低压锂电池会成为锂电最后的板块吗?

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今年以来,以宁德时代为代表的动力电池板块高歌猛进,成为了今年市场上的绝对投资主线。但除高压动力电池以外,在汽车内部还有低压蓄电池,之前均是传统的铅酸电池。随着锂离子电池成本的逐步降低,整车去铅化的趋势,锂离子电池也有望渗透进入汽车的低压电池领域,那么低压锂电池会成为锂电下一个高增长板块吗?

 1. 启停电池及电动汽车低压系统

传统的低压电池主要用来启动发动机,以及向车内用电设备供电,由于日益严格的环保指标以及双积分政策的推动,带动自动启停系统的车型越来越多。启停电池系统率先在欧盟推开,主要得益于欧盟严格的环保政策。

启停电池能够有效降低油耗,提升传统燃油汽车的节油效率。2014年,我国带有自动启停系统的车辆不足10%,而根据公开资料显示,2020年我国带有自动启停系统的车辆接近50%。

即便是在新能源汽车中,也必须配备相应的低压蓄电池作为备用电源,电动汽车拥有高压和低压两套系统架构,但目前即便是纯电动汽车,也多数采用铅酸蓄电池作为低压电池的首选。

纯电动汽车的主要低压用电器包括仪表、水泵、车灯、控制与网关等,随着电动汽车智能化发展,低压电器将越来越多的应用在电动汽车之中,中控大屏、收音机、手机充电器、各类雷达及线控系统等,均消耗低压流量。因此,伴随着新能源汽车的发展,对于低压电池的要求会越来越高。

 2. 低压电池的主要发展历史

20世纪70年代,车用电器系统进行了一次大规模升级,形成了目前较为普遍的12v系统;20世纪90年代,美国曾试图主导新一次达到电气系统升级,推动42v系统应用,受限于当时的技术水平,这次升级以失败告终。近年来,由于各种大功率电子器件不断集成,节能减排技术不断更迭,出现了24v,48v微混系统。

目前,主流的纯电动汽车低压系统依然沿用12V铅酸电池的方案。电动汽车的大功率用电器可从动力电池中取电,而低压用电系统通常使用动力电池经过DCDC转换后间接驱动动力电池中的能量。

传统汽车启停系统所采用的电池为铅酸蓄电池,主要分为两种类型,EFB和AGM。EFB(Enhanced Flooded Battery)蓄电池,即增强型富液蓄电池,多应用在日系车上,EFB蓄电池是传统富液蓄电池的增强版,通过优化设计和配方,以提高放电能力,并且一定程度上赋予深度循环能力。多应用于车载用电设备相对较少的日系车型以及经济型启停汽车。

AGM(Absorbent Glass Mat)蓄电池全称吸附式玻璃纤维隔板蓄电池,采用先进的AGM技术,内部电解液牢牢吸附在隔板周围,无流动酸液。并且辅以先进的压力控制阀来调节蓄电池内部和外部的气压,因此通常情况下AGM蓄电池并不开口排气。相较于传统蓄电池,AGM蓄电池在放电能力、充电接收能力、深度循环能力、安全性等方面有了革命性的提升,广泛应用在德系车,美系车,尤其是中高端车型上。

近年来,伴随着锂离子电池成本的下降、汽车轻量化的需求、车内低压电子设备不多增多,不少厂家已经推出了低压锂离子电池来替换铅酸电池。

 3. 锂离子低压蓄电池的优势

在传统汽车领域,得益于欧洲环保政策的影响,启停锂离子电池已经逐步应用在欧洲车企的中高端品牌上。即便是在纯电动汽车领域,低压锂离子电池替代铅酸电池存在着明显的优点:1)进一步提升节油效率;2)提高整车储能密度,锂离子电池相比于铅酸电池45wh/kg的能量密度,锂离子电池的能连高密度能够达到200wh/kg以上,能够显著提升整车储能密度,并且在汽车轻量化方面具备优势;3)锂电的峰值放电功率明显优于铅酸电池,而且高压电池包和 DCDC 失效后可以实现紧急靠边停车,保障整车安全。4)铅酸电池的寿命难以预测,即使现在用了铅酸智能传感器IBS,但是依然难以保证准确的寿命预测,但是锂电池可以通过BMS做准确的预测。

预计伴随着锂离子电池成本的下降,以及双碳目标的严格执行,叠加对于油耗的严格控制,传统的12v系统在节油效率上已经遇到瓶颈,而24v,48v低压微混系统可进一步提升节油效率,并且在汽车轻量化方面具备优势。预计未来48v微混及锂离子低压电池会在混动车型及电动车领域逐步渗透。

 4. 双积分制度的影响

2020年最新一版的“双积分”政策,整体上考核更加严格,同时鼓励节能技术的发展。尤其是对乘用车新车平均燃油消耗量在2025年降低至4L/100km,同时弱化了新能源汽车与低油耗车型的倍率优惠,更加推动了节油技术的发展普及。

 5. 市场规模预测

低压锂离子电池可提升传统燃油车型的节能效率,替代传统铅酸启停电池。在全球碳排放政策趋严的背景下,新能源车替代传统燃油车已经成为大势所趋,但在具体的技术路线上,各个国家均提出了禁止燃油车销售的时间表,尤其是欧洲国家明确了具体的时间表。对于中国而言,坚持纯电驱动的结构转型不动摇,但要根据自身国情制定相应的实现路径,中国新能源发展技术路线的整体目标是2035年节能汽车与新能源汽车约各占50%,汽车基本实现电动化转型。低压锂离子电池系统能够较好的平衡节油率与成本的之间的关系,但增长迅速。根据HIS Market的预测,2025年全球装车量可达到1100万辆。假设产品价格1000元,整体市场规模超过100亿元。

即便是对于新能源汽车,低压锂离子电池也有望逐步替代现阶段以铅蓄电池为主的低压系统架构,成为新能源汽车低压系统的解决方案。伴随着整车智能化及去铅化,预计低压锂电池市场规模会迅速增长。

6. 市场主要参与者

2018年,江森自控动力解决方案公司和日本东芝基础设施系统&解决方案公司建立合作伙伴关系,提供低压锂离子解决方案,以满足汽车制造商对高效率、低成本和低复杂性电池的需求。根据协议,江森自控与东芝合作在其位于美国密歇根州的荷兰(Holland,MI)工厂研发和生产锂离子电池,并将现有的铅酸电池技术与该锂离子电池相结合,作为双电池系统的一部分。

骆驼股份作为国内老牌的汽车启动电池、启停电池制造商,骆驼集团近年来聚焦新能源细分市场,主要推进12V和48V低压平台业务、EV平台业务、储能业务等。骆驼集团子公司骆驼新能源已在12V、48v低压启停系统方面形成具有行业领先水平的产品及产品线,与其铅酸启停电池进行无缝衔接,已与国内外多家主机厂建立了合作关系及定点开发。

宁德时代曹荣经理在电池国际研讨会上表示,铅酸蓄电池锂电化和全面电动化是未来趋势,
12V 锂电池系统是自动驾驶和智能化的必要措施,同时也是乘用车全面电动化和整车全面去铅化的重要手段。宁德时代能够提供从BEV、PHEV、混动、燃油车铅酸替代的系统解决方案。

预计铅蓄电池锂电化会成为未来一段时间内值得关注的一个领域。