一文读懂松下、LG、三星SDI锂电池技术

时间:2017-09-19 11:57来源:与非网

摘要:日前从广发证券股份有限公司发布的研究报告获悉:在全球十大锂电池企业中,日本有两家,韩国有两家,剩下全部是中国企业,其中比亚迪是中国的龙头。

日前从广发证券股份有限公司发布的研究报告获悉:在全球十大锂电池企业中,日本有两家,韩国有两家,剩下全部是中国企业,其中比亚迪是中国的龙头。根据起点研究统计,日本的松下和索尼占了全球16.7%的销售额,韩国的 LG 化学和三星 SDI 占了22.5%,其余的绝大多数由中国生产。
 
2016年全球锂电池行业竞争格局
 
2017Q1 全球锂电池出货量分布情况
 
根据 BloombergNewEnergyFinace 的统计,2017年第一季度,全球锂电池出货量(仅为混合动力汽车和纯电动汽车用电池)为 5273MWh,其中松下占比最多,为42%。2016年全球主流新能源汽车采用的正极材料主要有三元 NCM 、改性 NCM 、三元 NCA 、改性 LMO 等,主流的电池供应商有松下、三星 SDI 、LG 化学等。汽车企业与锂电厂商的合作日益密切,绑定关系逐渐成型。锂电池行业龙头企业扩产规划明确。在市场及各国政策的双重驱动下,一线动力电池厂商持续扩产。
 
 
 
2016年全球新能源汽车主要车型技术路线及电芯供应商
 
松下:长期积淀,圆柱形电池领导者
 
松下电器产业株式会社创建于1918年,于1994年开始研发可充电锂离子电池。1998年松下开始量产笔记本电脑专用的圆柱形锂离子电池,并建成了业内领先的锂离子电池生产线。2008年11月,松下宣布与三洋电机合并,一跃成为全球最大的锂电池供应商。随着新能源汽车的兴起,松下动力电池业务营业收入快速增长,2016年达18亿美元,同比增速约为50%,2016年动力电池出货量约为9.8GWh,同比增速56%。
 
松下动力电池业务营业收入变化情况 
 
松下动力电池出货量变化情况 
 
2008年,松下与特斯拉首次展开合作,18650钴酸锂电池被特斯拉首款车型 Roadster 采纳。自此,松下与特斯拉一直保持良好的合作关系,成为特斯拉最主要的动力电池供应商。2014年,松下宣布与特斯拉合资共建超级电池工厂 Gigafactory,两者关系更进一步。除了特斯拉,松下与大众、福特等诸多厂商也存在合作关系,其客户分布在欧美,集中在美国。
 
松下动力电池正极使用的是高镍三元材料,电芯封装以圆柱形为主。圆柱的优点包括生产工艺成熟,产品良率高,有如18650、21700等统一规格型号,整体成本有优势。同时,其缺点也比较明显,圆柱形电池一般采用钢壳或铝壳封装,会比较重,比能量相对较低。目前,松下绝大部分动力电池供给特斯拉。Model S 和 Model X 使用的是18650圆柱形电池,最新一代18650电池正极采用 NCA 材料,负极使用硅碳复合材料,单体能量密度可达 250Wh/kg 。Model 3 使用的21700圆柱形电池,单体能量密度提高到 340Wh/kg,是目前市面上单体能量密度最高的电池。
 
松下18650钴酸锂电池 
 
松下动力电池工厂主要分布在日本、美国、中国。目前,Model 3 和 Model X 的电池均在日本工厂生产。2014年6月松下与特斯拉合资建造的超级工厂 Gigafactory 破土动工。Gigafactory 工厂生产的是圆柱形21700电芯,该电芯将会用在特斯拉能源存储产品和 Model 3 轿车中。今年1月5日,特斯拉表示,Gigafactory 工厂已经开始批量生产锂离子电池。此外,松下在中国大连和苏州各建立了一个工厂,大连工厂生产方形电池,计划完全建成后电池产能可供20万辆电动车使用,目前一期工程已投产。苏州工厂为松下与苏州捷新的合资工厂,生产18650圆柱形电池,预计今年下
半年投产,2017年产能可达1亿支。
 
LG 化学:扬长避短,打造软包龙头企业
 
LG 化学隶属于韩国三大集团之— LG 集团,自1947年成立以来在半个世纪的时间里,LG 化学通过不断的革新和研究开发活动,成长为领导韩国化学工业的韩国最大的综合化学公司。1998年,LG 化学正式开始研发锂离子电池,凭借自身数十年材料生产研发经验,LG 化学在开发锂电池的时候有产业链协同的优势,可以将正负极材料、隔离膜等方面都有独到的技术,第一时间导入到它的产品设计中,直接反映到电芯研发环节拥有独特的技术。目前,LG 化学可以从 Cell 、模块、BMS 、Pack 开发到技术支持,提供与动力电池相关的全部产品组合。过去几年,LG 化学动力电池业务营业收入逐年增长,2016年动力电池出货量达到 7.3GWh 。
 
LG 化学电动动力电池解决方案
 
2009年,LG 化学正式进入动力电池市场,与韩国现代起亚合作,首次将锂电池产品应用于商用混合动力车。此后,LG 化学先后和通用、雷诺、福特、沃尔沃等国际定将厂商展开合作,成为动力电池主流三大供应厂商之一。
 
LG化学动力电池业务营业收入变化情况
 
LG 化学动力电池出货量变化情况 
 
在技术上,LG 化学正极采用的主要是三元 NCM 材料,在电池包装方面,LG 化学大部分采用叠片式软包设计,是海内外公认的软包龙头企业。软包锂电池所用的关键材料—正极材料、负极材料及隔膜—与传统的钢壳、铝壳锂电池之间的区别不大,最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜),这是软包锂电池中最关键、技术难度最高的材料。软包电池的包装材料和结构使其拥有一系列优势。1)安全性能好,软包电池在结构上采用铝塑膜包装,发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,不会爆炸。2)重量轻,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%。3)内阻小,软包电池的内阻较锂电池小,可以极大的降低电池的自耗电。4)循环性能好,软包电池的循环寿命更长,100次循环衰减比铝壳少4%~7%。5)设计灵活,外形可变任意形状,可以更薄,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。软包电池的不足之处是一致性较差,成本较高,容易发生漏液,技术门槛高。
 
LG 化学动力电池主要客户 
 
LG 化学在韩国、美国、欧洲和中国均设有动力电池工厂。四个动力电池生产基地分别位于中国南京,韩国吴仓,美国霍兰德,波兰弗罗茨瓦夫。LG 化学南京工厂是其继韩国梧仓工厂、美国霍兰德工厂之后的全球第三个汽车动力电池生产基地,也将是 LG 化学全球最重要的动力电池生产基地。LG 化学计划将汽车动力电池的产能,从2016年满足全球5万辆电动汽车,增加到2020年满足20万辆电动汽车,即增长到原来4倍。而这个计划的核心,就是南京新能源汽车电池基地。
 
 LG 化学叠片式软包设计
 
三星 SDI:后发制人,跻身方形电池龙头
 
三星 SDI(中国)是指中国三星的显像管生产部门,由于显示技术液晶化,目前转行生产锂电池包(battery pack),主要应用于笔记本等移动设备。2000年,三星 SDI 开始进军动力电池领域。2015年5月,三星 SDI 100%收购 Magna Steyr 从事电池业务的子公司 MSBS ( Magna Steyr Battery Systems GmbH & Co OG),从此三星 SDI 构建立起从电池单元、模块到电池组完整的电动汽车电池业务体系。在全球小型消费锂电池市场中,三星 SDI 独占鳌头。但在动力电池领域,相比松下和 LG 化学,三星 SDI 无论营业收入还是动力电池出货量都显得稍逊一筹。
 
三星 SDI 动力电池业务营业收入变化情况
 
三星 SDI 动力电池出货量变化情况 
 
2008年,三星 SDI 和博世合资成立了动力电池公司 SB Limotive。2009年,宝马推出了纯电动汽车 Megacity,SB Limotive 成为 Megacity 动力电池供货商,为三星 SDI 打开了动力电池市场。2014年7月,三星 SDI 与宝马签订电动汽车电池扩大供货及共同开发新一代电池材料的谅解备忘录,进一步巩固了三星 SDI 与宝马在动力电池上的伙伴关系。目前,三星 SDI 已被选为30多个汽车电气化项目的核心的电池供应商,并且项目数量在不断增加。首次安装三星 SDI 电池的汽车有 Fiat 500e ( 纯电动汽车 ) ,宝马 i3 ( 纯电动汽车 ),宝马 i8 ( 插电式混合动力车)以及许多 OEM 厂商的其他车型。
 
三星 SDI 动力电池主要客户 
 
与松下、LG 化学不同,三星 SDI 动力电池封装形式以方形为主,同时积极跟进21700电池的生产,正极材料主要采用三元 NCM 和 NCA 材料。方形硬壳电池能够生产大容量单体电池。此外,方形电池壳体多为铝合金、不锈钢等材料,内部采用卷绕式或叠片式工艺,对电芯的保护作用优于于铝塑膜电池(即软包电池),电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。方形电池的不足之处在与型号太多,工艺难以统一。
 
三星 SDI 发展方形电池为主 
 
三星 SDI 动力电池工厂主要分布在中国、欧洲和韩国,分别位于韩国蔚山、中国西安和匈牙利格德,其中韩国蔚山的工厂投产最早,当前主要为宝马 i3 和 i8 提供动力电池。2014年8月,三星 SDI 汽车动力电池工厂开工建造,总投资6亿美元,2015年10月竣工投产,每年能为4万辆以上纯电动汽车供应电池,计划在2020年销售额突破10亿美元。
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