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5大因素驱动软包动力电池渗透率加速
中国动力电池产业受新能源汽车市场带动，近几年处于快速发展的状态，市场产销规模及产品性能实现大幅度提升。而软包动力电池凭借其高能量密度、高安全性、设计灵活、内阻相对较小等优点，近几年应用逐渐增多，以孚能科技、捷威动力、万向一二三等为代表的软包动力电池企业获得快速发展。据高工产研锂电研究所（GGII）统计，2018年全球软包动力电池出货量同比增长73.8%，达23.1GWh，其中中国软包动力电池出货量同比增长48.0%，达10.1GWh，增长主要受国内乘用车市场带动。GGII预计，到2025年全球软包动力电池出货量达222.4GWh，未来七年CAGR达38.2%。2015-2025年全球软包动力电池出货量分析及预测（GWh）数据来源：高工产研锂电研究所（GGII），2019年5月其中中国软包动力电池出货量到2025年预计达88.6GWh，未来七年CAGR达36.4%。2015-2025年中国软包动力电池出货量分析及预测（GWh）数据来源：高工产研锂电研究所（GGII），2019年5月增长主要原因有：1）未来乘用车A级以上乘用车占比将逐步提升，雪佛兰沃蓝达、沃尔沃60系列、日产leaf、奥迪A6L e-tron、荣威ei6、领克等中高端乘用车市场带动软包动力电池需求增长，未来在动力电池中的占比将持续提升；2）高能量密度、长续航要求下，软包动力电池相对于方形和圆柱动力电池能量密度相对更高（目前可量产软包动力电池单体能量密度达到240-250Wh/Kg的水平，而同材料体系的方形动力电池能量密度为210-230Wh/Kg，软包动力电池能量密度要比方形高出10%-15%），应用增多；4）以孚能科技、捷威、卡耐、万向一二三和亿纬锂能等为代表的中国软包动力电池企业，在资金支撑下，目前正加大产能建设和客户开发力度，未来产销规模将保持高成长性；4）主要采用软包动力电池的OEM如戴姆勒等加速中国市场布局，带动对软包电池的需求。从全球软包动力电池市场竞争格局来看，目前市场集中度较高，TOP5企业份额占比达70%，其中LGC市场份额远远领先。中国软包动力电池市场集中度相对较低，其中孚能科技凭借北汽新能源、长城、江铃等主流乘用车企业需求带动，市场份额稳居国内第一。数据来源：高工产研锂电研究所（GGII），2019年5月未来几年，新能源乘用车往长续航的A级以上车型发展，而软包动力电池具有能量密度高等优势，未来竞争优势更为明显，应用比例将逐渐增多。另外以戴姆勒、大众等为代表的德系车企加速在中国市场的布局，而德系车企更倾向于使用软包体系的动力电池，未来软包动力电池除了受自主品牌车企需求带动外，还受合资车企市场带动，市场成长性高，成为资本界及产业界投资关注热门领域。
来源：高工锂电技术与应用
从电池严苛测试中可以学到的五个经验和教训
如今，很多蓄电池的性能参数在实验室条件下或计算机模拟中表现良好。而这些完美的参数和条件成为了蓄电池厂商提供多年维护和担保等服务的主要原因。但面临的现实却很残酷。在很多环境恶劣的应用中，蓄电池面临过早失效、极端的环境温度、深度放电、维护不当等情况，这些都会显著缩短电池寿命。而在与太阳能发电系设施配套部署的储能应用中，储能系统可能会因为电池故障而受到严重影响。这就是电池制造商需要在极端的实际应用中测试电池，并分析它们的性能、充电和故障的原因。如果维护得当，蓄电池可以使用很长时间。这些使用了23年的1,200Ah的Crown Battery电池为一家牧场供电。Crown Battery公司致力蓄电池严苛测试的研究，该公司在过去二十年中在许多关键任务场合（包括北美地区的家庭用户、医院、工厂、矿山）部署了大量的电池。为了其研发和工程目的，该公司对这些电池进行了数字监测和分析、化学分析、电子显微镜观察，进行X射线扫描，甚至拆卸等各种严苛的测试，这些电池严苛测试揭示了关于可再生能源设施采用电池储能系统的经验和教训，以下对如何更好地提高电池使用寿命、性能和可靠性进行介绍：•为储能系统选择适合的蓄电池•保护蓄电池免受恶劣条件的影响•避免深度放电•采用电池管理系统（BMS）•自动化维护1.为储能系统选择适合的蓄电池储能系统部署哪种电池更加适合？铅酸蓄电池和锂离子电池是储能系统最受欢迎的选择。富液式铅酸蓄电池的成本较低，但需要定期维护。超细玻璃纤维(AGM)铅酸蓄电池几乎不用维护，但成本较高。此外，所有铅酸电池都可以回收利用。锂离子电池也几乎不用维护，并具有更高的功率密度，但其成本更高。而锂离子电池与铅酸电池相比，容易发生热失控和火灾。因此并没有完美的电池。但对于大多数的应用来说，铅酸电池提供了可靠性、投资回报率、长期实践（经过了100多年的现场测试和优化）的良好组合。大多数铅酸电池外观几乎相同，但电池的生产工艺和制造的显著差异对维护、性能和寿命有很大影响。以下是铅酸电池的用途：•可再生能源优化设计：普通电池或汽车电池不能满足可再生能源的深度放电要求。•较厚的极板和更活泼的电解质材料可以更多进行充放电，并延长了使用寿命。•氧化铅生产、糊料混合和固化采用计算机控制技术可以提高质量和一致性。•机器人装配提高了可靠性，减少了维护。•自动化铸造焊接提高了焊接精度，从而降低维护成本，并延长正常运行时间。•采用视觉系统加强质量控制。2.保护蓄电池免受恶劣条件的影响极端温度会对蓄电池造成损坏。电池运行的最佳的环境温度是25℃（约为77°F）。寒冷天气影响电池温度、性能、充电、容量。炎热的天气也会缩短蓄电池的寿命和性能。而极端温度将会使铅酸蓄电池的状况日趋恶化。（1）应该在哪里存放铅酸蓄电池？•温度适中（20℃至30℃）的干燥环境最佳。•AGM电池和其他免维护或低维护电池可以存放在家中或建筑物内。•富液式铅酸蓄电池最好存放在棚屋或车库的安全建筑内。（2）应该如何储存铅酸蓄电池？•将电池存放在干燥、绝缘良好、通风良好的建筑中。这将延长电池寿命，并减少极端温度的损坏。•确保电池远离电源插座、断路器和其他潜在的火花源。•将干粉灭火器安装在标记清晰的位置。•采用电气规范提供通风措施。如果蓄电池无法避免受到寒冷天气影响，则需要安装容量更大的电池组，以补偿电池容量的减少。3.避免深度放电可再生能源系统设计存在一个危险趋势。一些不择手段的销售人员正在推销可以80%深度放电（DoD）的电池，这通常用于购买更高容量电池的标准。即使一些特定的电池在实验室中可以实现更多的深度放电，但用户不能立 昆冒险。这是因为在电力需求增加或发电量减少的情况下（例如，在阴天、雾天或无风），蓄电池的放电深度不宜过大。此外，虽然安全的深度放电（DoD）水平各不相同，但放电过度的铅酸电池的使用寿命将显著减少。良好的解决方案是电池的放电深度不能超过50％。一些使用规则：•蓄电池的放电深度（DoD）要少于50％，需要将电池储能系统的容量调整为所需容量的两倍，无论是什么样的电池。•如果蓄电池的放电深度（DoD）高于50％，需要安装更多的电池。•电网断电时，需要提供3至6天的备用电源容量（电池储能系统和/或备用柴油发电机）。•放电深度不能超过80%（50％的放电深度是提高电力储备和电池生命周期的最佳选择）。4.采用电池管理系统（BMS）对电池严苛测试期间，可以使用电池管理系统（BMS）密切监控电池的内部健康状况。电池管理系统（BMS）可以延长使用寿命，减少极端温度造成的损害，并节省维护时间。常见的电池管理系统（BMS）功能包括监控放电深度（DoD）、温度警告、电池组电压，以及每块电池电压等参数。虽然电池管理系统是维护蓄电池系统的强大工具，但锂离子电池必须防止过度充电，并降低热失控的风险。5.自动化维护日常维护可最大限度地延长电池寿命和可靠性。并且必须根据制造商指南定期检查每块电池，其中包括免维护电池。铅酸电池的常规维护包括：•清洁电池端子，并检查电池线缆。•检查电解液液位，并定期补充电解液。•使电池均衡（预定过充电），并实现电压校准。为了便于维护，需要使用正确的工具，安排维护日程，并记录实施维护的措施。用户无需测试大量电池即可发现哪种电池策略效果最有效。通过这五个经验和教训，可以更好地使用电池，并且节省更多的时间和费用。
来源：中国储能网
我国动力电池再生业务体系初步形成
我国新能源汽车市场从2009年开始起步，2014年以来相关政策集中出台，新能源汽车整个产业进入高速发展期，截至2018年底，我国新能源汽车保有量达到261万辆。根据动力电池在汽车上3-5年的使用寿命，2018年后我国新能源汽车动力电池进入了规模化报废期，预计2023年报废量将达到48.09万吨。而且一个引人注目的特点是三元电池的报废量将逐渐高于磷酸铁锂电池。｜我国动力电池主要是磷酸铁锂和三元我国的动力电池主要是磷酸铁锂和三元电池两类。早期的新能源汽车多选用磷酸铁锂动力电池，并广泛应用在商用车上，预计2018-2020年报废电池中磷酸铁锂电池占多数。从2016年开始三元电池开始成为我国新能源汽车的主流选择，预计从2021年起三元电池的报废量开始增多，2023年三元电池的报废量将大于磷酸铁锂电池。磷酸铁锂正极中具有资源化回收价值的主要是锂元素，三元正极中具有资源化回收价值的有价金属主要包括锂、镍、钴和锰元素，且三元正极中锂、镍、钴元素的品位远大于自然矿石，也就是说三元正极材料更具有再生价值，资源化回收的重点是正极材料中的有价金属。｜干法和湿法回收是当前主流技术动力电池的主要材料组成包括正极材料、负极材料、电解质、电解质溶剂、隔膜和粘合剂等。若报废的动力电池没有经过正规的再生处理而是直接进入环境中，有造成重金属污染、粉尘污染、氟污染和有机物污染等环境污染的风险。有效提高电池正极的材料回收率是再生技术的关键，目前正极材料有价金属回收再生技术主要包含干法、湿法和生物回收。当前规模化生产中主要采用干法、湿法或干法湿法联用的方法，生物回收技术还处在实验室研究阶段。在政策、责任和利益的多重动力驱动下，目前我国回收再生报废动力电池的参与主体是专业第三方资源再生企业、锂电材料生产企业、动力电池生产企业和电动汽车生产企业，并形成四种不同的商业模式。第三方资源再生企业是目前我国电池回收市场的主要参与者，深耕废旧电池资源化回收领域多年，拥有专业的再生技术、设备、工艺、资质和回收渠道等优势，并诞生了一些龙头企业。这些企业主要利用其所处产业链中游地位的优势，通过与其上下游企业的合作绑定，既拥有较稳定的废旧电池的回收渠道，又拥有再生锂电材料的销售渠道。锂电材料生产企业通过自建或收购资源再生企业的方式布局末端锂电池资源回收，拓展原料供应渠道，提升产品毛利和盈利能力，打造材料体系闭环，但大部分动力电池材料企业难以保证拥有持续稳定的废旧电池回收渠道。动力电池和电动汽车生产企业布局电池回收业务的主要动力，来自于生产企业责任延伸制度的政策规定和对动力电池上游资源的市场化需求，动力电池生产企业的优势是在产业链中与上下游企业关系密切，可打通原料供应和终端应用的闭环系统，实现成本优势和供应链稳定，电动汽车生产企业的最大优势是通过经销商等合作方拥有一定规模并稳定的废旧动力电池回收渠道；但是两者的劣势是缺乏电池回收技术的深度理解以及缺少电池回收资质。｜动力电池再生利用存在的问题当前我国动力电池再生回收的相关政策主要表现在三方面：一是落实了生产者责任延伸制度。汽车生产企业在动力电池生产、使用、回收、再利用等环节有主体责任，并要求汽车企业建立新能源汽车产品售后服务承诺制度、实施新能源汽车动力电池溯源信息管理、跟踪记录动力电池回收利用情况。二是建立健全了动力电池回收利用体系，鼓励开展示范项目，目前京津冀、长三角、珠三角等新能源汽车集聚区是动力电池回收重点示范区，以探索更优的商业模式。三是强化了对从业企业的行业监管，对动力电池回收利用企业应具有的相关资质做出了明确要求，并对符合行业规范条件的企业名单进行公示。由于我国锂电回收市场发展尚处于初期，不成熟、不规范现象较多，主要问题集中在三个方面。一是回收体系不规范。我国锂电回收业内存在大量回收小作坊，工艺设备落后、不具备相关资质、安全隐患及环保问题严重，回收渠道各显神通。这类小作坊往往打着回收的旗号，做着“电池简单翻新、销售以次充好”的生意，通过高价回收抢夺废旧电池原料，严重扰乱了动力电池市场的正常秩序，挤压了正规第三方回收商的盈利空间。二是回收费用承担机制不清晰。动力电池回收过程中的参与方包括电池生产商、整车生产商、消费者、梯次利用上、资源化回收商等多个利益主体，回收费用承担主体还不清晰。三是废旧磷酸铁锂动力电池的正极材料回收经济性较差。由于废旧磷酸铁锂正极材料中可回收的资源材料种类较少、价格较低，导致当前磷酸铁锂正极材料的回收经济性较差，对回收规模和成本控制要求更高。｜建议一是加快相关政策法规制定工作，完善相关政策法规，坚决打击不合法回收行为，提高市场准入门槛，促使终端消费者将电池交给正规回收企业，避免电池流入非正规渠道，引导回收利用企业向科技型、环保型发展。二是建立电池生产商、整车企业、回收企业、梯次利用企业、梯次利用用户和资源化再生利用企业六位一体的梯次利用生态体系。解决各主体之间在技术和模式上的协同性和产品通用性。通过区域联动性，解决有技术实力的企业难以回收较远距离的废旧电池的问题，避免出现当地技术水平低下企业不规范处理现象。三是进一步研究再生利用的基础科学技术和完善再生利用的工艺流程，通过技术和工艺升级，降低再生成本。
来源：百人会研究部
乘用车动力电池变“大”变“厚”
补贴大幅滑坡，动力电池降本迫在眉睫，除了革新材料体系之外，做厚做大电芯规格成为动力电池企业最直接的降本提质方式。渠道消息显示，有动力电池企业正在颠覆传统的工艺路线，将方形电芯规格尺寸做到新能源乘用车电池Pack级别，最大限度简化结构设计，提升能量密度，延长电池寿命，降低成本。产品已经处于验证阶段。也有动力电池企业基于场景化开发电芯技术平台，在基于VDA的尺寸标准，将电芯厚度呈1.5倍、2倍的趋势在增大。此前行业探讨较多的内容在于动力圆柱电芯，主要集中在由18650向21700、26650等尺寸演变的优势及趋势，事实上，方形电芯的演进趋势也同样如此。高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，在2019年H1动力电池单体电芯装机量TOP10中，79mm（厚）x148 mm（宽）x97 mm（高）的方形单体电芯规格以7.77GWh装机量排名第一，配套车型以乘用车为主。虽然H1动力电池装机量中涉及单体电芯规格高达204种，但是在乘用车方形单体电芯规格中，79mm为当前厚度最厚的电芯尺寸。其他方形电芯配套多集中在54148、26148等规格尺寸。数据显示，79148方形电池供应商集中在宁德时代与时代上汽，配套车企包括北汽、吉利、上汽、广汽、威马、长安、东风、一汽、北汽新能源、奇瑞等等。从终端应用验证及接受程度来看，方形厚电芯已深得市场青睐。做厚做大电芯尺寸的核心诉求在于：1、能够提高能量密度；2、厚度越大，容量越高，意味着每Wh的成本越低；3、电芯越大也意味着结构件用量减少，成组难度降低，整体成本也就越低。高工锂电了解到，通过将卷心并联处理增厚电芯尺寸，达到增大电芯容量效果，是目前方形动力电池企业最主流的方法。但是囿于技术实力差异，并不是所有电池企业都能轻易实现将电芯做厚。一位动力电池企业技术总工表示，电芯厚度做到79mm对于普通电池企业而言还是有一定技术难度，比如工艺制程、散热设计都会带来很大的挑战和困难。同时，电芯做厚导致的极片受挤压程度加大也会增加电池的安全风险。此外，在实际应用过程中，还有可能面临两大问题：一是电芯鼓胀问题。因为锂电池在充放电过程中，电池内部存在一定压力，而在相同压力下，受力面积越大，电池壳壁的变形越严重。而电芯鼓胀将造成电芯内阻增加、局部的电解液枯竭甚至壳体焊接部分变形导致电解液泄露风险。这就考验电池企业对于电池内部卷芯在并联之后的均流特性能否保证均一性的把控。二是电芯散热性能变差。由于单体体积增大，电芯内部发热部分距离壳体的距离将变长，传导的介质、界面变多，导致散热困难。同时，在单体与单体间，热量分布不均也会导致散热性能变差。因此，虽然方形电芯变“厚”变“大”是主流趋势，占据乘用车市场份额趋高，但是最厚尺寸核心技术目前仍然集中在龙头动力电池企业手中。综合来看，一方面，电池核心技术上的性能突破与优势差距将会进一步增大动力电池企业间的市场鸿沟；另一方面，电芯规格的选择趋同，也将促进终端市场电芯规格尺寸的减少，从规模化制造角度进一步降低动力电池成本。
来源：高工锂电
101GWh动力电池2030年报废 材料回收产业化能否“跟上趟”？
我国目前是全球最大的新能源汽车市场，随着电动汽车关键部件电池使用寿命的逐渐到期，动力电池的报废量也随之越来越大。2014年，我国电动汽车销售量为7万辆；2015年，达到了30万辆；到2016年，达到50万辆；2018年，达到了105.3万辆。2018年，宁德时代和比亚迪的电池装机量分别为23.43GWh和11.43GWh；2019年上半年，宁德时代和比亚迪电池装机量分别为13.85GWh和7.36GWh。预计到2020年，我国车用动力电池需求将达到125GWh，而报废量将达到32GWh，报废电池折算为质量将达到约50万t；到2030年，动力电池报废量将达到101GWh，报废动力电池量约达到116万t。目前，废旧动力锂离子电池回收方式主要有两种，一是梯次利用，二是拆解回收。锂电池回收企业主要以回收三元正极材料为主。另外，一些小型企业以回收磷酸铁锂正极材料为主，但技术水平较低。对于容量下降到50%以下无法继续使用的电池，只能进行拆解，并资源化回收利用。此外，对于梯次利用的报废电池，也要进行拆解及资源化利用。对于正极材料约占成本40%的锂离子电池，在回收时，重点考虑回收再利用正极材料。锂离子电池按正极材料，主要可以分成磷酸铁锂与三元材料两种品种，磷酸铁锂由于安全性及循环性，主要用于公交车及小轿车。而三元材料电池由于其体积能量密度大，主要用于小轿车，两种电池的市场占有量均在45%左右。由于磷酸铁锂发展的时间早，目前废旧磷酸铁锂电池量更大一些。在资源化回收利用方面，国内的主要专业回收公司主要是对三元材料正极材料进行回收利用。而磷酸铁锂中含锂4%左右，折合成碳酸锂有170kg左右，即1t磷酸铁锂粉体可回收碳酸锂170kg，因此，对于磷酸铁锂极片的回收，主要回收锂及铝。目前，国内主要回收磷酸铁锂的是一些小型企业。由于技术原因，小型企业锂的回收率在85%左右，可回收碳酸锂约140kg。此外，磷酸铁锂的主要成分为磷酸铁，由于没有回收被废弃，因此造成了资源浪费。目前，磷酸铁锂正极材料回收技术主要存在成分未回收、酸碱消耗量大、成本较高、排放废水等问题。废旧锂离子电池不经过处理，直接进入到冶炼炉内熔炼成合金，并进一步溶解合金，分离净化后获得高纯度的镍和钴的化合物，熔炼过程中产生的有害气体，会经过后续净化处理后排放，主要用于镍氢及废钴酸锂电池的处置。火法工艺简单、易操作，且对各种废旧电池具有通用的效果，但处理流程长，有价金属综合回收率较低。目前，国内主流的工艺路线为湿法处理路线，主要回收废旧锂离子电池正极材料中的有价金属。湿法工艺需要对电池进行预处理，得到废旧电池正极材料粉体，采用无机酸浸出正极中的金属离子，使金属离子进入溶液，然后通过沉淀、萃取、盐析、离子交换、电化学等方法进一步分离、提纯得到其钴、镍、锂等金属元素化合物。实际工业生产中，浸出过程常采用盐酸、硫酸和硝酸浸出正极材料中有价金属，同时添加氧化剂，盐酸浸出常用氯酸钠作为氧化剂。目前，电池企业回收废旧锂主要采用湿法工艺，回收三元正极材料中的有价金属。我国废旧动力锂离子电池回收处于初始阶段，工业上主要采用湿法回收正极材料中有价金属为主，通过无机酸溶解，萃取分离得到金属化合物作为产品出售。骨干锂电池回收企业以回收三元正极材料为主，一些小型企业开展了磷酸铁锂正极材料回收工业生产，但只回收正极材料中的锂，技术水平较低，生产成本较高。因此，为了保证废旧锂电池整体综合回收再利用，有必要在负极、电解液、隔膜等方面展开研究，并实现产业化。尤其在拆解方面，需要重点研究，实现废旧锂离子电池有价成分的物理分离，降低回收再利用成本，保证锂离子电池行业的可持续发展。
来源：电池联盟
13款动力电池PACK系统配套盘点
动力电池发展到现阶段，涌现出了一批经典的电池系统，如：LG软包电芯、松下圆柱电芯、AESC软包电芯、SK软包电芯、三洋方壳电芯、三洋三星方壳电芯、三星方壳电芯等。本文搜集到一些相关资料并进行了简要的分析整理，以飨读者。（本文主要针对国外电池系统来写，不包含国内）。奔驰EQC80kWh96S4P（LG软包电芯）捷豹108S4P90kwh（国外）81kwh（国内）（LG软包电芯）奥迪e-tron108S4P95kWh（LG软包电芯）雪佛兰Bolt96S3P60kWh（LG软包电芯）特斯拉ModelS60kwh70kwh75kwh85kwh95kwh100kwh（这个太多了）（松下圆柱电芯）特斯拉Model396s31p96s46p50kwh65kWh80kWh（松下圆柱电芯）Spark2p96s19kwh（LG软包电芯）日产leaf2P96S24kwh40kwh（AESC软包电芯）雷诺zoe2P96S25.9kwh45.6kwh（LG软包电芯）起亚2p96s30.5kwh（SK软包电芯）大众e-up18.7kwh（三洋方壳电芯）大众e-golf88S3P24.235.8kWh（三洋三星方壳电芯）大众MEB平台宝马I31P96S22kwh33kwh（三星方壳电芯）综合上文可见，德系的车企更青睐于方壳电芯，选择三星或三洋的几率较大；美系的车企更习惯于用软包，一般供应商会选择LG，特斯拉尤其喜欢用圆柱，一般选择松下，不过最近德系的几款新车都开始尝试软包电芯了。
来源：高工锂电
