鋰電池的種類與應用

 電池產業鏈中, 核心部分是電芯和 BMS 電路, 電芯封裝後再集成線束和 PVC 膜等構成電池模組, 再加入線束連接器, BMS 電路構成電池成品. 電池 pack 技術主要受下游市場需求驅動而不斷發展, 主要應用場景包括筆電, 智慧手機等消費電子電池, 新能源汽車等動力電池.

電池 pack 行業相繼經歷筆電電池 pack 時代, 手機數碼電池 pack 時代, 智慧手機電池 pack 時代和動力電池 pack 興起, 消費電池 pack 行業發展較為成熟, 動力電池 pack 行業雖起步於 2012 年以後, 但受益於下游汽車三化的發展, 市場有望高速成長.

電池 pack 產業鏈涉及企業較多, 上游由電池模組, BMS, 電池熱管理系統等原材料供應廠商組成, 中游由筆電電池 pack 企業, 手機數碼電池 pack 企業, 動力電池 pack 企業組成, 下游根據應用終端類型可分為 3C 企業, 新能源等車企和其他電池應用企業等.

消費電子電池產業鏈日趨成熟, 動力電池產業鏈仍處於快速成長階段. 筆電電池和手機數碼電池組裝過程涉及人工環節較多, 偏向勞動密集型產業, 中國是相應電池的重要組裝基地; 動力電池注重技術和自動化, 中國動力電池相關企業仍處於成長階段.

中國是最大的動力電池市場, 2017 年至 2021 年間中國動力電池裝機量 CAGR 達 43.5%, 隨著新能源車滲透率增長和疫情有效控制, 預計中國 2022 年動力電池裝機量將達 229.9GWh. 中國動力電池 pack 行業市場規模不斷擴大, 推動整個電池 pack 行業發展壯大. 

未來隨著電動汽車市場規模擴大和電池效率要求提高, BMS 市場規模有望實現穩定增長, 據 Business Wire 估計, 前瞻產業研究院整理, 2021 年全球 BMS 市場規模預計為 65.12 億美元, 至 2026 年預計可達 131億美元, CAGR 為 15%.

汽車動力電池相比手機電池多採用模組電池, 大量電芯串並聯, 對汽車 BMS 提出高難度要求. 一輛電動車中往往數百個鋰離子電池通過串並聯的方式連接以滿足電機的負載要求, 驅動汽車行駛.  動力電池需要高可靠, 絕對安全, 市場空間更大也更具挑戰性.

新能源動力電池的最基本單元為電芯 (cell), 電芯組成電池模組 (Module), 再由電池模組組成電池包 (PACK). 電芯作為電池的基本單位, 為了保證高低溫, 外力沖擊等情況下的工作可靠性和安全性, 需要將多個電池放在一個框架中, 這種狀態就被稱為電池模組.

CTP 技術全稱 Cell To Pack, 也叫無模組技術, 即為將電芯直接集成為電池包, 從而省去了中間模組環節. 目前 CTP 具有兩種不同的技術路線: 一是徹底取消模組的方案, 以比亞迪刀片電池為代表; 二是小模組整合為大模組的方案, 以寧德時代 CTP 技術為代表.

從 2020 年年初以來, 磷酸鐵鋰電池的裝車占比從 38.3% 開始一路追趕三元電池, 到 2021 年 6 月份, 磷酸鐵鋰的裝機量實現反超. 由於磷酸鐵鋰電池對於 BMS 要求較低, 其裝車量的不斷上升, 或將在一定程度上減少高技術難度電池管理系統的依賴.

動力電池和儲能電池是鋰電池未來發展潛力最大的領域, 動力類應用在電動汽車上, 儲能類應用在儲能電站上. 由於應用場景的不同, 現實應用對二者的性能, 使用壽命, 安全性能和成本等有著更高的需求, 未來高循環壽命電池或將成為儲能電池發展新趨勢.