柔性电池是动力锂电池的三种主流封装形式之一。
与方形电池和圆柱形电池所使用的钢壳或铝壳不同,柔性电池最大的特点是采用了铝塑膜壳,使其具有三高一低的优势,即高安全性,高能量,高柔性和低成本。
目前,柔性电池的主要应用市场在海外高锂电池数据显示,2020年欧洲排名前20的电动汽车车型中,大众,奔驰,雷诺旗下的15款车型使用软包电池,占据欧洲电动汽车市场70%以上的份额
可是,在以方形电池为主的国内市场,柔性电池的市场份额最近几年来不断下滑:2017年至2021年,柔性电池的市场份额分别为15.30%,15.50%,7.90%,9.50%和7.36%。
福能科技是国内十大动力电池厂商中唯一坚持三元软包路线的企业高锂电池数据显示,2021年,福能科技动力电池加载量为2.37GWh,占比1.69%,排名第七
柔性电池的全球市场份额仍然很高,富能也在增长今年的出货量预计为14GWh福能科技董事长王伟在接受第一财经采访时表示,扩产不能操之过急一时,要着眼于长期实践
富科技为什么锚定软包路线,又是如何一步步成为国内软包之王的富能作为软包唯一的领导者,能否推动软包电池回归国内主流电路
福能科技董事长王伟几乎见证了动力锂离子电池从诞生到辉煌的整个发展阶段。
2002年,美国普利斯特公司因看不到商业化应用的前景,决定放弃动力锂离子电池项目。
可是,时任该公司R&D部主任,电池总设计师的王伟不同意这一观点他认为动力锂电池可以在解决环境污染,替代化石能源,人类社会可持续发展等方面发挥作用,具有一定的商业前景
于是那一年,王迅和Keith Kepler在美国创立了孚能科技,专注于汽车锂离子动力电池和储能电池的技术开发和产业化。
2009年,王迅带着他的福能科技和美好愿景回国。
王伟说,当时美国推行新能源汽车产业化政策,鼓励全世界的新能源电池公司和汽车公司在美国产业化可是,美国缺乏原材料和工程师,劳动力成本高我们感觉动力电池在美国不具备产业化条件,存在一些风险因素动力电池厂最好选在国内
2010年3月,福能科技在江西赣州的第一个车间正式开工。
在此之前,王迅和他的团队已经对动力电池的研发做了大量的市场调研和技术评估在他看来,寿命长,制造成本低,安全性高,续航里程长是动力电池R&D和产业化的四大重要因素
为了延长电池的使用寿命,所有的正极和负极应该像一本书一样堆叠在一起只有在这种情况下,电池才能达到5000次循环寿命基于此,富能科技确定了软包装电池的制造工艺——叠片
电池方面,要达到《促进汽车动力电池产业发展行动计划》提出的到2020年,新型锂离子动力电池比能量超过300瓦时/千克的要求那时候只有三元材料能做到
同时,在铝塑膜的作用下,柔性电池具有高安全性,高柔韧性,通用性强的特点。
至此,福能科技基本确定了软包电池+三元材料+叠片工艺的技术路线。
2.福能的三次相遇
"福能科技已经挺过了前两次遭遇."王浩说,目前正在进行第三次相遇。
第一次是在美国王伟介绍,美国很早就涉足动力锂电池产业,但后期产业重心开始偏离2012年,伴随着当地政府资助的新能源电池制造商A123系统公司宣布申请破产保护,美国锂电池行业逐渐碎片化
同时,美国新能源汽车动力电池公司也只剩下一家了王伟说
第二次相遇始于2015年,当时国内新能源汽车市场刚刚开始爆发据王伟介绍,当时工信部的动力电池白名单中,只剩下当代安培科技,比亚迪,郭萱高科和福能科技
目前,福能科技正面临第三轮遭遇,市场上也出现了中创新航,蜂巢能源,欣旺达,亿纬锂能等强劲竞争对手。
这一轮竞争过后,还有哪些企业能活下来我希望福能科技是其中之一王伟说
动力电池产业链涵盖原材料到制造设备,完全实现国产化是一个很大的挑战此外,软包电池在中国的需求不如方形电池,原材料,设备等供应商对其关注有限软包电池要有完整的国内配套供应链会有些困难
其中,最重要的环节就是铝塑膜。
铝塑膜占柔性电池成本的近20%,但与金属外壳相比,铝塑膜在三种封装形式中成本最低进口铝塑膜30元/㎡左右,国内价格只有进口价格的一半
目前,中国铝塑膜市场主要由日本DNP,日本昭和,日本TT,韩国仓村等海外企业主导,约占70%的市场份额国产铝塑膜近两年逐渐批量应用
据高工锂电池了解,2005年,国内有企业进入铝塑膜领域,但直到11年后才开始投产同时,新伦科技在2016年收购了日本TT铝塑薄膜业务线,国产化率大幅提升
福能科技在国内外都采用了铝塑薄膜,国外主要是日本DNP软包电池的未来发展取决于供应链我们也在支持国内几家厂商,帮助铝塑膜国产化王伟表示,在中国制造,中国速度优势日益明显的当下,作为三元柔性电池的领军企业,孚能科技有义务也有能力推动国内产业链的快速发展
3.容量之前的R&D
先专注技术研发,再追求生产力提升,是福能科技一贯的发展思路。
用王迅的话说,福能成立以来,大家都专注于研发,大量资金用于产品研发和技术储备。"正因如此,公司没有盲目追求产能."
2017年至2021年,富能的研发支出分别为0.47亿元,1.27亿元,2.71亿元,3.72亿元和5.42亿元——真金白银的投入,换来的是公司在电芯能量密度,高电压,快充等领域的R&D成果
在电池密度方面,孚能科技从第一代产品的260Wh/kg提升到第三代产品的300Wh/kg,并在2022年世界动力电池大会上推出即将量产的第四代产品,能量密度达到330Wh/kg,这也标志着行业内硅碳阳极的动力电池已经进入产业化阶段。
根据消息显示,富能第四代产品在零下20摄氏度仍能提供90%的容量,系统能量密度超过250Wh/kg,能有效降低电动车续航里程的焦虑。同时这项技术可以匹配4C—2.5C等不同型号
值得一提的是,第四代产品采用富能科技第一代半固态电池技术,未来8系和9系高镍电池的安全性将得到提升。
在高压快充技术方面,福能科技搭建了行业首个400V,800V中高压自由切换快充技术平台,可实现量产800VTC过充过压技术相比传统的1C快充速率,满包充电速率2.2C—4C,只需15分钟即可充到10%—80% SOC
福能2022年半年报显示,该技术预计总投资规模为8500万元,并已结合公司锂离子动力电池产品开始量产。
伴随着电池技术的稳步发展和订单量的逐步增加,福能科技的产能扩张也提上了日程王伟表示,到2021年底,公司产能只能满足三分之一的订单,到2022年,产能还不能满足客户的所有需求
能科技有赣州和镇江两个基地赣州基地现有容量为5GWh,镇江基地规划容量为24GWh其中,镇江工厂一期和二期16GWh产能爬坡已经完成
富能科技芜湖246GWh生产基地预计2023年建成投入使用该基地产能不仅用于汽车动力电池,二期还规划6GWh磷酸铁锂电池产能,主要用于大规模储能系统预计2023年第四季度投产此外,公司与吉利科技在赣州的合资工厂正在积极推进,设备将于2022年底入厂
福能对未来产能的布局仍在加强2022年8月,公司公告称,拟在赣州投资建设年产30GWh新能源电池项目,一期规划建设18GWh,拟生产三元软包动力电池产品
4.与戴姆勒合作取得突破。
统计显示,柔性电池占欧洲电动汽车市场的70%,而在中国的份额不到10%。
一方面,由于圆柱形和方形电池的生产难度相对较低,国产化程度高,在市场需求高的时候可以大规模扩大和释放产能,另一方面,柔性电池国内产业链尚未成熟,没有足够的产能满足客户需求,国内竞争力相对欠缺。
在困难的背景下,福能科技审时度势,抓住与戴姆勒合作的机会,保障公司收益,从而继续坚持软包路线。
2017年,福能科技加入戴姆勒EVA和MFA平台的RFI和RFQ竞赛当时公司为戴姆勒提供的电池能量密度接近300Wh/kg,顺利通过A型验证,被戴姆勒评价为这是唯一能满足需求的电池
2018年10月,福能科技拿下上述近240GWh的定点订单,成为新EQA,EQB,EQE等车型的电池独家供应商——这是迄今为止戴姆勒全球最大的电池订单。
2021年4月,福能科技的产品顺利通过戴姆勒的所有验证,进入量产今年第四季度也成为该公司向戴姆勒供货的新起点
福能科技的表现与大单供应顺畅相呼应2021年第四季度以来,公司单季度营收分别为15.35亿,15.29亿,36.93亿元,同比增幅分别为173.32%,317.09%,623.66%,尤其是2022年第二季度,公司净利润自上市以来首次由亏转盈,为0.85亿元,同比增长268.93%
富科技表示,在合作过程中,戴姆勒帮助公司熟悉了国际主机厂的整个运作流程,也让公司认识到了自身与国际先进制造业的技术和管理差距。
戴姆勒是领先的主机厂,拥有从供应链管理到质量控制到碳排放要求的完整体系,这是福能科技面对大规模生产扩张需要提升的能力王伟说,戴姆勒做了很多工作,福能科技这几年真的学到了很多东西
5.中国的软包电池能看到福能吗。
不可否认,在电池单元的增大和柔性电池的结构组件的升级方面存在显著的瓶颈。
目前接近极限的软包电池长度为600mm,由韩国LG实现但由于铝塑膜的限制,很难增加电池的厚度,伴随着尺寸的增大可能会出现结构强度和散热问题
同时,可以大大简化电池系统的CTP和CTC技术也更适用于具有一定结构强度的方形电池和圆柱形电池软包装电池用的铝塑膜很难用作CTP和CTC中的结构件
不过,这并不影响柔性电池的美好前景。
今年9月,福能科技召开新品发布会,推出全新的超软包方案软包动力电池系统该产品能量密度达到330Wh/kg,支持800V,4C快充充电10分钟可续航400公里
与之前的大模块电池相比,新型SPS软包动力电池采用半固态+直接集成+散热板承载模式,集成度提高30%,使用寿命延长2倍,材料成本,设备成本和制造成本分别降低33%,48%和30%,分组效率达到75%。
同样在本次大会上,王微提出软包是固态电池最理想的技术形式软包电池的生产工艺和包装方式更适合固态电池,正好处于液态电池向固态电池过渡的关键节点
固态电池被认为是下一代技术的重要发展方向如果软包和固态电池的生产线能够实现平稳过渡,无疑会给软包的未来带来极大的想象空间
根据消息显示,福能科技现有生产线设备无需大规模改造升级即可实现半固态和固态电池的量产,设备投资成本低再加上成熟的制造技术和经验,良品率也有保证,可以进一步降低损耗成本
固态电池的纯硅阳极材料,这家公司也有涉及根据消息显示,福能科技是全球首家攻克硅阳极循环次数的企业,循环次数达到1800次,容量保持在80%
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王迅选择了一条不平坦的路经过20年的风风雨雨,福能科技能够走过低谷,走向光明的未来,与它在R&D的坚持和对技术路线的坚守是分不开的
在研发上,福能坚持投产一代,储备一代,开发一代的策略通过自主研发和对外合作,不断加大投入,保持技术领先
依靠R&D硬实力,福能科技得以成功拿下戴姆勒这一重量级客户,戴姆勒的持股加持也使公司获得软硬竞争实力的跃升。
技术上,福能科技坚持软包路线,始终相信软包电池的先进性,并自信软包是未来固态电池最理想的技术形态。
电池的技术路线还远未确定正如王迅所说,现在只是赛跑阶段的开始
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