就可以理解丰田章男在2019年6月17日，宣布将在印尼投资20亿美元建设30万辆电动车的产能。关于镍矿，还有一个令人担忧的是，不锈钢生产商掌控了主要的镍矿资源。目前，全球85%的镍金属，用于制造不锈钢。这些金属供应的问题，除了供应安全存在挑战之外，还使得三元811体系的正极价格是磷酸铁锂体系的3倍以上。这样的窘境无助于未来电动车与燃油车的平价。3.如何解决循环寿命问题？三元811体系与磷酸铁锂相比，还有一个显著的弊端就是循环寿命。比亚迪刀片电池，可循环充放电3000次，车辆电池生命周期总里程达120万公里，而三元811体系，循环充放电次数，一般在1000次的样子，整个生命周期的行驶里程约为40万公里。对于无人驾驶汽车而言，加入三元811的度电成本与磷酸铁锂持平，从整个生命周期的成本来看，三元811的成本是磷酸铁锂的3倍。这是为何特斯拉也要发展磷酸铁锂动力电池核心原因。对于储能、商用车、出租车而言，道理是一样的。这也导致了三元锂电池无法在上述领域与磷酸铁锂进行竞争。4.如何继续扩大电动车续航里程，发挥核心优势打击刀片电池体系。三元811体系，最大的优势就是能量密度，这使得搭载三元体系电动车的续航里程一直有比较明显的优势。但是，当比亚迪刀片电池把磷酸铁锂体系的续航里程提升到600公里之后，三元811体系在续航里程中领先的优势就不再明显。在这之后，三元锂电体系要想在续航上获得领先的代价也越来越高，尤其是，当续航里程超过500公里之后，后面增加的续航里程的边际效应开始递减。此外，比亚迪的刀片电池，其体积比能量密度和质量比能量密度，也还有优化的空间。随着时间的推移，将可望推出覆盖更大续航里程的车型。刀片电池每进入一个新的更长续航里程的细分市场，就意味着三元811体系将会丢失一部分市场。尽管如此，三元811体系依然需要持续提升能量密度，以在续航里程上保持优势。比如，能否突破800公里，甚至更高？这将会使得他们在高端车型上保持竞争力。此外，高能量密度的三元体系，在一些对质量非常敏感的领域，拥有巨大的竞争优势，比如飞行汽车、电动飞机等。当然了，这些还为时尚早。三元锂电体系的美好时代，只能寄希望于未来的固态锂电池了。对于整个三元锂电池体系而言，接下来不短的一段时间里，将会是非常艰难的一段时光。
来源：建约车评
比亚迪发布“刀片电池”望重新定义新能源汽车安全标准
2020年3月29日，比亚迪在自己的“刀片电池”发布会上，上演了一场“冰与火”交融的刺针实验。所谓针刺实验，就是用3-8mm直径的钢针贯穿整个电池，并以此观察电池是否会起火或者爆炸，来验证电池的安全性。针刺实验被称为电池安全测试里面的“珠穆朗玛峰”，因为它对于电池本身来说是一场“极端环境”的残酷考验。实验过程基本上展现了电池在正常使用中可能遇到的全部问题的集合：碰撞变形、短路、电池裸露等。实验在市面上比较常见的三元锂电池、传统磷酸铁锂块状电池和基于磷酸铁锂电池的“刀片电池”之间展开。在同样的测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化和形变，表面温度迅速超过500℃并开始爆炸并剧烈燃烧；传统磷酸铁锂块状电池无明火、有烟，表面温度达到200℃~400℃；“刀片电池”在穿透后无明火、无烟，电池表面温度仅有30℃-60℃左右，甚至于放在电池上的鸡蛋都没有被煎熟。比亚迪将这一视频展现在大众面前，体现了其对于“刀片电池”在电池安全领域的信心和豪气。这一测试结果，也标志着中国新能源汽车动力电池在安全性上，顺利通过全球电池行业公认的最严苛测试项目。比亚迪将“刀片电池”作为自己2020年重磅推出的拳头产品，其重要原因之一在于电池安全已经成为新能源汽车安全事故的头号诱因。新能源汽车国家大数据联盟发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》中说，2019年5月到7月，新能源汽车国家监管平台共发现了新能源汽车安全事故79起。从动力电池的种类来看，86%的事故车辆使用的是三元锂离子电池，7%的事故车辆使用的是磷酸铁锂电池。在已查明着火原因当中的车辆中58%的车辆起火源于电池问题。也因此，攀登并征服针刺实验这一业界“珠穆朗玛峰”对于刀片电池来说，意义重大。比亚迪希望能用“刀片电池”捍卫安全底线，成为新能源电池安全领域的新标杆。但是，刀片电池的优势并不仅限于安全，在比亚迪集团董事长兼总裁王传福的未来新能源电池规划中，安全性、长续航和长寿命、对稀有金属降低依赖是三大标杆。“刀片电池”的第二大优势，就是续航里程提升50%以上事实上，磷酸铁锂电池本身就具有高安全性的优势。然而过去几年，由于能量密度相对较低，磷酸铁锂电池在新能源乘用车厂商追求续航里程的攀比中，被能量密度更高，但天生热稳定性差的三元锂电池甩在了身后。作为新能源汽车领导者、全球动力电池领导企业的比亚迪一直毫不动摇地将“安全”放在首位，且从未放弃对探索磷酸铁锂电池高安全、高续航、长寿命的再研发。据比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙介绍，“刀片电池”通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上，也就是说续航里程可提升50%以上，达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。回归初心、“汉”字当头此次发布会上，比亚迪将注脚落在刀片电池的安全性，但是字里行间却处处透露“初心“。当年还是一名教授的王传福，创建比亚迪的开始就是通过电池征服世界市场，而这次王传福介绍刀片电池，也多次提及“这是我们的初心”。初心一方面是指比亚迪在电池领域起家做大，积累了二十多年的电池技术经验；一方面也是比亚迪希望能够用用技术创新满足人们对美好生活的向往，也是比亚迪在国际新能源领域的大展身手。何龙在3月29日的发布会上称，“今天，几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”王传福还在会上透露，今年6月，“刀片电池”将在比亚迪的“王朝家族”旗舰级轿车“汉”纯电车型搭载应用。在王传福的眼里，“汉”代表着中国古代的极为有国际影响力的“汉”朝，也是中国“汉”字的“汉”。 比亚迪汉EV作为统领“王朝家族”的旗舰级轿车，其综合工况下的续航里程达到605公里，百公里加速3.9秒，搭载着业内领先的核心技术，是比亚迪代表中国对于世界新能源汽车领域的又一次“锋芒毕露”。
来源：环球网
新型国产动力电池通过行业最严苛安全测试项目
近年来，新能源汽车的发展在全球范围内方兴未艾。据调查，各国消费者在选购新能源车时，最重视的指标是安全性和续航里程。而这两点主要都取决于新能源汽车的动力电池。如何才能实现动力电池既安全、又高效呢？总部位于深圳的比亚迪29日给出了全新的中国方案。当天，比亚迪在线发布新一代动力电池产品“刀片电池”，并宣布在旗下的弗迪电池有限公司重庆工厂顺利量产下线。在发布会上，比亚迪展示了“刀片电池”顺利通过针刺穿透测试的完整视频。“刀片电池”被刺穿时，结构完整稳定，未出现任何起火冒烟现象，表面温度仅有30-60摄氏度，一只打散在电池表面的生鸡蛋没有发生变化。这一测试结果，也标志着中国新能源汽车动力电池在安全性上，顺利通过全球电池行业公认的最严苛测试项目。据介绍，“刀片电池”凝结了比亚迪在电池领域二十多年的生产和研发经验。“搭载‘刀片电池’的新能源汽车，（要）将自燃这个词，从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”比亚迪集团董事长兼总裁王传福在发布会上表示，比亚迪用“刀片电池”捍卫安全底线。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高分析指出，“刀片电池”独特的设计使之在发生短路时能够产热少且散热快，因此能够以非常优异的成绩通过针刺穿透测试。顾名思义，“刀片电池”将电芯做成了“刀片”般的细长形状，长度可以根据电池包的尺寸进行定制，最长可达2米以上。这让“刀片电池”在装配时可以直接跳过“模组”这一层级，进而直接组成电池包，在空间利用率上提升了50%。首款搭载“刀片电池”的比亚迪“汉”纯电动车型综合工况下的续航里程可达605公里，一举突破了磷酸铁锂动力电池能量密度偏低的瓶颈。此外，王传福还表示，比亚迪的技术和产品都将对全球开放和共享，将改变中国汽车工业在全球新能源浪潮中的角色与分工。比亚迪集团副总裁兼弗迪电池有限公司董事长何龙也在发布会上提到：“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”较早前，比亚迪宣布成立五家“弗迪系”子公司——弗迪电池、弗迪动力、弗迪科技、弗迪视觉和弗迪模具，进一步加快新能源汽车核心零部件全球销售的步伐。据统计，2019年全球新能源汽车的销量约为220万辆，平均每售出40辆新车中就有1辆是新能源汽车，其中中国市场销量超过120万辆。截至2019年底，中国新能源汽车保有量已达381万辆。然而，动力电池引发的安全事故却将新能源汽车推向了风口浪尖。根据国家市场监管总局数据显示，2019年中国电动汽车自燃事件频发，平均每个月发生2起，涉及国内外诸多汽车品牌，为新能源汽车的电池安全敲响了警钟。此次“刀片电池”顺利通过针刺穿透测试，展现了中国新能源汽车自主品牌在汽车电池安全上的创新和突破，也意味着中国电池企业在参与新能源汽车核心零部件全球竞争，实现全球化供应的征程上迈出了重要一步。（光明日报全媒体记者严圣禾）
来源：光明日报
高效进行电池管理，电池分析软件「Twaice」获1100万欧元A轮融资
据外媒报道，近日，电池分析软件「Twaice」获得了 1100 万欧元的 A 轮融资，此轮融资由欧洲早期风险投资公司 Creandum 领投，现有投资者 Cherry Ventures、UVC Partners 和 Speedinvest 参投。「Twaice」是一家总部位于慕尼黑的初创公司，公司开发出可帮助电动汽车和其他设备进行电池管理的分析软件。「Twaice」表示，锂离子电池在能源市场中日益普及，增长速度不断加快。由于其成本和复杂性，电池在开发过程中也面临诸多的挑战，例如对于电池重要测试范围的评估较难，电池状态的透明度有待提高，以及需要更加精准测算电池在操作期间的剩余使用寿命等。而电池占电动汽车成本的 30% 至 50%，这又给纯电动汽车制造商带来了巨大风险和挑战，因此，他们需要详细了解电池是如何退化的。目前，「Twaice」的软件已经用于卡车、汽车、电动摩托车和固定储能设备中，可通过利用传感器数据、物理和数据驱动的电池模型，创建电池系统的“digital twin”。董事总经理兼联合创始人 Stephan Rohr 博士表示，「Twaice」的软件能够对储能系统的“健康状态”做出实时准确地预测，该软件可用于产品的研发和应用，以及预测型维护和延长产品保修期等新领域。「Twaice」的“digital twin”包含的数据会从设备电池管理系统中不断输入，可根据电池的当前状态不断更新电池虚拟模型。在增加经验分析模型和机器学习技术之后，还能够预测、模拟和优化每个电池的寿命。“digital twin”可以用于封闭产品开发和应用之间的循环，还可以用于预测性维护和延长产品的保修期。在盈利方面，「Twaice」会根据电池数量，对每台“digital twin”模型收取一定的年费。「Twaice」官网「Twaice」的客户组合主要包括两个领域：能源和交通。能源公司主要将软件用于固定式储能系统。在交通领域，「Twaice」使制造商和车队运营商能够改善锂离子电池的开发和使用，并延长电池的使用寿命。「Twaice」软件可为客户提供有关电池在使用过程中更精确的信息。例如，电动车车队的运营商可以通过预测性维护来降低运营成本，并将电池寿命延长 25％ 甚至更多。同时，Creandum的负责人 Peter Specht 表示，电池市场正处于“拐点”，这是由交通和能源领域驱动的，「Twaice」的团队具备丰厚的电池专业知识，他们的分析平台很先进，客户需求也在快速增长。「Twaice」将把新一轮融资的资金，用于进一步扩大「Twaice」软件的规模，并推动国际化工作，将产品扩展到新市场，以加强可持续交通和能源解决方案的可用性。
来源：36氪
