動(dòng)力電池
2017-5-16 19:09:32??????點(diǎn)擊：
動(dòng)力電池的功能輔件的種類
現(xiàn)在的行業(yè)趨勢來看，動(dòng)力電池廠商越來越朝著系統(tǒng)整體集成能力的tier1靠近，主要部件除了電芯要自己做，bms一些頂尖的動(dòng)力電池企業(yè)也選擇自己做，而除此之外其實(shí)還有很多功能輔件，這一塊大多數(shù)廠商均會(huì)選擇向上游二級或三級供應(yīng)商進(jìn)行采購，這些主要包括：
1）比如電池包的整體結(jié)構(gòu)件：
如電池外殼，側(cè)板，電池底板；
模塊與模塊間的高壓回路連接件，模塊的殼體，蓋板；
方殼電芯的方通，蓋板，軟包電芯的鋁塑膜；
正負(fù)極與極片的金屬軟連接，電芯與電芯間的跨界片；
2）絕緣隔熱類的，電芯間的絕緣墊片，電芯內(nèi)的襯套，電池包的密封圈或者其他，
3）技術(shù)壁壘高的高壓器件，如繼電器，保險(xiǎn)絲（包括MSD），HVIL回路線束等
4）液冷系統(tǒng)的話還會(huì)涉及到冷卻板，冷卻管，heater等器件
動(dòng)力電池功能輔件的作用
承上所述，這些功能輔件的作用大致分一下，主要包括了結(jié)構(gòu)的完整性支撐，電芯間的功能連接，絕緣阻燃與密封，熱管理功能，高壓安全性保護(hù)：
以上有很多設(shè)計(jì)的功能都是疊加的，不能完全區(qū)分開來，例如電芯的上蓋板既保證電芯結(jié)構(gòu)上的完整也通過安全閥等設(shè)計(jì)達(dá)到熱失控時(shí)泄壓的目的；電芯間的墊片既起到了功能上的絕緣阻燃也起到了結(jié)構(gòu)上的電芯壽命后期膨脹的緩沖等作用。
不同的功能輔件所要求的技術(shù)特性是不同的，例如
電芯的殼體主要作為電芯內(nèi)活性物質(zhì)與外界全生命周期的屏障，因此耐久，耐腐蝕等性能顯得尤為重要；
電芯間的跨接片又要求內(nèi)阻低通過大電流時(shí)發(fā)熱小，連接可靠性高，能通過振動(dòng)要求，而采用軟連接的多層金屬則又要保證焊接的質(zhì)量；
密封圈等設(shè)計(jì)又是出于對電池包的密封性能的要求，既不能過粉塵也不能過水，一般能整體通過IP67標(biāo)準(zhǔn)；繼電器則要求大電流通過時(shí)不粘連，能有效開關(guān)；
整體上來看，不同的要求和材料決定了其本身的技術(shù)難度和壁壘。
動(dòng)力電池功能輔件的技術(shù)壁壘
單從市場應(yīng)用上來看，目前在乘用車型中高壓器件，鋁塑膜以及一些超薄水冷板設(shè)計(jì)上國外產(chǎn)品仍占據(jù)著一定的主導(dǎo)地位，而在金屬或塑料結(jié)構(gòu)件，隔熱或絕緣密封件上已是國內(nèi)產(chǎn)品的天下。本文暫不討論目前國外產(chǎn)品仍占主導(dǎo)地位的功能輔件，顯然他們?nèi)跃哂幸欢ǖ募夹g(shù)壁壘，那么目前已經(jīng)國產(chǎn)化的功能件，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件和絕緣密封件等還有技術(shù)壁壘嗎？
答案是肯定的。筆者早些年有幸參與過動(dòng)力電池的研發(fā)過程，在產(chǎn)品研發(fā)過程中也經(jīng)歷過類似于“蓋板又漏了”“安全閥怎么沒開”這種結(jié)構(gòu)件失效的情況，因此對鋰離子電池結(jié)構(gòu)件的重要性深有體會(huì)，現(xiàn)在隨著工藝的成熟與技術(shù)的進(jìn)步像筆者早些年遇到這些情況相信已經(jīng)越來越少了，壁壘消失了嗎？筆者認(rèn)為并沒有，其實(shí)技術(shù)的成熟并不意味著壁壘的消失，而是從技術(shù)難度所造成/的壁壘，變成了其他因素的壁壘，筆者認(rèn)為主要在于以下三個(gè)方面，從高到低依次為：
1、功能輔件已融入電池系統(tǒng)的熱管理和安全性設(shè)計(jì)，成為一套較難分割的體系；
根據(jù)以上的資料
第一張圖反應(yīng)的是電芯受力的情況，模擬包括振動(dòng)，沖擊，擠壓等多種工況，其實(shí)模擬的就是電芯殼體和蓋板在機(jī)械應(yīng)力累加時(shí)的失效情況，從而確定結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸，厚度及具體焊接的強(qiáng)度等，
第二張圖亦反應(yīng)了對于電芯可靠性膨脹，封裝，機(jī)械件的失效的情況，這些顯然也是與結(jié)構(gòu)件息息相關(guān)的，在中國專利網(wǎng)上搜索CATL關(guān)于電池結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，簡單搜索以下，已達(dá)數(shù)十項(xiàng)之多，且不說這些專利的實(shí)際應(yīng)用情況，但有一點(diǎn)確定的是電池系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計(jì)已完全融入到整個(gè)電池系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)考量中，并扮演了重要角色；
實(shí)際電池生產(chǎn)企業(yè)中，針對電池蓋板的設(shè)計(jì)，焊接的工藝，模塊與模塊間的連接，底板對模塊的支撐，以及一些焊接一體化的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致了目前電池結(jié)構(gòu)件遷一發(fā)則動(dòng)全身的情況，要對一處結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，則可能需要對整套系統(tǒng)進(jìn)行更改，從而對安全性設(shè)計(jì)重新進(jìn)行評價(jià)；同樣類似絕緣密封件的搭配，亦以在早期就融入進(jìn)電池的熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,可以說與電池的結(jié)構(gòu)功能件一起共同構(gòu)成了電池系統(tǒng)的安全性屏障。所以要對其中的一個(gè)零件進(jìn)行改動(dòng)或者替換需要對整套系統(tǒng)重新進(jìn)行驗(yàn)證，而功能件的供應(yīng)商與下游電池廠在研發(fā)過程中的捆綁，無形之中為這部分功能零件形成了極高的壁壘。
2、較長研發(fā)和驗(yàn)證周期造成的替代難度
在整車廠或零配件廠商呆過的讀者可能深有體會(huì)，對整車供應(yīng)商的評審是一個(gè)漫長的過 程，隨著整車的開發(fā)，經(jīng)歷各個(gè)階段不同深度廣度的考核，DV,PV的驗(yàn)證，而最終能夠SOP上車才皆大歡喜。而對于這種絕緣隔熱材料和結(jié)構(gòu)功能件的供應(yīng)商，往往又是跟耐久相關(guān)的試驗(yàn)所考察的重點(diǎn)，一般做完耐久試驗(yàn)或者碰撞試驗(yàn)的車，都會(huì)要求做DRBTR（Design Review by Test Result），其中就需要對密封接口，機(jī)械結(jié)構(gòu)件，殼體腐蝕，連接扭矩等情況進(jìn)行非常細(xì)致的檢查，試想如果不是供應(yīng)商出現(xiàn)了極大的質(zhì)量，誰愿意重新做這一輪驗(yàn)證呢？
3、材料本身的加工工藝與一致品質(zhì)保證。
我認(rèn)為第三個(gè)壁壘才是技術(shù)本身的，但這個(gè)技術(shù)本身的壁壘目前來看，相較于前面兩個(gè)反倒成了略低的壁壘，主要涉及三個(gè)方面：功能件供應(yīng)商對其上游材料例如金屬，橡膠材料本身的品質(zhì)把控能力，涉及到一些對特殊原料供應(yīng)商的把控；配合電池廠商的設(shè)計(jì)研發(fā)能力，涉及到一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，和材料的精密度的定制化服務(wù)；以及生產(chǎn)這些功能件的工藝能力，包括對設(shè)備的駕馭和工藝良率的提升及產(chǎn)品的一致性保證。
綜上所述，我認(rèn)為目前來看功能件的壁壘仍是非常高的，但這“個(gè)高壁壘”之所以打引號(hào)，并不是因?yàn)槠涔δ芗旧淼闹圃旃に嚮蛘呱a(chǎn)原料所帶來的，而是在于長期的上下游研發(fā)捆綁在一起的系統(tǒng)設(shè)計(jì)+較長的替代周期+再加上本身材料加工的技術(shù)所綜合造成的“高壁壘”。
動(dòng)力電池功能輔件的市場規(guī)模
查詢了三處不同的數(shù)據(jù)來源：
來自申萬宏源近期的研報(bào)顯示：“不同外形的電池對于配件的需求不同，平均的成本占比約為 12%。”
來自中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2020年中國汽車動(dòng)力電池市場運(yùn)營態(tài)勢與投資前景分析報(bào)告》指出：電動(dòng)汽車用電池結(jié)構(gòu)件單車價(jià)值量約為1500元
來自長江證券的研報(bào)：“取鋰電池成組價(jià)格5.5%為鋰電池結(jié)構(gòu)件價(jià)值量，是可供參考的。2016年動(dòng)力類方形+圓柱電池出貨量25.4GWh，成組單價(jià)2.2元/wh計(jì)算，則2016年中國動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模約為25.4×22×5.5%=30.7億元。“
以上數(shù)據(jù)的不同可能來自于對結(jié)構(gòu)件種類定義和統(tǒng)計(jì)時(shí)間的不同，
長江證券的測算主要基于動(dòng)力電池的出貨量，成組價(jià)格2.2元/wh，應(yīng)屬于較樂觀估計(jì)；中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)時(shí)間較早，考慮到現(xiàn)在純電動(dòng)和大巴車比例增加的情況，單車電池包容量增大，單車結(jié)構(gòu)件平均價(jià)格可能上升；若按照申萬12%測算，我們進(jìn)行一個(gè)保守估算，按新能源汽車的實(shí)際銷量進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)30度電每個(gè)包，1500一度電，那么16年按50萬輛測算，市場規(guī)模也達(dá)到了27億；而今年四月隨著補(bǔ)貼的出臺(tái)，新能源汽車銷量又回到了高增長走勢，電池出貨量也將隨之增加，今年電池配件的規(guī)模預(yù)計(jì)還會(huì)大幅增長；
以上統(tǒng)計(jì)可能無法準(zhǔn)確反應(yīng)行業(yè)市場規(guī)模的情況，我們不妨查詢了一下行業(yè)龍頭的情況，目前做電池功能件的主要公司包括科達(dá)利，九九華立、方林科技、以及熱絕緣輔件的包括寶優(yōu)際，誠懋化學(xué)等，我們挑選給行業(yè)龍頭CATL供貨的科達(dá)利和寶優(yōu)際來分析：
科達(dá)利：主營業(yè)務(wù)主要為動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)件，汽車結(jié)構(gòu)件，以下為其官網(wǎng)展示的其主要產(chǎn)品，應(yīng)該主要為電芯的殼體和蓋板。從科達(dá)利的招股說明書中可以看到，今年來科達(dá)利動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)件占比逐年上升，2016年僅動(dòng)力及儲(chǔ)能類電池輔件已達(dá)到了9億的銷售規(guī)模。
而另一家寶優(yōu)際，申萬宏源研究報(bào)告顯示，作為CATL絕緣隔熱類主要材料供應(yīng)商，其功能輔件占營收比例亦大幅上升，2016年?duì)I業(yè)收入為6604.00萬元，較上年同期增長28.83%；歸屬于掛牌公司股東的凈利潤為1545.55萬元，較上年同期增長180.75%。而今年仍將持續(xù)大幅增長。
動(dòng)力電池功能輔件的發(fā)展趨勢
1.技術(shù)高壁壘輔件的國產(chǎn)替代化；
最后我們來一起討論下動(dòng)力電池功能輔件的發(fā)展趨勢，首先一個(gè)行業(yè)誕生之初往往都伴隨著較高的技術(shù)壁壘，而隨著技術(shù)的成熟，壁壘低的產(chǎn)品逐漸會(huì)出現(xiàn)越來越多的參與者，這個(gè)行業(yè)也是，鋰電行業(yè)幾年前四大主材的國產(chǎn)化率與現(xiàn)在不可同時(shí)日而語，而功能輔件上，目前來看例如結(jié)構(gòu)件，絕緣散熱件，密封件等國內(nèi)廠商早已有成熟方案，而隨著技術(shù)的進(jìn)步，例如鋁塑膜，高壓繼電器，超薄水冷板等壁壘較高的輔件也將逐漸形成國產(chǎn)替代的趨勢，而這些零件即使在小，隨著動(dòng)力電池行業(yè)本身規(guī)模的放大，都將出現(xiàn)不小的市場；
2.新材料輕量化與功能性輔件多樣化；
隨著對電池能量密度2020年300Wh/kg的要求，應(yīng)對策略一方面是電芯材料活性的提升，另一方面則顯然只能是電池系統(tǒng)內(nèi)主要結(jié)構(gòu)件材料的減重。結(jié)構(gòu)件的減重又將側(cè)重于新金屬材料體系的應(yīng)用以及同等材料體系精確用料計(jì)算的同時(shí)維持必須的剛度和強(qiáng)度，這其實(shí)也對結(jié)構(gòu)件廠商提出了跟高的技術(shù)要求；同時(shí)對于絕緣隔熱密封等功能性設(shè)計(jì)，亦會(huì)誕生越來越多的方案，以密封為例：目前市場上就有橡膠密封圈，密封劑，海綿膠帶等多種密封方案，各有利弊，而未來來看電池的隔熱絕緣等功能輔件也勢必會(huì)和電池包的冷卻系統(tǒng)共同配合，而不同廠商冷卻方案的不同，勢必造成這個(gè)產(chǎn)業(yè)的定制化與多樣化方向發(fā)展，其實(shí)這也更考驗(yàn)了功能件廠商的設(shè)計(jì)能力與工藝實(shí)現(xiàn)能力；
3.高毛利或?qū)⒗^續(xù)維持；
目前來看相較于電池的四大主材（正極、負(fù)極、隔膜、電解液），一些功能輔件的價(jià)格所占電池整體成本的比例較低，成本并不敏感，例如電池包的密封圈，承擔(dān)了關(guān)鍵的電池整個(gè)系統(tǒng)能否達(dá)到IP67甚至IP68的密封作用，取個(gè)典型價(jià)格約為150元，僅占一套乘用車電池系統(tǒng)成本的約0.5%以下；又例如高壓繼電器目前一個(gè)約500元，未來國產(chǎn)化替代價(jià)格還會(huì)下降，按一套系統(tǒng)3個(gè)（正，負(fù)，charger）高壓繼電器算，亦只占2-3%，而除了這些之外例如金屬結(jié)構(gòu)件和絕緣隔熱件主要為對金屬和橡膠等制品的粗加工，原料成本可控，而本身所占的價(jià)格比例低，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)毛利或能繼續(xù)維持。
