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2020-01-06
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高工锂电
从整车厂的角度看，动力电池企业开始更深入的以终端需求为主进行创新，非常有利于动力电池产业链上下游的资源充分利用，加快行业发展进程。
时光不知不觉开启了2020年的闸门。在过去的2019年，新能源补贴退坡和市场竞争惨烈，动力电池行业步入寒冬。不过在政策、市场、资本等多重因素带动下，动力电池的未来前景依然远大。
对动力电池技术研发而言，寒冬时节正是沉淀，厚积薄发的时刻。高工锂电根据2019年动力电池技术发展情况，就2020年动力电池行业的技术，进行七大预测。
预测一：标准模组590技术投入会进一步加强但355模组主流地位不变
虽然德国大众基于MEB平台，推出标准590模组，以更高成组效率受到市场热捧，但相关锂电产业链尤其是设备制造技术，还尚未完全突破。
其中标准590模组对应的单体电芯尺寸长约550mm，用对应的锂电设备制造，尤其是叠片技术突破还有一定难度。
一方面韩国本土的DA、NS、APRo设备厂商，在国内售卖的叠片设备是Z字叠，而不是热复合叠片机。它们供给LG化学的叠片设备主要分卷叠和堆叠。卷叠针对小型电池，堆叠针对大电池。
另外LG的卷绕式叠片电池专利应该还有一年才到期，这依旧对国内电池厂在这方面的技术形成制约。
不过像先导智能积极推进整线制造工艺、赢合科技选择跟德国曼兹合作开发叠片相关设备等，这些国内头部锂电设备企业的努力，都会给590标准模组提供新的技术投入。
具体可查看：叠片技术主流之争 590模组百家争鸣
预测二：宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池技术会进一步发展
2019年宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池是国内最耀眼的动力电池创新。这两种方式均是基于电池系统整体安全性和能量密度，进行提升和优化，减少冗余。
从整车厂的角度看，动力电池企业开始更深入的以终端需求为主进行创新，非常有利于动力电池产业链上下游的资源充分利用，加快行业发展进程。
同时也暗示着未来动力电池技术发展有可能从cell to pack 到cell to vehicle，按照整车需求进行集成，进一步优化中间工序。
具体可查看：从刀片电芯到590模组 动力电池产品演化解读
预测三：在保证高能量密度的情况下高功率快充技术更高充电倍率努力
动力电池的快充技术，将持续以高功率充电为主。尤其是对当前的新能源汽车市场而言，快充商业模式大部分情况下，依然优于换电模式。
一方面换电模式需要在动力电池标准化和新能源汽车集中的情况下，规模普及速度才会加快。另一方面快充就像燃油车加油，在投入产出比上，比换电的收益相对更有保障。
具体可查看：从高功率快充看动力电池性能提升
预测四：固态电池的商业化速度不会在2020年大规模普及
从氧化物固态电池来看，生产过程成本仍然占比超过50%，相比于锂离子电池（过程成本仅为20-30%）仍然明显偏高。
同时固态电池还存在露点管理和粘合方面的技术问题，暂时还很难解决。还有在制造方面，还没有比较大的突破。因此要想实现大规模量产，估计还需要3-5年时间。
具体可查看：固态电池真的能提前量产吗？宁德时代/天赐材料固态电池技术解析
预测五：动力电池的补锂技术会更进一步发展
应用于电动汽车和大型储能装置的锂电池，在能量密度方面的要求，日益提升。然而通用的锂电负极石墨材料，其理论比容量372mAh/g，已无法满足。
目前技术发展趋势是负极选用硅碳材料，其比容量4200mAh/g。不过负极硅碳有首次充放电效率较低、膨胀大、长循环会粉化等问题。对应的补锂技术能有效规避硅碳负极不足，提升能量密度，作用机理主要分两方面。
一方面增加活性锂离子含量，补偿首周充放电过程中的活性锂损失，提升电池首周可逆容量。
另一方面实现负极材料体积的预膨胀，减少材料颗粒在嵌锂过程中的破裂和极化，提升负极的机械稳定性和循环性。
具体可查看：从专利看CATL/ATL等企业补锂技术进展
预测六：动力电池能量密度将进一步提升,磷酸铁锂材料可能回归
新能源汽车起火的安全事故发生，让市场和政策对动力电池安全性的关注度提升。不过新能源汽车销量依旧受续航里程制约，提升动力电池能量密度仍迫在眉睫。
这虽然意味着安全性排在第一位，但动力电池能量密度会进一步提升，尤其是随着高镍三元正极材料逐步渗透，将不断提高。
关于磷酸铁锂，比亚迪将于2020年5-6月份推出的全新一代磷酸铁锂电池，体积比能量密度将提升50%，寿命长达8年120万公里，成本节约30%。
还有合肥国轩最新消息，宣布单体电芯能量密度已提升至190Wh/kg，并配套续航里程400km以上的车型。同时表示明后年磷酸铁锂的单体电芯能量密度有望达到200Wh/kg，实现160Wh/kg系统能量密度。
这均意味着磷酸铁锂动力电池性能方面，依旧有改进空间。
再加上低成本，高安全的优势，随着国内头部动力电池企业加大投入，磷酸铁锂电池相应的能量密度和系统能量密度提升后，有望回归，抢占一部分市场。
具体可查看：比亚迪推出600mm电芯 体积利用率提升至80%
预测七：动力电池安全性大幅提升
动力电池的安全性，主要是动力电池热失控。其意味着电化学化合健构成的能量势垒遭到破坏。就像大坝决堤，膨胀起火燃烧爆炸是个由内往外的过程，一般的灭火剂根本起不了作用。
这时通过BMS实时监控电压电流温度以及其他直接或间接手段获得电池参数信息，包括SOC，电压电流温度内阻变化趋势。
然后通过一定算法，实现提前评估预测风险，尽早采取措施，避免电池过度使用和滥用，防止热失控发生。
再加上2019年高工锂电年会，参会嘉宾分别从设备、制造工艺、电芯层面、PACK层面、系统层面的提前预防，以及发生安全事故的控制和处理等环节，围绕动力电池安全性进行的演讲。
由此可看出2020年，动力电池的安全性会成为重中之重，将大幅提升。
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