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TUhjnbcbe - 2021/3/25 2:09:00
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这里主要通过核心技术、研发实力、工艺制造、客户资源、供应体系、成本管控等几个方面综合对比中日韩几家主流锂电池企业之间的竞争优势。

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核心技术:松下最为领先,LG材料优势明显

1.1.LG化学电池材料领先

材料是动力电池的性能的关键因素之一,LG化学作为唯一一家以化学品和材料为基础的电池公司,经过数十年的深入研究、建立配料和发展化学品的经验,在材料领域具备领先于其他企业的的显著优势。

在正极、负极、电解液、隔膜四大关键材料领域,LG化学都具备全面的技术储备。在实现规模化和降低材料成本的同时,LG化学还兼顾对材料特性的改善,使电芯具有更强的竞争力。

1.2.三星SDI独创的方形电芯技术

为了提高锂离子电池领域的技术竞争力,三星SDI研发中心开发了锂离子电池的核心材料,并且根据研究成果获得了众多相关专利。三星SDI在方形电池针刺安全保护装置(NSD=NailSafetyDevice)、过充安全保护装置(OSD=OverchargeSafetyDevice)、安全功能层(SFL=SafetyFunctionalLayer)、泄压装置均拥有核心专利,是其超越同行企业的核心竞争优势。

针刺安全保护装置(NSD,NailSafetyDevice):这是在卷芯的最外面加上了金属层,例如铜薄片。当针刺发生时,在针刺位置产生的局部大电流通过大面积的铜薄片迅速把单位面积的电流降低,这样可以防止针刺位置局部过热,缓减电池热失控发生。

过充安全保护装置(OSD,OverchargeSafetyDevice):目前这个安全设计在很多电池上都能看到。一般是一个金属薄片,配合fuse使用,fuse可以设计到正极集流体上,过充时电池内部产生的压力使得OSD触发内部短路,产生瞬间大电流,从而使Fuse熔断,从而切断电池内部电流回路。

1.3.松下NCA+硅碳技术全球领先

松下采用高镍硅碳,能量密度全球最高。特斯拉ModelS和ModelX采用的均为松下的型NCA电池,Model3采用的是松下的型NCA电池。型NCA电池通过进一步提高NCA的镍含量、采用硅碳负极、加大单体尺寸,单体的能量密度可以达到Wh/kg(目前Model3电芯单体实测为Wh/kg),比原来电池的Wh/kg提高约20%以上。这一水平,不但远远高出国内使用率最高的NCM体系单体Wh/kg的能量密度水平,而且也明显高出国内刚刚出现且最为领先的NCM体系单体Wh/kg的能量密度水平,是世界上能量密度最高的量产锂离子电池。

三元材料主要分为NCM和NCA两种类型,随着人们对电动车续航里程的要求越来越高,容量更高的NCM和NCA材料的研发也越来越迫切。目前国内和韩国企业尚未大规模量产NCM体系动力锂电池,而且NCM体系主要应用在圆柱形电池,在方形和软包领域电池企业还处在内部安全测试阶段。

NCA技术松下全球领先,国内尚无相关产业链。NCA材料综合了LiNiO2和LiCoO2的优点,不仅可逆比容量高,材料成本较低,同时掺铝后增强了材料的结构稳定性和安全性,进而提高了材料的循环稳定性,但是在制作过程中,由于Al为两性金属,不易沉淀,因此NCA材料制作工艺上存在门槛。其次,从电池生产过程来看,NCA电池的生产难度也更大。全球能够大规模生产NCA电池的主要是松下,松下从电池、NCA正极材料、到前驱体的开发都较早,技术更加成熟先进,并且上下游之间已经形成了相互配套的产业链和相对稳定成熟的供应链。而中国国内主要的电池厂家以NCM正极材料为主,在NCA方面整体上尚处于开发起步阶段,除了前驱体之外,全产业链技术上均存在一定的差距,产业链尚未真正形成,暂时生产不出一致性、稳定性高的NCA材料。

NCA产业化难点主要有以下几个方面:NCA制备技术难度较大、生产设备要求特殊、材料生产成本较高、NCA电池单体设计制造难度较高等。目前NCA材料的主要供应商有日本化学产业株式会社、户田化学(Toda)、住友金属(Sumitomo),韩国的Ecopro和GSEM也有产品销售。户田化学主要供应给韩国LG,住友金属主要供应给松下和PEVE,韩国的Ecopro主要供应给三星SDI,应用场合主要为电动工具和充电宝使用的圆柱形电池。

松下规模化应用硅碳负极,国内尚处于探索产业化阶段。特斯拉Model3搭载的NCA圆柱电池,能量密度全球领先除了采用高镍正极材料的缘故,在负极上松下还使用了碳硅复合材料,在传统石墨负极材料中加入了10%的硅,其能量密度至少在mAh/g以上。硅的克容量为4mAh/g,而纯石墨负极克容量仅为mAh/g,掺入了硅的碳硅负极材料克容量能够达到-mAh/g的水平,可以通过提升电池中活性物质含量来提升单体电芯的容量,从而进一步推高了电池的能量密度。

相比于石墨负极材料,硅碳负极材料目前在中国锂电池产业中应用案例还较少,国内大多数材料企业在硅基负极材料领域的应用还处于初级阶段,正在探索商业化之路。宁德时代的NCM配合碳硅负极动力锂电池预计年推出,预计能量密度可以达到Wh/kg。总的来说,松下在高镍硅碳动力锂电池的产业化、规模化应用的节奏上,领先中国动力电池龙头企业至少2-3年,在技术层面上,仍然是公认的世界第一。

1.4.CATL快充技术独具特色,安全性媲美日韩

CATL凭借其丰富的研发资源、技术实力、智能制造、完善的测试认证体系,已取得多项先进的研究成果。

15分钟快充技术:在动力电池的快充方面,CATL遥遥领先,已经在开发出能量密度Wh/kg,15分钟可以满充的快充三元电池,主要应用于乘用车领域。CATL研发的正极“超电子网”和负极“快离子环”技术双剑合璧,开发出来磷酸铁锂快充电芯成组后拥有最高5.2C的高倍率快充,12分钟内可完成纯电动客车%充电。

超高能量密度以及持久寿命:公司E-car三元材料电芯能量密度最高可达Wh/kg,并且推出了长寿命电芯,为电动乘用车电池包及系统承诺不低于5年或10万公里的质保,与整车同寿命;同时,E-bus磷酸铁锂电芯能量密度已提高至Wh/kg以上,其在电动大巴上应用的标准使用寿命长达8年,长寿命电芯使用寿命长达15年00次循环。

多重安全可靠:CATL电芯、模组、电池包均通过多项滥用测试,电池管理系统主动安全保护与被动安全保护相结合,充分保障其安全。电池包的防尘防水级别达到IP67超高水平,电芯的使用温度范围很广,可以在-30℃至60℃环境中使用,具有超强的环境适应能力。

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研发实力:日韩企业较强,CATL异*突起

2.1.研发投入,LG全球领先

年CATL、LG、三星SDI、松下、SKI等日韩主要电池企业在锂电池方面的研发投入分别为16.3亿、35亿元、28亿元、20亿元、10亿元。LG研发费用最高,高额研发投入助推了企业发展。CATL也在高研发投入之下得到质的改变:强大的研发团队、国家重点实验室、雄厚的技术专利、丰富的科研项目和科学的研发体系。让CATL作为一家仅仅成立6年的本土企业创造了中国锂电行业的一个奇迹,成为国内唯一家可与松下、三星、LG等国际电池巨头直接竞争的动力电池制造商。

2.2.以人为本,人才是核心竞争力

LG化学研发人员年-年人数逐年增多,年达到人,占全部员工人的16.23%,占比很高。LG化学的电池事业部员工相比其它企业也具有相当优势,年韩国梧仓工厂总共接近0人,其中管理层2%,技术人员60%,办公室人员38%;韩国技术院总共近人,其中管理层2%,技术人员70%,办公室人员28%;南京工厂年近人,年近人,年预计人,年预计达到0人。

三星SDI:年拥有名研发人员,其中硕士博士占比达到40%,研发人员占比整体员工比例高达24.2%。三星SDI有超过名汽车电池研究人员和工程师正在开发新一代锂离子电池,为汽车制造商和他们的客户提供更好的动力驱动性能和更长的行车距离。三星材料研究所(SamsungMaterialResearchComplex,SMRC)是韩国第一个电子材料研发机构,拥有超过名科学家和研究人员进行合作研究,推进突破性材料的开发。其中,有名研究人员特别

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