LG化学/三星SDI/松下的动力电池技术“法宝”

2021-10-18 14:55

  随着中国新能源汽车补贴全面退坡时间的临近,LG化学、三星SDI、松下等海外动力电池巨头企业正在暗暗积蓄力量,意图凭借领先优势掘金即将到来的无补贴市场。

  他们的核心优势之一是引领全球动力电池行业发展的电池技术研发优势。

  ➤LG化学:基础材料研究+持续高昂投入

  LG化学合作整车厂涵盖美系、日系、韩系等全球众多品牌。其在基础材料领域拥有深厚研究优势,同时将“汽车电池开发中心”作为分属于电池业务板块的独立机构。

  凭借数十年的材料研究优势,LG化学可以将正负极材料、隔膜等方面的独到技术,第一时间导入到产品设计中,直接反映到电芯研发环节拥有独特的技术。其可以从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。

  支撑LG化学技术研发的是持续高昂的资金投入。调研数据显示,LG化学整体研发资金及人力投入自2013年开始呈现持续上升的态势,到2017年研发投入高达35亿元(人民币),位居当年全球电池企业研发投入首位。

  而上游原材料的资源优势及生产环节的自主能力,又为LG化学综合成本及技术门槛更高的三元软包路线提供了强有力的保障。

  在技术路线升级方面,LG化学目前正在由软包NCM622向NCM712或者NCMA712方向努力。

  LG化学CFO在接受媒体采访时表示,公司正极材料由622向712甚至811升级的路线,LG在软包方案和圆柱方案的匹配和下游车型的应用上都有单独规划(软包暂不发展811,且圆柱NCM811目前仅适用于电动巴士)。

  但是,不论是NCMA正极还是NCM712正极,LG化学的大规模量产计划都至少安排两年之后,这相较于松下的高镍路线规划保守了很多。

  ➤三星SDI:与研究机构合作+持续高强度投入

  三星SDI在研发领域采取和宁德时代相似的合作伙伴模式:与国内外大学研究机构共同合作,一同设立重要技术课题,一道解决商品化开发,共同推进研究项目创造协同效应。
三星SDI与LG化学的技术路线不同,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。不过,其在研发投入方面同样力度非常大。


  调研数据显示,2014年三星SDI研究开发投资经费达到620,517百万韩元,占销售额的7.39%;2017年研发投入为28亿元(人民币)。对于新一代电池及材料领域的主要课题,通过支持与课题密切关联专利的开发,挖掘具有竞争力的专利,开拓崭新的事业领域。

  三星SDI方形电池目前已达到210-230wh/kg能量密度的水平。

  根据三星SDI中国区副总裁韦巍在今年电动车百人论坛上的介绍,未来三星将从正极材料(NCA路线)、电解液及负极工艺着手大力研发第四代产品。在推出能量密度在270-280wh/kg的第四代电池后,将计划继续向高镍路线发展规划能量密度可到300wh/kg的第五代产品。

  公司方形发展方向还包括型号尺寸改良后的“低高度电芯”、快充材质引入、Pack整体轻量化等。除方形电池外,三星SDI在固态电池及圆柱电池领域也有布局。2017年,三星SDI于北美车展展出固态电池和基于21700圆柱电芯的电池模组,展现出多路线发展的能力。

  值得一提的是,三星SDI背靠三星集团雄厚研发、资源实力,同样具备提供动力电池全产业链条解决方案的能力。

  ➤松下:圆柱先天优势+配套特斯拉

  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。

  松下在动力电池领域的研发布局基于同特斯拉丰田等品牌一直以来的合作,以日本本土以及美国市场为主。其在消费锂电业务所积攒的扎实基础,将圆柱型方案工艺成熟、一致性高的先天优势发挥到极致,成就了适配在特斯拉车型上高能量密度且循环稳定的电池模组。

  回顾从Roadster到如今Model3所装备的历代松下电芯,其在技术方案层级的提升集中体现于正极材料和圆柱尺寸的改良。

  正极材料方面,早期特斯拉使用钴酸锂正极,ModelS开始改用NCA,再到如今Model3上高镍NCA的使用,松下在改良正极材料寻求高能量密度的道路上一直处于行业领导地位。

  而在正极材料之外,圆柱形方案由18650型向21700型进化,以谋求单颗电芯更大电能容量的风潮也是由松下引领。大电芯在推进电池性能提升的同时,降低pack系统管理难度和减少电池包金属结构件及导电连接件成本,从而降低成本提升能量密度。