专题

锂电自行车进入发展快车道技术路线之争已悄然引爆

作者: 文/行行 来源:《动力电池》杂志10月刊 时间:2020-11-19

[摘要]电动自行车的材料路线仍然没有盖棺定论,但在高安全性的诉求下,包括主机厂、共享/换电企业对锂电池技术路线的选择也在逐步向磷酸铁锂倾斜。业内预计,磷酸铁锂圆柱+软包或许将成为未来电动两轮车锂电池的技术主流。

2018年5月,《电动自行车安全技术规范》,即电动自行车新国标正式发布。新国标对电动自行车的整车质量、电池电压、电机功率以及最高车速等做出了具体要求,其中要求整车质量不得高于55kg。然而按照当前的技术水平,铅酸电池单车重量普遍在70kg以上。在新国标对于整车重量的要求下,电动自行车铅改锂速度加快。


比克电池小动力产品开发负责人宋华杰提到,受新国标影响,铅改锂已是大势所趋。“新国标要求的轻量化,长续航要求加速了电动自行车锂电化趋势,搭载锂电池的电动两轮车市场将被全面激活。截至去年年底,我国电动自行车社会保有量近3亿辆,铅改锂趋势与新国标的推动将为锂电池行业带来千亿级市场”。


电动自行车铅改锂趋势明显


研究数据显示,去年国内小动力锂电池出货量超过14GWh,产值规模超100亿元,连续两年以超50%的增速增长。其中电动自行车锂电池装机量为5.45GWh,同比增长61.5%,市占率达18.8%。在政策和市场双重推动下,预计今年锂电自行车市占率将突破20%,未来三年里锂电池电动自行车产量的复合增长率有望超过30%。


而根据此前新国标的要求,超标电动自行车给予三年过渡期至2023年底。这也意味着,电动自行车将在2023后迎来更庞大的换电潮。


研究机构预计,到2025年锂电自行车的市场占比将提升至56.4%,从而实现对传统铅酸电池的反超,带动锂离子电池需求量将达到40.5GWh,届时国内锂电自行车行业将真正形成庞大的千亿级的市场。


逆势增长电动自行车表现抢眼


新冠肺炎全球肆虐,重创了不少行业,却唯独利好电动自行车行业。业内分析,推动电动自行车产销量增长的原因主要包括几点:首先新国标标准下的存量替换需求。前文提到,当前国内铅酸电池电动车的保有量超过3亿辆。针对铅改锂的趋势,不少电动自行车企业已在提前布局锂电电动车。


天津雅迪实业有限公司副总经理梅俊辉提到,“雅迪作为电动两轮车的领军企业,携手全国各大厂商,共同推动了锂电自行车行业的大发展。近几年来,雅迪也成为倡导和推进锂电车型研发的重大力量,旗下锂电自行车的销量也在逐年快速的增长。去年,雅迪锂电自行车销量已达40万辆”。


雅迪锂电自行车年销量破40万辆


其次,哈啰、美团和滴滴等共同推动的共享两轮车需求。星恒电源副总裁王正伟表示,星恒电源自2017年便与滴滴出行建立合作,成为滴滴旗下青桔电单车的重要合作伙伴。有数据显示,当前青桔单车已覆盖超过150个城市。除此之外,哈啰出行的电单车业务已经入驻超过320个城市;美团今年上半年在代工厂下的电单车订单多达100万辆。


共享电动自行车


再次包括欧美、东南亚等海外市场需求。特别是疫情较为严重的欧洲地区,倡导安全出行已经成为共识。今年来,部分欧洲国家陆续出台相关的补贴政策,鼓励民众骑行。“今年五月开始中国对欧电动自行车出口量暴涨,国内生产厂家超负荷运转,但是订单仍然排到两个月之后。”大鱼智行车创始人兼CEO李威表示。


最后地方政策的拉动。以深圳为例,截至目前深圳已经出台若干政策,包括主城区严禁售卖电摩、电轻摩等车辆,电动车商家将以销售电动自行车为主,通过加大宣传攻势,引导消费者购买电动自行车,对经营者开展约谈告诫,宣贯政策措施等。


因此在上述多方助力下,电动自行车经过首季度短暂的低迷后,自今年第二季度起国内电动自行车行业开始全面复工复产,出口形势逐渐回暖,行业运行呈现快速恢复的势头。自今年五月起,国内电动自行车行业已经连续多月呈现出两位数的同比增长。


根据中国轻工业信息中心发布的数据显示,今年1-8月,国内电动自行车完成产量已经达到1942.7万辆,同比增长25.6%。仅八月就完成390.3万辆,同比增长42.6%。而值得关注的是,经过多月的持续快速增长后,国内电动自行车销量增长已实现同比由负转正,增幅已经超过20%。


前八月电动自行车产量接近2000万辆


市场规模急剧扩张,拉动行业利润快速增长,经济效益持续提升。同样中国轻工业信息中心发布的数据显示,今年1-8月国内电动自行车营业收入580.9亿元,同比增长23.4%,实现利润总额26.8亿元,同比增长42.9%。


从上述数据可以发现,电动自行车的利润增幅远远超过营业收入增幅,行业利润率已是大幅提高,已经达到去年12月份疫情爆发前的水平。电动自行车行业营收、利润均保持两位数增长,这也表明电动自行车的市场刚需仍然巨大。


而在海外方面,今年上半年电动自行车的销量持续增长。数据显示,作为欧洲最大的电动自行车大国,仅今年上半年德国就销售自行车超360万台,同比增长9%,其中电动自行车比例在不断提升;7月,俄罗斯媒体报道,将迎来150万辆小刀品牌电动汽车。目前,中国自行车出口已经占世界出口70%左右。


因此不管是在国内还是海外,今年前八月电动自行车的营收、利润、出口等经济指标均表现良好,行业运行逐渐摆脱国内疫情影响,恢复较快。而且随着铅改锂的不断深入,对锂电池的市场需求不断攀升,国内锂电池企业也迎来了巨大的市场机遇。


那么未来几年内电动自行车的市场到底有多大?李威表示。“去年全年,全球轻型电动交通工具市场规模大概为385亿美元,每年以大概10%的复合率增长。到2025年,全球以电为主的轻型交通工具规模将会达到600亿美元。其中短途电动代步工具以及配件将占近50%的市场规模,接近300亿美元”。


悄然引爆的材料路线之争


巨大的市场潜力之下,当前已有大批锂电池企业入局锂电两轮车市场。从参与竞争的企业类型来看,有老牌自行车锂电池企业星恒电源、博力威、芯驰、科力远等;车用动力电池企业有宁德时代、比亚迪、国轩、力神等;铅酸电池企业有天能、超威、南都、猛狮等;3C数码电池企业有ATL、维科新能源、海四达、卓能等。


而从技术路线来看,大家所做的选择也不尽相同。从目前涌入电动自行车领域的锂电池类型来看,锰酸锂方形、磷酸铁锂方形、三元圆柱、磷酸铁锂圆柱、多元复合锂圆柱、磷酸铁锂软包等电池型号已悉数到场。


三元锂电池


具体来看,三元电池主要优点是能量密度高,耐低温。同等规格,成组工艺接近时,三元锂能够让电动车跑得更远。同时,若是在北方市场,温度较低的冬天,三元锂要比磷酸铁锂更加耐用。当前包括力神、比克等锂电池企业均利用自身在三元电池领域的优势,积极开发符合电动自行车企要求的三元电池。


宋华杰表示,比克电池在小动力领域正不断突破能量密度,已将电池容量由18650-2.5Ah提升到21700-5.0Ah,体积比能量密度由544Wh/L提升至743Wh/L。同时NCM电池兼容常温和高温循环,适用于不同的场景,在千次常温循环下,能够保持90%以上的电池容量,能够在-20℃的严寒和45℃的酷暑下,都能如常工作。


但是三元电池的性价比和安全性不及磷酸铁锂,因此不少锂电池企业均选择磷酸铁锂电池作为打开电动自行车领域的突破口,这其中就包括鹏辉能源、南都电源、卓能新能源等。鹏辉能源技术经理王康表示,“目前,电动自行车产品主要搭载的锂电材料包括LFP和NCM+LMO两大类,其中LFP体系电化学性能优势大,NCM+LMO市场占有率更大”。


王康表示,磷酸铁锂低温性能和倍率性较差。鹏辉能源通过水系正极技术开发,在更加环保的同时显著提升其低温性能;与此同时,采用全极耳结构,增加导电集流体截面积,降低电流密度,降低了电流传导产热,增加耐流特性等。据悉鹏辉能源针对锂电自行车开发的磷酸铁锂专用产品40135,高低温环境下循环2200周,保持率仍高达80%。


磷酸铁锂锂电池


卓能新能源研究院院长朱燕飞也表示,早在2017年卓能新能源专门针对小动力市场量身定制了磷酸铁锂18730产品,从根本上解决小动力市场最关注的安全性的问题。包括过放电过充电、外短路、跌落、挤压、重物冲击、针刺等测试项目都能100%通过。而且卓能新能源特别针对低温放电、高倍率放电做了改善,完全可以满足电动自行车的使用需求。


当然了提及电动自行车电池,就不得不提到锰酸锂。目前用于电动自行车领域的多是改性锰酸锂,安全性能要高于三元材料,同等规格下容量又优于磷酸铁锂。锰酸锂由于与目前普遍使用的钴酸锂、三元材料性质非常接近,其电池生产工艺非常成熟,动力电池生产线与现有生产线基本兼容。


作为目前国内配套量居首的电动自行车锂电池供应商,市场占比超50%,同时也是欧洲第二大电动自行车锂电池供应商。而自成立以来,星恒电源就坚持走以锰酸锂为核心的锰系多元复合锂路线。除此之外,江苏海四达也针对电动两轮车市场,推出了基于锰酸锂材料的“锰龙家族”系列产品。


王正伟提到。“在三大动力锂电池体系中,锰酸锂拥有的价格优势最为明显。此外,近年来随着锰酸锂电池技术的进步,锰酸锂电池具备的功率性能、放电倍率性能、低温性能好、电压频率高的特点,更能满足电动自行车市场需求。”


而据王正伟介绍,星恒电源研发的超级锰酸锂电池与传统锰酸锂电池相比,在性能上得到了大幅度提升。不仅具有较好安全性能、低温性能和大电流放电性能的特点,而且能量密度已经可以做到120Wh/kg,循环次数更高达2000次以上,竞争力大幅提升。截至目前,星恒电源已累计为电动自行车装配超千万组锂离子电池。


星恒电源坚持锰酸锂技术路线


虽然截至目前,电动自行车的材料路线仍然属于百花齐放,但在高安全性的诉求下,包括主机厂、共享/换电企业对锂电池技术路线的选择也在逐步向磷酸铁锂倾斜。比如哈啰出行就表示,哈啰在换电业务方面主要采用磷酸铁锂电池;易骑换电也认为,更看好磷酸铁锂电池在换电领域的大规模应用。


从锂电池企业表现来看,现阶段包括宁德时代、ATL、比亚迪、力神电池、鹏辉能源、天能锂电、远东电池、拓邦锂电等电池企业,都瞄准两轮车共享/换电和一线主机厂开发了磷酸铁锂电池产品。业内预计,随着磷酸铁锂电池价格不断下降,磷酸铁锂圆柱加软包或许是未来电动两轮车锂电池的技术主流。



 

 

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