Как большая тройка доминирует в индустрии аккумуляторных батарей: Panasonic / LG Chemical / Samsung SDI

Эта статья организована и опубликована общественной промышленной разведкой WeChat (ID: robotinfo), пожалуйста, укажите!

В настоящее время международные автомобильные гиганты ускорили реализацию стратегии транспортных средств на новой энергии, что, в свою очередь, косвенно будет способствовать стремительному развитию аккумуляторных батарей, что стало консенсусом рынка и отрасли.

Глобальная компания по производству аккумуляторных батарей пережила более 10 лет развития и вступила в период стремительного развития и технологического осаждения. Среди них наибольшее влияние в отрасли имеют компании Panasonic, южнокорейская LG Chem и Samsung SDI. Как они достигают вершины мира? Автор проанализирует историю развития, промышленную планировку, технологию продукта, отношения с клиентами и поддержку рынка, цепочку поставщиков и другие аспекты, надеясь дать некоторую ссылку на отечественные автомобильные аккумуляторные батареи.

Точка зрения 1: сила НИОКР? Правильный партнер → залог успеха

В процессе разработки большинство международных компаний по производству аккумуляторных батарей ускорили разработку и накопление аккумуляторных батарей с начала 20 века. В то время отрасль аккумуляторных батарей все еще находилась на начальной стадии разработки, и ее инвестиции, НИОКР и технические исследования были продуктами с высокими барьерами, что приводило к меньшему количеству поставщиков аккумуляторных батарей и относительно концентрированным исследованиям и разработкам аккумуляторных батарей и емкости аккумуляторных батарей. .

Позже, из-за влияния множества факторов, таких как энергия и окружающая среда, автомобильная промышленность новой энергии начала быстро развиваться. Компании по производству аккумуляторных батарей расширили свое сотрудничество с автомобильными компаниями, технологическими компаниями и производителями запчастей, такими как Panasonic и Tesla, LG Chem и Hyundai, Samsung SDI, чтобы приобрести MBSS и установили стабильные и долгосрочные отношения с BMW. . Именно благодаря постоянному доверию и поддержке со стороны производителей транспортных средств компании по производству аккумуляторных батарей на начальном этапе успешно заложили прочный фундамент.

Точка зрения 2: Промышленный макет? Рынок новых энергетических транспортных средств → Ищем место для высвобождения мощностей

С точки зрения промышленного макета, разработка аккумуляторных батарей требует поддержки рынка новых энергетических транспортных средств, чтобы эффективно освободить спрос на мощность и реализовать замкнутый цикл НИОКР-производства-продаж.

В настоящее время Panasonic, LG Chem и Samsung SDI достигли базовой компоновки в таких странах, как Китай, США, Япония и Корея. Panasonic был выпущен именно потому, что Tesla, Chevrolet Volt и другие автомобили на новой энергии имеют хорошие рыночные условия и спрос в США. Спрос на емкость аккумуляторов выиграл возможности развития аккумуляторов Panasonic.

Точка зрения 3: Технологические маршруты? Эффективность продукта → Формирование основной компетенции

С технической точки зрения, текущий путь тройной технологии для силовых батарей был подтвержден, и тройной катодный материал и графитовый анод являются основными международными маршрутами. Выбор технического маршрута имеет решающее значение, и AESC, известная компания по производству аккумуляторных батарей, достигла грани исключения из-за неправильного выбора положительного маршрута.

Аккумулятор panasonic был преобразован в аккумулятор 21700 с использованием материала положительного электрода NCA, который увеличил удельную энергию аккумуляторной батареи. Компания добилась высокой конкурентоспособности на рынке, опираясь на постоянные технологические инновации и инновации продукции. LG Chem использует большое количество синергии продуктовой линейки химических материалов. Разработка литиевых батарей путем массового производства для эффективного снижения затрат имеет двойные преимущества: качество и цена; Область аккумуляторных батарей Samsung SDI участвует в широком спектре, хотя активно отслеживает, но не сосредоточена на проектах автомобильных аккумуляторов, продукты NCM и NCA компании и химия LG существуют Определенный пробел. По словам основателя Apple Стива Джобса, для создания стабильной компании требуются отличные продукты, что также показывает, что основная конкурентоспособность аккумуляторных батарей заключается в качестве и производительности самих продуктов. Пожалуйста, добавьте промышленный интеллект к общедоступному микросигналу: robotinfo Ма Юн обращает внимание

Точка зрения 4: Транспортные отношения? Поддержка рынка Размер рынка → Захватить командные высоты будущего рынка

Объем производства и закупок автопроизводителей определяет количество аккумуляторной батареи, но поскольку аккумуляторная батарея является основным компонентом транспортных средств на новой энергии, соотношение затрат превышает 40%, а инвестиции в аккумуляторную батарею велики, НИОКР и технические препятствия высокий и сертификационный. Долгое время это привело к тенденции комплексного сотрудничества между компаниями, производящими аккумуляторные батареи, и производителями автомобилей.

В настоящее время существует два основных типа компаний по производству аккумуляторных батарей: стратегические клиенты и совместные клиенты. Например, Panasonic и Tesla, Samsung SDI и BMW образуют долгосрочное стабильное стратегическое партнерство, в то время как LG Chem предлагает отличное качество продукции, достаточную производительность и относительно низкую цену. И стать партнером большинства автомобильных компаний. Очевидно, что очень важно установить взаимосвязь «автомобиль - аккумулятор».

В последние годы поставки производителей аккумуляторных батарей из Японии и Южной Кореи значительно увеличились. В 2016 году 76% зарубежных рынков приходилось на поставки Panasonic, LG Chemical и Samsung SDI. В настоящее время автомобили на новой энергии еще не сформировали крупномасштабный рынок, и компании, производящие аккумуляторные батареи, приняли стратегии низких цен, чтобы занять рынок, и конкуренция становится все более горячей.

Из-за большого разнообразия продуктов с аккумуляторными батареями, различные производители аккумуляторов имеют большое разнообразие форм и типов продуктов, что привело к появлению «восемнадцати боевых искусств», увеличивших долю рынка. Если взять LG Chem в качестве типичного примера, то первая ступенчатая мягкая аккумуляторная батарея и шестиугольная мягкая аккумуляторная батарея были разработаны в соответствии с рыночным спросом, который отвечает требованиям различных моделей к форме и размеру силовых аккумуляторов, и у них накопилось много клиентов. Поэтому первоочередной задачей для предприятий является улучшение рыночной поддержки и завоевание доли рынка, чтобы компании, производящие аккумуляторные батареи, могли захватить более крупный рыночный «пирог» в будущем.

Точка зрения 5: Поставка запасных частей? Основные детали и глобальные закупки → Гарантия качества и поставок

С развитием индустрии аккумуляторных батарей глобализация поставок запчастей станет тенденцией, и характеристики гомогенизации продуктов будут становиться все более очевидными.

С одной стороны, Panasonic, LG Chemical, Samsung SDI и другие компании усиливают развитие международной цепочки поставок материалов для постоянного снижения затрат, с другой стороны, усиливают способность самоконтроля основных компонентов и увеличивают рентабельность продукта за счет дифференцированного конкуренции, при дальнейшем увеличении производственных мощностей и гарантии качества продукции.

Основываясь на приведенном выше анализе, ведущие производители аккумуляторов могут обратить внимание на «затяжную войну». Исходя из того, что мы понимаем эту тенденцию, мы всегда придерживаемся концепции сотрудничества и взаимовыгодного сотрудничества, планируем разумную стратегическую схему, продолжаем продвигать технологические исследования, разработки и инновации, а также интенсивно развивать отраслевой рынок. Постоянно оптимизируйте цепочку поставок и завоевывайте влияние современной отрасли за счет достаточных инвестиций. Стоит изучить успешный опыт.

Камни с других холмов могут учиться. По мере того, как новые стимулы для энергетической автомобильной промышленности Китая постепенно снижаются, а местные компании, производящие аккумуляторные батареи, будут участвовать в международной конкуренции, в сочетании с реальной ситуацией в Китае, соответствующие производители аккумуляторов могут обратиться к следующим рекомендациям:

· Укреплять сотрудничество в области НИОКР и технических исследований с производителями автомобилей, а также осуществлять всестороннее сотрудничество в области инноваций. Предпосылка состоит в том, чтобы обеспечить согласованность целей сотрудничества и постоянство времени сотрудничества, например, отношения стратегического сотрудничества между Panasonic и Tesla за последние 10 лет.

· Ускорение концентрации производства аккумуляторных батарей, оптимизация структуры продукции и активное регулирование динамического баланса между спросом и предложением. На этой основе централизованы отраслевые ресурсы для достижения нового прорыва в тройных литиевых батареях и всех твердотельных литиевых батареях.

· Чтобы поддерживать конкурентоспособность дифференцированной продукции предприятий, необходимо улучшить способность самоконтроля основных материалов силовых батарей и в то же время интегрировать глобальные ресурсы и идти по пути развития «качество, количество, цена и бренд. ».

Кто будет смеяться над последней битвой катодного материала силовой батареи?

Транспортные средства на новой энергии - это направление развития автомобилей. Силовые батареи - это сердце автомобилей на новой энергии. Их технический уровень и промышленное развитие имеют большое значение для широкомасштабного применения электромобилей. С увеличением концентрации индустрии аккумуляторных батарей и постепенным совершенствованием технологического пути будущие аккумуляторные батареи будут развиваться в направлении более безопасного, длительного срока службы и более высокой скорости зарядки. Пожалуйста, добавьте промышленный интеллект к общедоступному микросигналу: robotinfo Ма Юн обращает внимание

В настоящее время существует множество технических направлений для катодных материалов аккумуляторных батарей, в основном с упором на фосфат лития-железа, тройные материалы, оксид лития, кобальта и манганат лития. Затем, с непрерывным развитием технологий, какой путь технологии катодных материалов используется в силовой батарее. Является ли эта область более конкурентоспособной?

Текущее состояние индустриализации катодных материалов для аккумуляторных батарей

Литий фосфат железа

Благодаря высокой безопасности, длительному сроку службы, обильным сырьевым ресурсам и отсутствию загрязнения окружающей среды, фосфат лития-железа был востребован многими производителями аккумуляторных батарей во главе с BYD. Успех китайской технологии литий-фосфата железа неожидан для основных зарубежных производителей аккумуляторных батарей.

У фосфата лития-железа много преимуществ, но недостатки также очевидны. Помимо чрезвычайно низкой производительности цикла при низких температурах, основным недостатком является его низкая проводимость и плотность утряски, а его удельная энергия составляет всего 120-150 Вт · ч / кг. В конце 2016 года государство ввело субсидию на аккумуляторы в зависимости от плотности энергии, что может помешать разработке литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Тем не менее, использование фосфата лития-железа в электрических автобусах незаменимо, и рыночное пространство по-прежнему остается широким.

В настоящее время производители аккумуляторов, использующие фосфат лития и железа, включают BYD, Peking University First, Shenzhen Water Code Hefei, Guoxuan и так далее. В будущем фосфат лития-железа будет развиваться в направлении увеличения плотности энергии. Можно использовать добавки, такие как графен и углеродные нанотрубки, для увеличения пропускной способности или для увеличения напряжения с помощью литий-марганцевого фосфата железа, тем самым увеличивая плотность энергии на 15-20%.

Литиевая кислота и никелат лития

Кобальтат лития - первый катодный материал литиевых батарей для коммерческого применения. Первое поколение коммерческих литий-ионных аккумуляторов - это литий-ионные литий-ионные аккумуляторы с оксидом кобальта, которые SONY представила на рынке в 1990 году, а затем они широко использовались в потребительских товарах.

Однако самым большим недостатком кобальтата лития является низкая удельная массовая емкость, а теоретический предел составляет 274 мАч / г. По соображениям структурной стабильности в практических приложениях может быть достигнуто только 137 мАч / г. В то же время из-за относительно низких запасов кобальта на Земле стоимость оксида лития-кобальта высока, и его трудно распространять в больших масштабах в области аккумуляторных батарей.

Подобно кобальтату лития, идеальный никелат лития представляет собой гексагональную слоистую структуру типа α-NaFeO2. Теоретическая емкость катодного материала из никелата лития составляет 275 мАч / г, которая может достигать 180-200 мАч / г, а средний потенциал ввода лития составляет около 3,8 В. . По сравнению с кобальтатом лития, никель имеет больший запас, чем кобальт, и относительно дешевле. Однако никелат лития трудно синтезировать, и он имеет плохие характеристики цикла. Никелат лития в чистой фазе нецелесообразен.

Сравнение шести показателей некоторых материалов электродов аккумуляторных батарей

Оксид лития-марганца

Манганат лития очень близок к применяемым в настоящее время оксиду лития-кобальта и тройным материалам. Процесс производства аккумуляторов очень развит. Линия по производству аккумуляторных батарей в основном совместима с существующей производственной линией. В частности, Япония и Южная Корея намерены использовать батареи типа 18650 для формирования силового аккумуляторного модуля. Техническая идея упрощает производство литиево-манганатной аккумуляторной батареи.

Самым большим недостатком манганата лития является его плохая способность к циклическому изменению температуры, но он также имеет свои уникальные преимущества по сравнению с фосфатом лития-железа.

(1) Объемная удельная энергия манганата лития лучше, чем фосфата лития-железа.

Емкость манганата лития примерно на 25% ниже, чем у фосфата лития-железа, но его напряжение на 15% выше, чем у фосфата лития-железа, а плотность уплотнения манганата лития примерно на 40% выше. Следовательно, удельная объемная энергия манганата лития выше, чем у фосфата железа, лития на 25-30%.

(2) Консистенция манганата лития лучше, чем у фосфата лития-железа.

Поскольку продукт на основе манганата лития не содержит углерода, рабочие параметры продукта стабильны, а консистенция очень благоприятна для производства аккумуляторных батарей.

Шпинельная структура манганата лития

В настоящее время Sonny of Japan, China CITIC Guoan, Suzhou Xingheng и другие предприятия разрабатывают и производят литиево-манганатные силовые батареи, и в будущем будет хороший рынок для низкоскоростных электромобилей и электромобилей с малым запасом хода.

Тройной материал

Тройные материалы в основном представляют собой алюминат никель-кобальт-лития (NCA) и никель-кобальт-манганат (NCM). Среди них NCA - это материал с самой высокой удельной емкостью среди коммерческих катодных материалов.

Алюминат никеля, кобальта, кобальта (NCA)

Поскольку Co и Ni имеют схожую электронную конфигурацию, схожие химические свойства и небольшие различия в размере ионов, никелат лития и кобальтат лития могут быть эквивалентно замещены для образования непрерывного твердого раствора и сохранения слоистой структуры α-NaFeO 2, чтобы получить A Более стабильный материал твердого раствора с высоким содержанием никеля, в дополнение к добавлению кобальта, может дополнительно улучшить стабильность и безопасность материала, таким образом образуя трехкомпонентный материал из алюмината лития, кобальта, алюминия.

Хотя NCA имеет высокую удельную мощность, ее недостатки также очевидны. Будущая тенденция развития заключается в разработке NCA с высоким содержанием никеля и низким содержанием кобальта для снижения затрат и увеличения мощности; и разработать реальный NCA высокого давления для увеличения объемного отношения; Кроме того, нанесение покрытия используется для снижения чувствительности к влажности NCA.

В настоящее время в Соединенных Штатах Tesla использует батарею питания катодного материала NCA, технология занимает лидирующие позиции. Японские аккумуляторы 18650 с комбинацией NCA и кремний-углеродного анода имеют емкость до 3500 мАч и срок службы более 2000 раз. Различные признаки того, что NCA положительный. Материалы весьма конкурентоспособны при использовании в аккумуляторных батареях.

Оксид лития, никеля, кобальта, марганца (NCM)

Трехкомпонентный никель-кобальт-марганцевый гидрид (NCM) имеет преимущества высокой удельной емкости, длительного срока службы, хорошей безопасности и низкой цены, но он также имеет недостатки, связанные с относительно низкой платформой и низкой начальной эффективностью заряда и разряда.

В настоящее время никель-кобальт-марганцевый гидрид (NCM) в основном используется в Южной Корее LG, Zhejiang Weihong Power и Zhuhai Yinlong. В будущем тенденция развития NCM будет заключаться в основном в производстве трехкомпонентных материалов с низким содержанием кобальта. Основная причина в том, что кобальт - дефицитный ресурс. Уменьшение суммы может снизить стоимость; Другое направление - разработка слоистого тройного материала с высоким содержанием никеля. Хотя систему с высоким содержанием никеля сложно синтезировать и она склонна к смешиванию лития и никеля, увеличение содержания никеля может значительно увеличить грамм-емкость, а система с высоким содержанием никеля является одним из идеальных материалов для батарей. Кроме того, NCM также стоит обратить внимание на проблему водопоглощения материалов.

На этом этапе некоторые отечественные производители применяют технический способ сочетания тройного анода NCM / титаната лития, чтобы избежать проблемы низкой безопасности и цикличности, вызванной образованием дендритов лития, которые могут существовать в угольном аноде. Батарея питания, производимая этим модулем, обладает характеристиками хорошей безопасности, высокой скоростью заряда-разряда и длительным сроком службы (до 5000-10000 раз), и поэтому привлекла большое внимание в области аккумуляторных батарей.

Подводить итоги

Тенденции политики, рынок аккумуляторных батарей будущего является широким, среднегодовые темпы роста рынка аккумуляторных батарей для новых транспортных средств за три года могут составить около 50%, но вся отрасль аккумуляторных батарей является жестко конкурентной, отраслевая интеграция продолжается, мощность Спрос на рынке аккумуляторов будет и дальше концентрироваться на доминирующих компаниях.

Что касается технических решений, то в настоящее время катодными материалами для коммерческих литий-ионных аккумуляторных батарей являются в основном манганат лития (LMO), фосфат лития-железа (LFP) и тройные материалы (NMC). Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, а также свои области применения и потребности рынка. Среди них, электроинструменты, HEV и электрические велосипеды являются основными областями применения LMO. Автобусы и такси, работающие на новых источниках энергии, по-прежнему будут доминировать над LFP. В будущем наиболее вероятная ситуация в области аккумуляторных батарей будет заключаться в том, что фосфат лития-железа и тройные материалы будут идти рука об руку.

Состояние разработки тройных литиевых катодных материалов

С завершением производства новой емкости силовая батарея с тройным литиевым материалом в качестве положительного электрода в прошлом заменила силовую батарею с фосфатом лития-железа в качестве положительного электрода. В результате такого изменения кобальт, который является наиболее эластичным материалом в тройном литиевом материале, подорожал, как упоминалось в статье, о которой я упоминал ранее. Но что именно представляет собой тройной литиевый материал, что такое NCM, NCA и что такое 111, 532, 622 и 811, и как он будет развиваться в будущем, пожалуйста, слушайте меня медленно.

По определению, тройной материал относится к материалу, состоящему из трех химических компонентов (элементов), компонентов (простых веществ и соединений) или частей (частей). В материале положительного электрода литиевой батареи это обычно относится к материалу, имеющему химический состав LiNixXyCozO2. Где X - Mn - это NCM, а X - Al, что означает NCA. Так называемые 111, 523, 622 и 811 относятся к соотношению трех чисел x, y и z в материале NCM. Например, x: y: z в 622 равно 6: 2: 2, а его химический состав - LiNi0. .6Mn0.2Co0.2O2. Фактически, с точки зрения микроструктуры материалов NCA и NCM очень похожи, поэтому они имеют много подвидов с различными соотношениями элементов, аналогичных NCM, но LiNi0.8Al0, который в настоящее время используется Panasonic, в настоящее время является наиболее подходящим. промышленное производство. 05Co0.15O2, поэтому окончательный NCA превратился в специальную ссылку на него.

Можно видеть, что так называемые тройные материалы на самом деле относятся к большому классу материалов, тогда возникнет проблема. Какое из них является дальнейшим направлением развития? Судя по текущим популярным отчетам продавцов, все ожидания развития NCM относительно стабильны, самое раннее - 111, за ним 532, а затем 622 ведущие компании к 622, будущее станет 811. Эта тенденция обусловлена тем, что тот факт, что Ni и Co являются основными активными материалами в материале NCM, а Mn добавляется только для поддержания стабильности материала во время заряда и разряда, в котором подвижность ионов лития мала по сравнению с Ni. Напряжение Co выше, а емкость больше. Следовательно, чтобы постоянно увеличивать удельную емкость материала, тенденция развития неизбежно направлена на все больше и больше Ni, а направление Mn уменьшается, поэтому естественно от 111 до 523 до 622, наконец до 811 (как показано на рисунке). в таблице 1).

Таблица 1. Удельная емкость различных материалов NCM

Источник: «Тенденция развития катодных материалов для литий-ионных батарей с высокой плотностью энергии».

Но в отношении будущего NCM или NCA взгляды в этих отчетах совершенно разные. Однако, неверно это или нет, даже отрасли сложно сделать однозначный вывод. Фактически, NCA и NCM представляют собой два очень похожих катодных материала для литиевых электродов, все они разработаны из оксида лития-кобальта, где Ni и Co являются основными электроактивными атомами, Al и Mn, которые действуют только для стабилизации структуры материала. Таким образом, ключ к будущему - NCM или NCA - зависит от того, у кого будет более высокое содержание Ni после промышленного применения. Между двумя техническими маршрутами нет разницы. Даже NCM может иметь лучшую стабильность благодаря Mn, преимуществу безопасности.

Источник: высокотехнологичная литиевая батарея.

Однако, что касается текущей ситуации, содержание Ni в материале положительного электрода NCA в промышленном применении батареи Tesla достигло 80%, а последняя экспериментальная разновидность Sumitomo превысила 85%, в то время как NCM может быть выше, чем NCA. Следующим 811-м еще далеко до индустриализации. Можно видеть, что рынок литиевых батарей максимальной емкости в течение некоторого времени будет в основном направлением NCA. Однако из-за отсталости технологий производства и цепочки поставок NCA в краткосрочной перспективе сложно производить крупномасштабные аккумуляторные батареи NCA. Если мы хотим конкурировать с Японией и Южной Кореей, я боюсь, что это может быть размещено только на ведущей отечественной технологической компании на 811.

К счастью, технические трудности 622 были преодолены. Когда компании по производству материалов для положительных электродов, такие как Shengsheng и Shanshan, имеют возможность поставлять 622 материала, основные национальные предприятия, такие как Guoxuan и CATL, уже реализовали промышленное применение 622 батарей. Затем, через год или два в будущем, не исключено, что 811-й войдет в машину. Поэтому для инвесторов, которые глубоко вовлечены в эту область, в контексте структурных избыточных мощностей и цели достижения плотности энергии 300 Вт · ч / кг в 2020 году, особенно важно найти такую инвестиционную цель с потенциалом для реализации 811 технологий индустриализации. .

Оригинальная статья, представленная для подачи, получит 30% признательности в течение трех дней с даты публикации (сумма признательности составит 20 юаней), а благодарность через три дня будет считаться дарением; вознаграждение будет предоставлено за семь рабочих дней назад.

Страница содержит содержимое машинного перевода.