回望22年，新能源汽車及動力電池行業迎來許多重要變化，例如中國市場新能源滲透率首次突破30%，還有歐盟《電池法案》以及美國的IRA法案，這些變化都會對電池產業的未來發展產生深刻影響。在這個時候，再次討論軟包、方殼和圓柱電池這三種技術路線的發展顯得更有意義，是規?；蚣夹g決定未來？還是成本以及市場需求決定未來？我們認為，在汽車行業已進入電氣化3.0時代的大趨勢下，盡管三種路線都將長期存在，但正在迎來復興的軟包路線值得更多關注。盤點動力電池三種技術路線，必須從歷史說起。盡管圓柱電池的歷史更悠久，但動力電池的市場化開端是從軟包電池開始的，早期的純電汽車產品（2010年以前），例如大家耳熟能詳的日產聆風、通用雪佛蘭volt等車型都采用的是軟包電池。在這一階段，純電汽車解決的是有無問題，大家對于續航里程的焦慮還沒有那么明顯，因此對電池容量的需求相對較低，而軟包電池更易于布置的靈活性優勢，對于主要基于燃油車結構經驗設計的初期新能源汽車而言，更具吸引力。
圖：第一代純電汽車，如日產聆風（左）和雪佛蘭volt（右）
當純電汽車從試水走向大規模的商業化（2012年以后），規模市場的需求對動力電池技術路線的影響產生了更巨大的影響。受中國市場的白名單準入制度影響，方形電池得到快速增長的機會。而隨著技術的進步，通過做大電芯提升了能量密度的方殼電池進一步滿足了中國市場用戶對高續航里程的迫切需求。在這一進程中，方殼電池的政策支持、以及完善的產業鏈優勢，是其取代軟包電池成為市場主流的主要原因。這也說明，市場需求對技術路線發展的重要作用。目前，占全球新能源市場50%以上的中國市場趨向于方殼電池（方殼占有率超過85%）。另一方面，歐美市場車企第一代新能源汽車大多基于燃油車架構改進而來，也就是俗稱的“油改電”，因此普遍采用更利于整合布置且電芯能量密度更高的軟包電池為主，形成東西并行的發展局面。但需要注意的是，電池技術的進步并未如摩爾技術發展的那么快，以及原材料成本在近年來的快速上漲，因此成本和性價比成為市場的重要考量之一，并在中后期帶動了磷酸鐵鋰和“大圓柱”的興起。磷酸鐵鋰市占率從早期的20%逐漸上升至60%，進一步擴大了方殼電池的影響力。而特斯拉和松下持續改良大容量圓柱電池，通過成熟工藝和結構優勢，實現大容量（能量密度）和低成本的平衡性，這兩者也從兩個方向進一步對軟包電池產生擠壓效應。近期，如寶馬這樣的頭部豪華車企在下一代車型（Next Class）上押注圓柱電池，也是這一方向的延續。當然，技術是相互影響的，而彼時的缺點可能隨著時代的進步和技術的交融成為新的優勢，這也是我們經?？吹郊夹g進步是螺旋形發展的原因。而軟包電池可能正迎來這一變化，過去軟包電池的主要缺點，如電芯體積小、成組效率低、制造難度大等，隨著大軟包和疊片技術的進步都在被克服。而結合軟包電池所特有的高能量密度、安全性優勢、布置方便，以及適用于半固態及固態等電池技術趨勢等優勢，都讓堅持軟包電池發展的企業迎來轉機。專注于軟包技術的孚能科技就是這樣的企業代表，其創始人王瑀及孚能科技深耕軟包動力電池技術超過20年，而孚能科技通過長期努力，克服了軟包電池在電芯技術、制造工藝等領域諸多限制，進一步補齊了軟包的短板，為軟包的復興推開大門。當我們說方殼電池在中國市場的成功，是市場需求所決定的同時，我們同樣不能忽視市場需求的另一方——車企。動力電池的技術路線發展與車企的電氣化迭代息息相關，而車企的電氣化轉型節奏，也對電池技術路線的興衰產生重要影響。我們可以借車企打造純電產品的思路變化，將電氣化轉型分為三個階段。首先是電氣化1.0時代，車企需要解決的是電氣化車型的有無問題，因此基本從油車架構改進而來，電池延主軸布置，見縫插針，因此體積靈活，方便在空隙處容納更多電池模組的軟包電池更易于布置，且能量密度更高的特性，也盡可能的提高了產品性能表現，與車企的需求一拍即合。電氣化2.0時代，開始思考專用化的電車平臺，其代表就是取消主軸，將電池集中于地板下，帶來巨大電池容積的同時，增加車內縱向空間。這時，軟包電池見縫插針的靈活性優勢就已不再重要，而軟包電池缺乏大電芯的桎梏，讓其性能在面對方殼電池處于不利位置。采用卷繞工藝的方殼電池占據更大優勢，即使電芯能量密度稍低，但巨大的電池組更能為整車帶來高電容量、高續航里程的優勢，甚至采用能量密度較低的磷酸鐵鋰電池也能實現不遜色于1.0時代的續航里程。電氣化3.0時代，開始以跨越多個車級的平臺化為前提，其代表就是大眾、通用等公司的新一代電氣化平臺，國內車企也積極向這一理念靠齊。新一代平臺不再專為某一款車型而設立，需要覆蓋從A到C多個級別的需求，電池容量從60-150度不等，且車型對底盤的高度影響要大于對長度的影響。因此，相較于更大的電池組尺寸，高能量密度且可靈活布置的特性又再次成為車企的選擇。值得注意的是，在這一變化過程中，車型更多的集團車企，和車型較少的車企將走上不同的道路，這也是為什么大眾和通用這樣年銷量在千萬級的車企，其對下一代平臺的泛用性要求更高；而像寶馬和特斯拉這樣銷量在百萬級的車企，反而會選擇圓柱電池的原因。圖：大眾電氣化平臺的演變，從J1到PPE再到SSP此外，與中國市場方殼電池崛起的政策原因類似，快速增長的歐美市場在電池技術路線選擇上的獨立性要求，也對市場格局產生一定的影響。目前，受益于IRA法案的韓系電池企業均押注軟包電池路線，也從另一方面推動了車企的共同選擇，據第三方平臺的不完全統計，2022年，海外新能源汽車前20熱門車型，11款是軟包。圖：2022-2023年熱門新車適配電池類型的統計從市場需求而言，大容量和高能量密度的追求始終存在，但會受到成本的制衡；從車企電氣化升級的角度，靈活性會成為產品線更豐富的車企集團的新剛需，以及近幾年逐漸走向成熟的半固態及固態電池新技術，都讓以SPS為代表的大軟包技術，可能成為新時代推動軟包技術再次復興的一個號角。回顧SPS的四大技術核心，大軟包電芯、無模組技術、制造工藝和回收技術，剛好契合當下這個時代對電氣化的新需求：提升靈活性，提升效益，提升可持續。因此可能會更受車型更多的車企集團的青睞。SPS主要圍繞大軟包電芯、大軟包電池系統、大軟包電池制造。在電芯的設計方法上，是通過大電芯配合層疊布置，可以使電池系統部件減少50%，材料成本降低33%，提升體積利用率到75%。而作為對比，麒麟電池的第三代CTP技術，作為這個領域的王者，體積利用率為72%。此外，SPS“大軟包”臥式布局和疊片技術，可以靈活調節電池系統的底盤高度，同款底盤、一款電芯就可以適配全系乘用車。大軟包電芯厚度，是可以靈活改變的，可根據不同的要求配置成8mm-20mm；而且由于Pack高度=電芯厚度*電芯數量，大軟包還可以通過調整電芯的堆疊數量來控制電池高度——SPS大軟包系統的高度可以在85mm-145mm之間靈活調節，搭載不同能量密度的大軟包電芯讓電池系統可擁有從80kWh-150kWh的不同容量，滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動化需求。據孚能科技介紹，已有多家國內頭部車企選擇大軟包技術方案，而首條SPS產線也已于2022年開工，將在2023年裝車。當然，軟包復興僅僅是基于OEM需求變化，以及軟包技術本身不斷創新改良而做出的一種預判。但這一復興趨勢還受到多種技術和業態變化的影響。例如業內廣泛討論的半固態及固態電池技術，目前軟包在半固態及固態的應用上處于領先地位，例如孚能已開始量產第一代半固態電池，而同樣以軟包起家的遠景動力也公開表示將于2028年前量產固態電池；還有疊片技術也正在被應用于方殼的改進，例如比亞迪的刀片電池，結合CTC技術，讓方殼也具備了軟包的部分優勢；還有對于新材料的應用，鈉離子電池可能會成為2023年突破和產業化的新技術，這些新的技術和商業模式，都有可能會讓電池技術的競逐發生變化，在面向未來的道路上，方殼和軟包仍處于同一起跑線，競爭還將持續很長時間。
關鍵詞標簽:孚能科技 軟包電池
