纵观动力电池发展历程,安全和能量密度始终是决定行业发展的主要因素。而从成熟的3C电池技术向动力电池显得如此缓慢的原因就是因为它的安全性。作为汽车零件当中的一部分,它在正式问世之前面临着非常严苛的安全测试。
挤压测试:是动力电池测试不可或缺的重要项目,它可以模拟汽车发生碰撞,动力电池挤压变形的情况下,检验动力电池的安全性能。
炉温测试:又称为加热测试,主要用来测试动力电池在高温条件下的安全性能。国标要求用持续加热的方式将动力电池加热至130°C,并保持温度30分钟,在此期间,动力电池不能发生起火、爆炸现象。
过充测试:过充是新能源汽车自燃事故的主要元凶之一。由于充电系统故障,电池在充满电的情况下继续充电从而导致过充,继而引发新能源汽车自燃的事件已发生多起。国标要求以1倍率电流恒流充电至终止电压的1.5倍时终止充电,并且观察一小时不得出现起火、爆炸现象。
强制电芯热失控:热失控也是引发动力电池自燃的导火索,为了检测刀片电池在热失控情况下的安全性能,进行强制热失控测试,人为造成电池包内某个电池单体发生热失控,观察整包电池的安全性能。
这些严苛的安全测试让行业始终是一个高技术壁垒的行业,产品的品质与规模的重要性让行业天然具备马太效应的条件。
另外一条发展的主脉络就是人们对能量密度(电芯技术)的追求,从最早的铅酸电池,到优化的镍氢电池;再到以锂离子电池为主线,以正极材料为改进核心的技术路线,从初期钴酸锂到磷酸铁锂一家独大到三元材料与磷酸铁锂同为主流;相同正极材料里的技术改进等都是由想通过技术提升电池的能量密度,以最大限度的提高整车的带电量。
在满足安全性和能量密度或者说整车带电量的要求,成本能否有效降低也是决定企业能否顺利发展的分水岭。除了原材料价格下降之外,电芯的成本下降主要通过材料、设计和过程能力优化来实现。其中,材料优化主要是采用高比容量的正负极,设计优化的核心思想是提高活性材料的重量占比,方法包括改变电芯技术、增大电芯尺寸以及减少非活性材料的用量。材料和设计优化的方案对所有厂商都开放,但由于面临安全性和工序能力的掣肘,实际上只有研发经验丰富的龙头企业享受到技术降本的红利。
电池企业的产品品质、产能规模和生产成本构成了正反馈闭环,行业具备极为突出的马太效应,国内龙头电池厂对内凭借品质优势获取大量份额,对外尽管在技术上不占优势,但凭借成本更低的供应链也能获得明显的成本优势,从而成长为全球性的龙头企业。而电池整个行业的发展将继续向前已确立优势地位的龙头集中。 (众研会)