1軟包電池具有綜合優(yōu)勢(shì)

目前鋰離子電池重要方形、圓柱、軟包三大類，其中方形和圓柱的外殼重要采用鋁合金、不銹鋼等硬殼，而軟包的外殼則采用鋁塑膜來制造，這是他們的本質(zhì)差別，如表1所示，性能方面軟包鋰離子電池的重要優(yōu)勢(shì)包括：

（1）安全性能好：軟包電池電解液較少漏液，且在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池會(huì)鼓氣裂開，而不像硬殼電池那樣內(nèi)壓過大會(huì)發(fā)生爆炸；

（2）重量輕：軟包電池重量較同等容量的鋼殼方形電池輕40%，較鋁殼方形電池輕20%；

（3）電池容量大：軟包節(jié)約體積20%，較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高50%，較鋁殼電池高20～30%；

（4）循環(huán)性能好：軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%；

（5）內(nèi)阻小：軟包電池的內(nèi)阻較鋰離子電池小，國(guó)內(nèi)最小可做到35m以下，極大地降低電池的自耗電；

（6）設(shè)計(jì)靈活：可根據(jù)客戶需求定制外形，可以做更薄，普通鋁殼只能做到4mm，軟包可以做到0.5mm。

2我們認(rèn)為，在性能方面軟包電池更具綜合優(yōu)勢(shì)，未來應(yīng)用前景廣闊：

1

軟包電池更適合便攜式、對(duì)空間或厚度要求高的應(yīng)用領(lǐng)域，例如3C消費(fèi)類電子產(chǎn)品；

2

雖然方形電池的單體容量高，但又重又大，而軟包電池在能量密度方面優(yōu)勢(shì)明顯，而且目前單體電芯也在往大容量、高倍率方向發(fā)展，將更符合新能源汽車等領(lǐng)域?qū)σ苿?dòng)電源的要求；

3

雖然圓柱電池的生產(chǎn)工藝成熟、能量密度優(yōu)勢(shì)明顯，但由于單體電芯的容量很小，故相同容量大小的電池Pack要更多的電芯，例如特斯拉ModelS的電池Pack容量為85kWh，大約有7000多顆18650型圓柱電池，這對(duì)電池管理系統(tǒng)BMS要求非常高，而軟包電池的單體容量可抵上10個(gè)以上18650型圓柱電池，對(duì)BMS的要求較低，介于國(guó)內(nèi)甚至全球大多數(shù)BMS配套能力有限，大容量的電池Pack不會(huì)過多采用圓柱電池，另外，圓柱電池因能量密度太高導(dǎo)致安全性較差，且硬殼導(dǎo)致內(nèi)壓大，故常發(fā)生爆炸事件，而軟包電池則具有明顯優(yōu)勢(shì)。

綜合來說，軟包電池的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)幾乎相生相隨，因?yàn)檐洶姵氐男螤钍庆`活設(shè)計(jì)的（根據(jù)客戶的需求定制，電芯也是重新制作的），所以統(tǒng)一型號(hào)的現(xiàn)有軟包電池?cái)?shù)量太少，另外研發(fā)一套新的軟包電池組成本也挺高的。

3多領(lǐng)域帶動(dòng)軟包電池需求

1

軟包在3C領(lǐng)域滲透率已超6成

隨著電子產(chǎn)品向小型化、智能化、可穿戴方向發(fā)展，要求電池也要具有體積小、輕薄化、柔性化的特點(diǎn)，而軟包聚合物鋰離子電池憑借其優(yōu)異的綜合性能，以及無毒綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，在智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中廣泛使用，且上升速度遠(yuǎn)超過鋰離子電池行業(yè)平均水平，例如蘋果、三星、華為、小米、黑莓電子產(chǎn)品的內(nèi)資電池基本都采用了軟包電池。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年軟包電池在手機(jī)電池和筆記本電池兩大3C應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率都已達(dá)到60%以上，而2009年的數(shù)據(jù)分別10.7%、7.6%，軟包聚合物鋰離子電池為其主流應(yīng)用形式。（三元軟包電池則為軟包電池在新能源汽車領(lǐng)域的主流應(yīng)用形式。）

隨著3C市場(chǎng)創(chuàng)新趨勢(shì)的加強(qiáng)，便攜式電子產(chǎn)品進(jìn)一步普及，可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等新興市場(chǎng)不斷涌現(xiàn)，這些新產(chǎn)品的問世將彌補(bǔ)智能手機(jī)、筆記本電腦上升疲軟的問題，全球3C電池需求將出現(xiàn)新一輪上升，如圖2和圖3所示，我們預(yù)計(jì)全球3C電池的需求在未來五年都能夠維持10%左右的復(fù)合上升率，且軟包電池的滲透率將進(jìn)一步提升。

2

動(dòng)力領(lǐng)域?qū)⒁乱惠嗆洶枨?/p>

據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年全球電動(dòng)汽車產(chǎn)量達(dá)到54.9萬輛，同比上升近31%，帶動(dòng)全球車用動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到26.35GWh，同比上升一倍多，成為全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)上升的重要驅(qū)動(dòng)力量。

全球重要國(guó)家新能源汽車規(guī)劃目標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表2所示，到2020年合計(jì)保有量目標(biāo)超過1600萬輛，其中我國(guó)規(guī)劃到2020年實(shí)現(xiàn)500萬輛保有量的目標(biāo)，可見十三五期間新能源汽車領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池的需求量將呈現(xiàn)井噴態(tài)勢(shì)。

全球動(dòng)力鋰電池廠商中有超過6成采用了方形電池結(jié)構(gòu)，代表車型包括三菱iMiEV，寶馬i3，豐田Pruis等；而特斯拉ModelS采用的松下18650型電池則是圓柱動(dòng)力鋰電池的代表；軟包電池的占比高于圓柱，代表車型則是日產(chǎn)Leaf、通用雪佛蘭Volt、寶馬等，如表3所示，重要供應(yīng)商有日本AESC、LG化學(xué)、A123等。

近年來，國(guó)內(nèi)如東風(fēng)、眾泰、北汽新能源、比亞迪等主流電動(dòng)汽車企也紛紛開始嘗試軟包動(dòng)力鋰電池，重要供應(yīng)商有ATL、多氟多、微宏動(dòng)力、中航鋰電等，近期上海卡耐新能源、山東恒宇、蘇州宇量等很多公司也開始大力投建軟包動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)線。我們認(rèn)為，隨著電池路線的發(fā)展，軟包在新能源汽車市場(chǎng)的滲透率將不斷提升，未來有望超過50%。6

3

儲(chǔ)能接棒，未來市場(chǎng)空間巨大

儲(chǔ)能改變了能源的使用方式，是未來新能源領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的重要支撐。應(yīng)用項(xiàng)目重要集中在可再生能源并網(wǎng)、輔助服務(wù)、電力輸配和分布式微電網(wǎng)等領(lǐng)域。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，截止2015年，除抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱外，全球新技術(shù)儲(chǔ)能總裝機(jī)項(xiàng)目327個(gè)，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模946.8MW，較2014年上升了12%。自2010年起，全球儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的上升速度趨于平穩(wěn)，2010-2015年復(fù)合上升率18%，項(xiàng)目的累計(jì)數(shù)量相對(duì)來說上升較快，2010-2015年復(fù)合上升率40%。其中，北美、歐洲、亞太地區(qū)是儲(chǔ)能項(xiàng)目開展較多的區(qū)域。國(guó)內(nèi)方面，截止2015年新技術(shù)儲(chǔ)能總裝機(jī)項(xiàng)目118個(gè)，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模105.5MW，較2014年上升30%，占全球儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的11%，2010-2015年復(fù)合上升率為110%，是全球的六倍多，未來國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空間非常廣闊。

我們預(yù)計(jì)在未來5～10年內(nèi)配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)調(diào)峰調(diào)頻、分布式儲(chǔ)能、分布式風(fēng)光儲(chǔ)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀槿騼?chǔ)能發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域，隨著鋰電成本的降低，儲(chǔ)能市場(chǎng)有望快速啟動(dòng)，接棒新能源汽車市場(chǎng)成為拉動(dòng)鋰電需求的重要驅(qū)動(dòng)力。就目前而言，LG和科陸電子達(dá)成合作，率先將軟包鋰離子電池用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，未來市場(chǎng)空間巨大。

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高倍率軟包電池市場(chǎng)復(fù)合增速超過40%

過去5年高倍率軟包電池需求也保持著高速上升，重要包括航模、航拍無人機(jī)、玩具、電動(dòng)工具、電子煙、汽車啟停電源、智能醫(yī)療設(shè)備、AGV機(jī)器人、特種用品等細(xì)分市場(chǎng)。

根據(jù)高工鋰電調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，如圖4所示，2014年我國(guó)高倍率軟包鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到52億元，同比2013年上升49%，其中以深圳大疆為代表的的無人機(jī)市場(chǎng)對(duì)高倍率軟包鋰離子電池的需求拉動(dòng)最為顯著，2015年高倍率軟包鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)約為75～80億元，相比2014年上升45%以上。

由于細(xì)分市場(chǎng)多，單個(gè)市場(chǎng)規(guī)模不大，目前高倍率軟包鋰離子電池整體競(jìng)爭(zhēng)較為寬松，國(guó)內(nèi)重要供應(yīng)商有ATL、格瑞普、佛山實(shí)達(dá)、深圳海盈、西安瑟福、廣州豐江、廣州鵬輝等。

受益于終端市場(chǎng)的擴(kuò)大，高倍率軟包電池銷量明顯提升，其中航拍無人機(jī)、汽車啟停電源、AGV機(jī)器人等新興市場(chǎng)關(guān)注度正逐步提升，預(yù)計(jì)未來還將保持高速上升趨勢(shì)。

就以上汽通過別克VELITE6所用的模塊化三元鋰離子電池組中的軟包電池為例，我們就能發(fā)現(xiàn)軟包電池作為車載動(dòng)力鋰電池的與眾不同之處。首先來看看軟包電池是如何裝載到汽車身上的？

假如我們把VELITE6的電池組模塊拿出來單看，會(huì)發(fā)現(xiàn)電池外觀就是一個(gè)硬殼大包，和所謂軟包電池不符。其實(shí)啊，這個(gè)硬殼大包的內(nèi)部實(shí)為疊片式的軟包電池，一片片軟包電池如同撲克牌相同豎直排列在一起，當(dāng)然工程師所做的并不是簡(jiǎn)單地把它們放一起而已。

△圖示為一個(gè)MINI堆垛單元

據(jù)通用內(nèi)部工程師介紹，每?jī)善洶姵亟M成一個(gè)所謂MINI堆垛單元的基礎(chǔ)。通過流水線焊接在一起。電芯與電芯之間由鋁制冷卻片隔開，冷卻液通過注水口注入，填充冷卻片上的毛細(xì)管，循環(huán)流動(dòng)并帶走熱量。此外，也可以通過線圈加熱冷卻液，使電池升溫，即使在極端寒冷環(huán)境下，確保電池處于最適宜的工作溫度。

兩個(gè)軟包電池、一片毛細(xì)管冷卻片，再加上一個(gè)模組框架和一片隔熱泡棉，就組成了一個(gè)完整的MINI堆垛單元。而一個(gè)電池模塊總成由26個(gè)MINI堆垛單元組成。

△gif呈現(xiàn)的液冷-電芯堆垛示意圖

并且VELITE6有兩個(gè)電池模塊供應(yīng)動(dòng)力源，所以其所用的軟包電池共計(jì)104個(gè)（2個(gè)軟包電池x26個(gè)堆垛單元x2個(gè)電池模塊）。和特斯拉車型上動(dòng)不動(dòng)就由幾千枚圓柱形電池組成的電池包比較，VELITE6的軟包電池在總電量方面不占上風(fēng)。

但是在重量和安全性能方面，無疑軟包電池組是有優(yōu)勢(shì)的，并且VELITE6的電池包還有一個(gè)厲害的地方，那就是與之匹配的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

誠(chéng)然，軟包電池的優(yōu)點(diǎn)眾多，但也有明顯缺陷，就是一致性比較差。所謂電池一致性指的就是電池組的綜合性能，因?yàn)殡姵卦诓煌瑴囟认碌臒岷穆剩砍霈F(xiàn)1kW•h的電能所消耗的熱量）是不相同的，這是由于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與溫度是密切相關(guān)的。

假如電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內(nèi)部環(huán)境中運(yùn)行，電池溫度將會(huì)顯著上升，從而導(dǎo)致電池組內(nèi)部形成熱點(diǎn)，最終可能會(huì)發(fā)生失控。

所以說，電池的一致性關(guān)于整個(gè)電池組的性能和壽命出現(xiàn)很大的影響。假如想把軟包電池成功應(yīng)用到電動(dòng)汽車上并保持穩(wěn)定，就必須給它搭配非常牛的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)！

熱管理系統(tǒng)方面，相比于其他廠商模組級(jí)冷卻，VELITE6的軟包電池組采用了電芯級(jí)獨(dú)立液冷，電池組散熱冷卻循環(huán)分布到每個(gè)電芯單元，使得電芯溫差控制在2℃以內(nèi)，力求保證電芯的一致性。其實(shí)，說的更簡(jiǎn)單一點(diǎn)，也就是上文提到的毛細(xì)管冷卻片……

其實(shí)這樣的做法和特斯拉的圓柱形電池組有異曲同工之妙，在特斯拉車型的電池組內(nèi)部，熱管理系統(tǒng)的本質(zhì)就是豎直排列的圓柱形電池被灌注水乙二醇的導(dǎo)熱鋁管所環(huán)繞，鋁管外還有一層橘黃色的絕緣膠帶。

△特斯拉ModelS電池組拆解結(jié)構(gòu)圖

只不過不同于別克VELITE6的主動(dòng)式液冷系統(tǒng)，特斯拉散熱鋁管內(nèi)的冷卻液并不會(huì)流動(dòng)！靠的是鋁管傳遞熱量來保持電池溫度的一致性，雖然是被動(dòng)式冷卻，但是好在特斯拉的管理系統(tǒng)比較聰明，車輛很少會(huì)因?yàn)殡姵剡^熱出現(xiàn)問題。