電動汽車產業這把火真的燒起來了，沒有什么比數據更有說服力。2016年，中國銷售的電動車數量達到50.7萬，比2015年增長53%。與此同時，來自法國巴黎銀行的調研報告指出，截止2016年底，全球范圍內的電動汽車占汽車市場份額尚未跨過1%的門檻，這意味著，未來幾年，電動汽車產業仍將高速發展，在這樣的背景下，我們決定來分析一下主流電動汽車的技術路線，同時展望未來幾年動力電池的發展趨勢。

主流電動汽車技術路線

特斯拉Model S & X

作為風頭正勁的明星車企，特斯拉汽車是一個無法繞開的話題，特斯拉汽車的動力電池是來自松下的三元鋰電池，具體形態為眾所周知的18650/2170（Model 3）圓柱形電池，圓柱形電池的主要特征為自動化生產工藝成熟，產品良率高，一致性好；電池小、電池組散熱面積大；成組工藝復雜，電池組系統可靠性低。

最后一點也導致了很多人的認知誤區，認為特斯拉沒有企業責任，無視三元鋰電池的低可靠性而為了高能量密度強推18650。在特斯拉發展早期，也有許多業內人士因此唱衰特斯拉汽車的安全性。特斯拉CTO J B Straubel曾就這個問題做出回應：“相信我，在不久的將來我們會看到18650是最有說服力的。我真的不知道為什么18650會引起那么多爭議。我們的電池實際上是深度定制的，我們和松下一起做了大量的定制工作。我們做的是汽車級的電池，按照汽車級的標準嚴酷測試，絕對不可能在任何筆記本上找到這種電池。”可以這樣講，傳統消費電子類18650和特斯拉18650只是在形狀和大小上一致，在安全性和性能上還是有一定區別的。

此外，特斯拉在電池組和電控技術安全性上的投入也令人印象深刻，這個技術優勢從多家傳統車企對特斯拉汽車逆向工程上也可以得到證明。以特斯拉Model S P90D為例，在電池組方面，該車的動力電池共由16個模組構成，每個模組有444個電芯、74并、6串、共計7104個電芯。而P100D在同P90D的電池組外形、尺寸完全一樣的情況下，多塞進了10kWh的電能進去，除了能量密度提升做出的貢獻外，媒體拆解顯示，特斯拉重新設計了整個電池組裝置，在相同的空間里堆疊了更多的電芯——雖然同樣由16個模組構成，但每個模組有516個電芯、86并、6串、共計8256個電芯。聯想到Model 3小得多的車體空間，我們推測，率先應用在P100D上的新型電池組技術很可能是為了給Model 3做技術驗證，以便隨后給Model 3配置盡可能大的電池組，使之更具競爭力。

在電池熱管理系統上，P90D用一個四通轉換閥實現了冷卻系統的串并聯切換。當電池處于低溫時，電機冷卻回路與電池冷卻回路串聯，從而使電機為電池加熱。當電池處于高溫時，電機冷卻回路與電池冷卻回路并聯，兩套冷卻系統獨立散熱。汽車可以根據工況選擇最優熱管理方式。

雪佛蘭Bolt電動版


雪佛蘭Bolt的動力電池與特斯拉一樣，屬于三元鋰電池，但在電池形態上，Bolt選擇了由LG化學提供鋁塑膜軟包鋰電池，軟包電池的主要特征是安全性能相對較好，不易發生爆炸；能量密度高，延展性好，外形多變；一致性較差，成本較高；承受機械載荷能力差，容易破損和漏液。通用在量產前的產品預研上花了很多精力來測試電池的耐用度和安全性，他們建立了一個測試實驗室，用以模擬日常行車中電池所需要經受的震動、碰撞等情況，甚至有受到槍擊貫穿情況下的穩定情況，以保證在這種極端環境下車輛以及人身安全。

采用軟包電池的做法也使得電池組管理大大簡化（相對于特斯拉），具體來講，Bolt的軟包電池分成了兩個電池組，平鋪于車身底部。

在電池熱管理系統上，當電池處于低溫狀態時，通用為電池包配備了一個功率為1.6kW的充電加熱方式，可以將整體溫差控制在2攝氏度以下。當電池處于高溫狀態時，通用采用液冷散熱的方式，將液冷線路密集的平鋪于軟包電池的各個部位，使電池組整體得到一個均勻的冷卻效果，避免了整體溫差過大的情況出現。整個熱管理系統雖然不如特斯拉高效，但更加節能。

日產Leaf


日產Leaf的上代動力電池是來自日產與NEC的合資企業AESC提供的錳酸鋰電池，但新款已經換成由LG化學提供的三元鋰電池，新款Leaf與雪佛蘭Bolt采用了同樣的供應商和電池組，這里不再贅述，我們著重討論一下上代的層疊式軟包電池組，上文中提到，軟包電池的特征之一就是延展性好，外形多變，這也是為什么電池組形態可以設計成層疊式，在保證安全的同時最大限度的利用空間。同時為了規避軟包電池承受機械載荷能力差，容易破損和漏液的短板，Leaf電池組采用了完全密封設計。電池組由192節33.1 Ah的層疊式錳酸鋰電池組成。4節單體電池采用兩并兩串的連接形式組成模塊，48個模塊串聯組成電池組。

在熱管理系統上，由于AESC作為日產親兒子自研的錳酸鋰電池的技術優勢，該電池經過電極改良設計后降低了內部阻抗，減小了產熱率，同時薄層結構使電池內部熱量不易產生積聚，因此日產為Leaf電池組設計了“被動式電池組熱管理系統”，說白了就是通過優化電芯和電池組設計去掉了其他電動車專門的降溫裝置，使其自然降溫。當電池處于低溫時，Leaf提供了和雪佛蘭Bolt類似的加熱選件。

寶馬i3


寶馬i3采用了來自三星SDI的三元鋰電池，電池形態為方形鋰電池。方形鋰電池的特征為結構強度高，承受機械載荷能力好；電池組能量密度表現一般；工藝復雜，產品良率低，一致性較差。可以這樣講，這是三元鋰電池所有電池形態中除了安全，其他方面表現都不算出色的電池，但安全也是方形電池備受傳統車企青睞的原因。回到i3上，該車的動力電池由8個電池包組成，每個電池包內置12個方形電池單體，由8個電池包串聯給驅動電機系統供電。在機械結構方面，i3的8個電池包都是可以獨立裝卸的。這樣設計的好處是，當一個電池包被檢測出有故障時，可以被單獨更換，不需要拆卸整車動力電池系統。此外，i3車體由“Life”模塊+“Drive”模塊組成，后者將懸架、蓄電池組、驅動系統和碰撞防護結構全部納入，與車體其他結構隔離，進一步提高了汽車的安全性。

在熱管理及電控系統上，寶馬放棄了自研而選擇了德國Preh公司的電控系統，該電池管理系統由電子控制元件電池管理單元和電池監控傳感器單元構成，寶馬表示，該系統可以時刻監測每個電池組的電壓溫度變化。測得的數據將由電池管理單元(BMU)進行處理以確定各自相應的充電電壓，來確保電池處于最佳狀態。

比亞迪E6


與上述不同，比亞迪E6采用了比亞迪自研的磷酸鐵鋰電池。相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池的安全性更高、抗衰退能力更長、原材料資源豐富、應用成本低（中國），但也存在能量密度偏低、低溫衰退嚴重等缺點。比亞迪E6由96個方形電池單體組成60kWh的電池組，整個電池組平鋪于車身底部，E6電池的電解液中加入了阻燃物質，從源頭上杜絕了爆炸和燃燒的可能，此外，電池在量產前還要經過高溫、高壓、撞擊等試驗測試，驗證電池在極端環境下的安全性和性能表現。電池組的底部還加裝了阻燃塑料保護罩，主要用于防止碎石撞擊電池殼而發生危險，塑料的塑性變形特性可以分解碎石撞擊產生的力，且塑料罩在重量上的表現也優于金屬罩，可以進一步減輕車體自重，提高續駛里程。當電池短路導致電解液氣態膨脹時，電池組上的泄壓閥可以快速排走電池的氣體，屬于被動安全裝置。E6久經考驗的安全性和穩定性+來自政府的高額補貼使得這一車型成為國內多個城市首選的出租汽車明星車型

以上幾輛電動汽車便是經過“市場和消費者檢驗”的優秀產品代表，總結來說，圓柱形電池的能量密度最高，特斯拉通過高難度的技術研發努力解決密集電芯帶來的熱管理難題；而日產、雪佛蘭選擇的軟包電池，相比圓柱形電池能量密度尚有優化空間，但在解決電池組熱管理上操作性更高，這是傳統車企喜歡的典型的漸進式打法；而寶馬的方案則將汽車安全性置頂，同時盡可能外包分業務來減小電動汽車業務對賬面現金流的影響；比亞迪的電池化學材料獨樹一幟，憑著廣闊的國內市場和政策傾斜以及表現尚可的技術水平獲得了領先地位。

通過這幾輛車的電池供應商，我們也注意到一個趨勢，在汽車動力電池領域，歐美發達國家第一次集體缺席，反而是東南亞的中日韓三國的企業正在強勢崛起，概括來說，這三國中，日本技術積累最為深厚，盡管仍在竭力保持技術優勢，但近年來日企的研究方向漸漸脫離了主流發展，僅剩松下一家前景可期；而韓國動力電池發展可說是后來居上，韓企從日企大肆砸錢挖人的新聞屢見不鮮，全產業鏈的發展模式塑造了令人矚目的優勢；相對而言中國的技術水平最為落后，但中國企業近來開始仰仗政策優勢和廣闊的市場開始奮起直追，同樣不容小覷。


圓柱形電池

如上文所述，這種圓柱形三元鋰電池原本因為筆記本及其他消費類電子產品的銷量增長陷入停滯而走上下坡路。卻因為特斯拉力克技術難題強推該品類煥發了第二春。日本電池業界發展三元鋰電池投入最大的企業就是松下，松下的電池業務較為龐雜，主要包含太陽能電池、儲能電池以及電動汽車所用的動力電池。2008年12月，松下斥資64億美元收購了三洋電機。三洋電機在鋰電池和太陽能電池兩個領域都有雄厚的技術實力，此次收購擴大了松下在電池領域的技術優勢。緊接著在2009年，松下與特斯拉結盟，成為特斯拉獨家電池供應商，隨著特斯拉汽車銷量的持續增長，2013年，松下終于擺脫了消費電子領域連續兩年的財報虧損，實現了超過10億美元的盈利，成為動力電池領域無可爭議的領軍企業，到了2016年上半年，松下已經拿下了全球動力電池市場40%的份額，穩列第一。

但松下并未就此止步，路透社報道，大眾斥資100億歐元發展電動汽車業務，其中正在接洽的動力電池供應商就有松下，如果雙方最終達成合作協議，松下在動力電池市場的份額將進一步擴大。1月4日，特斯拉CEO Elon Musk宣布特斯拉與松下聯合研發的2170新型電池正式量產，這是松下在汽車動力電池領域的最新研發成果，與此同時，兩大韓企三星SDI與LG化學都宣布了類似于2170電池的新一代圓柱形動力電池，2017CES展上，三星SDI對松下隔空喊話，宣稱“三星版”2170電池的能量密度達到了業界最高。盡管尚沒有第三方機構作對比測試，但SDI此舉表明這一領域的競爭正日趨激烈。

軟包電池

軟包電池的特性不再贅述，這是愿意進行適度技術投入進行優化的電動車企的最佳選擇。軟包電池主要由日企AESC和韓企LG化學提供，上文提到過，AESC是日產與NEC的合資企業，然而2015年，日產CEO卡洛斯戈恩公開表示：“我們在電池業務這一塊開放競爭，確保獲得最好的電池。就當前而言，我們認為最好的電池生產商是LG化學。”2016年又傳出日產正尋求出售所持AESC全部51%的股份。回到市場份額上來，AESC在2016年砍下了15%的市場份額，僅次于松下，排在第二位，表現尚可。那為什么日產卻要尋求出售股份呢？原因在于AESC在錳酸鋰電池業務上浸入太久，尾大不掉，在熱門的三元鋰電池方向并無建樹，不符合技術發展潮流。

而LG化學的軟包電池正是三元鋰電池，如果從發展前景來考慮的話，未來軟包電池領域很大可能LG化學一家獨大，除了美國霍蘭德和韓國本土的兩大電池制造基地，2015年10月底，LG化學位于中國南京的動力電池廠正式竣工，該廠可年產供5萬多輛純電動汽車和18萬輛插電式混合動力版汽車(PHEV)使用的電池。2016年4月，LG宣布在波蘭建設年產量可為20萬輛電動汽車提供動力電池的電池生產基地。LG化學電池商業部部長LeeWoong-beom對媒體表示，2016年，LG化學動力電池年銷售額將達11億美元，到2020年，這個數據將高達63億美元。如果進展順利，LG化學在銷售額上超過松下也并非不可能”

除了日產和通用，沃爾沃、福特、現代、起亞以及新興車企FF、Lucid Motors都是LG化學的合作伙伴。

方形電池

方形電池的一個顯著特點便是結構強度高，這一特性得到了多數傳統汽車制造商的青睞。除了寶馬，還有大眾、克萊斯勒、奧迪等品牌的混動和純電動車型，大多采用了三星SDI方形鋰電池。方形電池的主要提供商為三星SDI和國內快速崛起的動力電池制造商寧德時代。2014年8月，三星在中國西安投資的動力電池生產基地開工建設，建成后該廠年產能將達到4萬臺純電動汽車所需的標準電池。2016年9月，三星宣布投資3.5億美元在匈牙利建設歐洲電池生產基地。建成后該廠將達到每年為5萬輛電動汽車提供電池的產能。在國內，三星與東風、鄭州宇通客車、北汽福田等十多家汽車制造商達成合作。此外三星也與FF、Lucid Motors達成了電池供應協議。值得一提的是，三星SDI還斥資了4.49億美元收購了中國動力電池制造商比亞迪4%的股份。而另一家成立于2010年的中國企業寧德時代更具傳奇色彩，2016年10月，寧德時代完成第二次融資，公司估值也隨之增至800億元人民幣(115億美元)。寧德時代CEO黃世霖表示，寧德時代電池產能已經超過LG化學，逐步逼近比亞迪和松下。公司計劃在2020年前將電池產能增加5倍，達到50GWh，這一目標甚至超越了特斯拉的超級電池工廠。

比亞迪磷酸鐵鋰電池

比亞迪的磷酸鐵鋰電池是個異類，與三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池雖然能量密度略低，但能保持較高循環壽命、更高安全性能，以及更低成本。比亞迪在全球動力電池市場上發展勢如破竹，2014、15、16年的全球市場份額分別為6.7%、14.4%、19.4%。電動汽車業務則蟬聯了15、16年的全球電動汽車銷量冠軍。2月8日，比亞迪在《投資者關系活動記錄表》中表示，公司在深圳惠州、坑梓兩個動力電池生產基地，目前共有10GWh的產能。同時比亞迪正在坑梓基地擴建的6Gwh產能，預計會于2017年達產。比起其他家宣稱2020年目標產能balabala，比亞迪選擇了更務實的17年達成16GWh年產能，電池業務與電動汽車業務深度綁定目前為比亞迪帶來了產銷兩旺的有利局面，但風光背后也有隱患——出于競爭考慮，很少有車企會采購比亞迪的電池，一旦比亞迪電動汽車業務不振，電池業務受拖累幾乎是必然事件。另外，經過多年的發展，比亞迪的磷酸鐵鋰電芯單體能量密度已經達到130Wh/kg以上，接近理論發展極限，今年發展出了改良的磷酸鐵錳鋰材料電池，使新款E6的續駛里程突破400公里大關，但長久游離在業界主流的的技術方向之外，在競爭白熱化，三元鋰電池規模效應凸顯時容易陷入被動。好消息是比亞迪內部已經開始研究三元鋰電池研究方向。不管怎樣，這是一個好的開始。

未來的動力電池市場，對于日本企業，隨著AESC逐漸走上下坡路，更可能是松下（已完成并購三洋電氣，市場份額實為36%）一家廝殺；對于韓國企業，軟包、方形和圓柱形全面發展的模式會讓三星SDI與LG化學會繼續保持領先地位；對于中國企業，隨著去年《汽車動力電池行業規范條件(2017年)》中對鋰電池企業年產能要求達80億瓦時（僅比亞迪和寧德時代符合）規定的出臺，中國鋰電池企業間并購將陸續展開，改善沒有核心競爭力的中小規模企業過多的現象，逐步向韓國行業集中度高，最大化發揮資源優勢的發展模式靠攏。

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