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新能源汽车动力电池发展趋势

2023-07-24 19:30:05 来源:汽车之讯

  动力电池是新能源汽车的核心部件,约占新能源汽车总成本的40%。因此,动力电池的技术进步和成本降低对新能源汽车的推广具有决定性作用。

  2021年以来,市场对新能源汽车的需求进入爆发期,对动力电池的需求也快速增长。2011年,全球动力电池出货量仅为1.08GWh,但到2022年,全球电力电池出货量已达518GWh,十年增长480倍,年复合增长率高达85%。随着新能源汽车需求的持续增长,预计动力电池需求将继续保持快速增长。

  从最早的铅酸电池到现阶段占据90%以上市场的锂离子电池,汽车动力电池逐步发展的主要动力是提高电池能量密度,以获得更长的续航里程。随着锂离子电池的能量密度越来越接近理论极限,第一阶段电池的发展方向将更多地考虑安全可靠性的提高、成本的降低、充电时间的缩短等需求。从电池结构来看,锂离子基固态电池的发展是主要方向,而钠离子电池虽然能量密度较低,但可以显著降低成本,在某些特定车型中有着广阔的前景。从电池结构来看,越来越多的企业正在采用CTP、CTC,并进一步进行CTB改造,以进一步提高成熟锂离子电池框架中动力电池的性能。

  由于新能源汽车动力电池的原材料成本占比非常高,其规模化生产的成本降低效果不同于传统汽车行业依赖规模化生产所带来的单位成本降低。更重要的是,它可以通过技术优化和设备改进来实现。例如,占锂电池总成本约8%的4.5um、6um和8um锂铜箔的单位铜消耗分别为0.47、0.62和0.83kg/kWh。国内企业已基本普及6um铜箔,部分龙头企业已在批量生产4.5um铜箔锂离子电池。与8um铜箔相比,6um铜箔的耗铜量可减少近20%。4.5um铜箔的耗铜量可减少30%以上。

新能源汽车动力电池发展趋势

  由于成本、安全和上游原材料供应的限制,越来越多的企业开始在结构层面进行创新。通过优化电池模块的结构,可以在保持现有电池材料不变的同时,在提高能量密度、提高安全性和可靠性以及降低成本之间实现平衡。从传统的CTM(Cell-to-Module)模式转向JTM(Jelly Roll-to-Module),可以轻松实现模块标准化、简化流程和降低成本,同时也有利于未来的级联利用,以提高电池的剩余价值。CATL推出的麒麟电池和比亚迪推出的刀片电池都可以看作是CTP(Cell to Pack)概念的延伸,CTP可以提高近20%的体积利用率,同时减少40%的零件,提高50%的生产效率。下一代技术发展的方向CTC(Cell-to-Chassis)是将电池单元直接集成到汽车底盘中,这可以显著减轻车辆重量并提高结构效率。特斯拉计划采用“CTC+集成压铸”解决方案,以实现体重减轻10%、电池体积减少10%、单位电池成本降低70%、续航里程增加15%的目标。

  综上所述,现阶段新能源汽车动力电池技术采用两条腿。一方面,通过固态电池、材料优化等方式提高电池材料的性能,降低成本,提高性能和安全性;另一方面,通过优化电池结构,可以充分挖掘现有电池的潜力,在成熟的锂离子电池基础上进一步提高车辆的整体性能。这些不同的动力电池技术路线图将有效提高新能源电池汽车的性能和安全性,并进一步扩大新能源汽车的市场。

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