程奥
来源:银科金融研究院
首先,在里程焦虑问题上,核心解决方案是提升动力电池的能量密度,业内研究方向主要是从电池本身的电化学性能和电池包的物理结构两方面入手。
其中,正极材料是动力电池成本结构中占比最高的部分,直接决定其能量密度、安全性、循环寿命等性能,当前业内主要通过提升过渡金属元素Ni(镍)的占比来提高动力电池的能量密度,例如NCM811理论能量密度可达300wh/kg以上。
而在物理结构方面,传统动力电池包一般由“电芯+模组+外壳”的结构组成,其中模组所占空间较大,大大限制了电池包所能容纳的电芯数量,进而影响动力电池能量密度的提升。当前业内的主要解决方案是通过去掉模组来提升体积利用率,同时降低重量和生产成本,实现降本增效。此次麒麟电池CTP3.0的问世,就是在电池结构上的一次有益尝试,可将体积利用率大幅提升至72%,续驶里程提升至1000km以上。
其次,在充电速率问题上,除加快充电桩布局和使用高电压部件外,最核心的解决方案是通过使用硅基负极材料来提升储锂容量,从而节约充电时间。此次,麒麟电池搭载的4C快充技术,可以实现10分钟电量从10%提升至80%,并且可以有效适应800V电压平台车型的推出。
技术解析:发展历程及CTP/CTB/CTC对比
基于以上分析,在锂电池电化学性能尚无突破性研究进展的情况下,未来中短期内无模组动力电池方案将成为业内的关键突破口和主要竞争方向,吸引各家主流动力电池企业及整车厂商纷纷踏足,其中大面积水冷、快充、高电压平台等有望成为纯电动汽车标配,并进一步推动超级充电桩的普及。
当前,比较有代表性的技术路径包括宁德时代麒麟电池CTP3.0、比亚迪刀片电池CTB、特斯拉4680CTC等。
来源:公开信息,银科金融研究院
无模组动力电池的应用可追溯至2019年,宁德时代在法兰克福车展上率先推出第一代CTP平台,相较传统模组动力电池,体积利用率提高15ppt.,三元谱系能量密度由150wh/kg提升至180wh/kg以上,续驶里程超500km。
随后在2021和2022年,宁德时代相继推出了CTP2.0和CTP3.0技术,尤其是CTP3.0技术带动麒麟电池性能大幅提升,相较前一代技术体积利用率提升12ppt.,三元谱系能量密度由200wh/kg提升至255wh/kg,续驶里程可增加400km。
来源:公开信息,银科金融研究院
CTP技术实质上是无模组动力电池包技术,在此基础上,动力电池包进一步向车身底盘集成,推动电池车身一体化技术发展,其中比亚迪CTB技术和特斯拉CTC技术均归属于此类。
横向对比来看,在电池包体积利用率、能量密度、续驶里程、冷却效率、充电性能等方面,麒麟电池CTP3.0都拥有绝对的比较优势,其中超千里续驶里程和4C快充技术尤为亮眼。
来源:公开信息,银科金融研究院
产业链机会:电池热管理及快充技术
纵观动力电池产业链,此次麒麟电池的结构化创新带来的直接增量需求主要在于水冷板、硅基负极、电解液添加剂等环节,并在动力电池系统整体安全性提升的前提下,进一步推升高镍三元锂电池渗透率的提升。
来源:公开信息,银科金融研究院
水冷板:长期以来,动力电池换热效率低引发的安全隐患,一直是阻碍纯电动汽车规模化普及的关键因素之一,而模组的取消更加剧了电池的散热问题。此次大面积水冷技术的应用能够有效提升动力电池本身的散热效率,预计对水冷板的需求将提升2~3倍,相关企业包括银轮股份、科创新源、飞荣达、银邦股份等。
硅基负极:当前动力电池负极材料多采用石墨负极,虽具备高导电率和稳定性的优势,但比容量相对较低,仅为372mAh/g,而硅是目前理论容量最大的负极材料,硅基负极材料的比容量可高达4200 mAh/g,远高于石墨负极,在快充需求的推动下未来渗透率有望快速提升至30%左右,相关企业包括贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、翔丰华等。
结语
当前,受制于本身的电化学属性,动力电池在能量密度提升、安全性能提升以及充电速率提升等方面还有很长一段路要走,未来在动力电池企业及整车厂商的合力推动下,纯电动汽车的驾驶体验有望与燃油车比肩,并获得快速放量,真正迎来规模化产业落地。