汽车动力电池市场的蛋糕，怎么分？

新能源汽车在2021年产销双双超过了350万辆，相比于2020年已经有了飞速的发展，这也说明了新能源汽车市场已经从政策驱动转向市场拉动。近年来汽车行业正在经历变革，各种尖端技术兴起，消费者的期待变得更加多样化。就新能源汽车电池来说，也依然面临诸多挑战，例如续航里程、动力电池的热安全、电池上游原材料的稀缺等。

据业内专家表示，高需求提高了电池制造商的利润，并给市场带来了激烈的竞争。目前，锂离子电动车电池市场每年的业务规模是270亿美元，随着消费者接受更廉价的电动车，预计到2027年该市场会进一步增长至1270亿美元。

除了锂离子动力电池，磷酸铁锂也是目前新能源汽车电池的主流技术路线。此外，氢燃料电池、钠离子电池、固态电池等技术正在不同的研发阶段，随着技术的突破，其也有可能进入主流市场。

今天，让我们来看一下目前全球电动汽车电池制造商的竞争格局，并且深入该产业的上游设备商、材料商等，看看他们身处在汽车产业链中，对未来动力电池的发展持有怎样的观点，又布局了哪些新兴的技术去顺应行业的发展。

动力电池全球市场竞争格局

亚洲不仅是汽车零部件的制造大洲，且正在迅速成为电池领域创新的温床。目前，市场占有率排名前十的电动汽车动力电池企业总部都在亚洲国家，主要集中在中国、日本和韩国。据韩国市场研究机构SNE Research数据：三大电池制造商——宁德时代（CATL）、LG和松下呈现三足鼎立的局面，共同占据了电动车电池制造市场近70%的份额。

其中，宁德时代是中国的汽车制造商，在不到十年的时间里迅速成长为全球最大的电池企业，为特斯拉、标致、现代、本田、宝马、丰田、大众和沃尔沃等车企供应磷酸铁锂电池。

中国的电池制造商，除了宁德时代，还有很早就在电动汽车领域布局的比亚迪。在早期，凭借自身的体量，加上新能源客车推广红利期的优势，集整车、动力电池、光伏设备、手机装配于一体的比亚迪成为国内动力电池行业当仁不让的第一。虽然后续有诸多企业在动力电池领域露出头角，但比亚迪凭借自身在这一行业多年的深耕，依然保持着自身的优势，位列电池制造商排名第四位。

图片来源：格劳博

在中国之外，宁德时代面临着来自LG和松下的激烈竞争。松下拥有超过100年的历史，特斯拉和丰田都是它的电池买家。而捷豹、奥迪、保时捷、福特、通用等汽车都使用LG的电池。

让我们把目光放到欧美市场，在拜登就任总统后，计划发展美国成为电动汽车强国，发布了一系列美国本土电池生产的举措。目前，许多美国公司已经在开发下一代电池技术了，包括Ionic Materials、QuantumScape、Sila Nanotechnologies、Sion Power以及Sionic Energy等。欧洲国家也在寻求动力电池相关解决方案，以减少几十年来对中国日益增长的依赖度。随着西方国家发展速度加快，新的参与者有望崛起。但无论市场格局如何，对于电池制造商来说，前景无疑是光明的。

保证一致性、稳定性，设备商持续发力

汽车行业正在经历一场变革：各类尖端技术趋势的兴起彼此关联、时有重叠、并擦出火花，与随之而来的客户期望和消费行为的转变遥相呼应。“考虑到电动汽车使用的电池受到体积、能量密度、充电性能、抗衰减、环保要求等多方面的制约，因此未来短期内，以锂电池作为动力电池市场主导的这一格局很有可能将会继续保持下去。并且，由于中国市场发展迅猛，在当下电动汽车世界版图的占比极高。我们有理由相信，今后，前沿动力电池技术的拓展和落地也非常有可能来自于本土的动力电池供应商。”奇石乐精密机械设备（上海）有限公司高级应用经理李永超分享道。

在动力电池的生产、研发中，奇石乐秉持动态测量专家一贯的态度，关注装配工艺中的安全和质量，提供基于100%实时过程监测与控制的压装解决方案，帮助企业有效避免因压力不当、缺乏智能控制所造成的电芯受损、变形，第一时间发现产品隐患，降低生产和售后成本。

作为全球伺服压机系统供应商——奇石乐集团于2022年推出新款NCFX伺服压机系统，设计紧凑，易于集成，专为“小量程+精密压装工艺”打造，设有2kN、5kN两种量程选择，适用于新能源电池生产，内置力-位移传感器。

面对电动汽车的续航里程和电池安全这两个备受关注的议题，作为设备供应商，尽可能完善自身的设备和解决方案的安全性，以确保动力电池生产工艺的一致性、稳定性，是非常重要的环节。与此同时，材料供应商在新能源动力的开发和应用过程中，在保证电池高效、安全等方面也功不可没。

奇石乐伺服压机系统在成本效益和能源高效利用方面具有突出的表现：该系统具有节能（与液压系统和气动系统相比，可以节约高达80%的能耗）、减少碳排放（各压机产品不同，每年至多可减少2吨碳排放）、降低总体拥有成本（TCO）等优点，能够与汽车行业结构变革实现无缝衔接。在新能源电池装配过程中，奇石乐压装技术可以应用于热压整形和外壳焊接保压。

此外，奇石乐maXYmos NC过程监控系统可针对力、位移或其他监控标准完成精准停止，实现对压装工艺的精确控制，从而在保证使用灵活性同时，为工件提供最大程度的保护。据李永超介绍，该系统可以为相关生产步骤提供100%的透明度和可追溯性，为灵活、透明、高度自动化的电动汽车动力电池生产过程提供支持，帮助客户在实现生产升级的同时，提高成本效益和资源效率。

“不仅仅在中国，放眼全球，2021年新能源汽车在世界多个地区销量激增，势必将影响各地车企做出较为‘激进’的电动车战略布局并更多吸引家用车消费市场的青睐，把买‘电’还是买‘油’的购车选择逻辑深深地植入到潜在消费者的脑海中。此外，掣肘了汽车、3C、消费电子行业两年之久的‘芯片难’问题也将在今年有望进入缓解之势。”李永超说道，“因此我们认为，2022年，新能源汽车市场的高增长非常有可能延续。如若在动力电池技术、车辆续航和充换电时长等方面出现新的技术，则将进一步提高动力电池在市场上的增长幅度。”

格劳博集团则着眼汽车行业的未来需求，对自身进行了重新定位，从而使其机床和系统能够覆盖电动汽车全新传动系统的整体需求。为了满足汽车行业在电动汽车领域的要求，格劳博确立了四项关键技术，包括用于生产电驱动系统、电池模组、电池包（亦称高压储能电池）以及电芯的设备和系统，从而可以为国际汽车行业提供生产解决方案。

在电池模组装配系统方面，格劳博在制造高度复杂的电池模组系统方面掌握了丰富的知识和经验。据悉，其明德海姆工厂将向德国汽车行业交付8条用于组装方形电池和软包电池模组的超大型生产线，其中部分已交付使用。该技术已成功发展为格劳博产品系列中的重要支柱之一。

据格劳博机床（中国）有限公司总经理Marcus Ostler介绍，未来，格劳博明德海姆工厂还将开发和生产用于整个电池包系统总装的大型生产系统。该系统将用于汽车制造中整体电池储能系统生产的最终工序。在格劳博生产系统中，电池模组通过复杂的工艺步骤安装、固定到大型槽状外壳部件中并完成电气连接。电池包系统将布满新型电动汽车的整个车身底部。

在过去的一年里，汽车和供应商行业通过创建新的大型公司来生产电芯的计划变得更加具体。格劳博及时预见了这一发展趋势，并进行了全面的研究，早在两年前就开始以现代化设备和生产系统来践行这些面向未来的技术。电极模板、触点工艺和电芯装配是格劳博关注的重点。

“格劳博集团在数年前便已经对市场做出及时预判，在电动汽车领域进行了大量投入。现如今，我们的电动汽车业务已渐入佳境，收获了众多关注和生产订单。在未来，我们将精益求精，以期让我们在新能源汽车动力总成领域的品牌知名度达到我们在传统动力总成领域相同的高度。”Marcus Ostler说道。

“经过10多年的发展，目前中国新能源汽车动力电池技术已经较为多样，每种电池技术都有优缺点。其中磷酸铁锂电池技术发展较早，技术成熟、安全性高、成本相对低廉，在乘用车和商用车领域应用广泛，也是目前市场上的主流技术路线。当然长远来看，高能量密度、低成本的动力电池将会成为未来重点发展方向。”步波激光技术（上海）有限公司总经理王德智分享了他对于未来动力电池技术路线发展的看法。

据王德智介绍，针对动力电池生产特性，步波针对未来电池模组“大PACK”趋势已经做了相关的技术储备，后续会陆续推出高效的2D飞行焊接解决方案（RTX），OCT质量监控（焊缝质量控制），Scavis视觉定位（高精度视觉定位焊缝）等不同应用。“作为远程扫描激光焊接技术的专家，我们致力于为国内的广大客户提供高精度、高效率的激光焊接解决方案。主要应用在动力电池模组、极耳、汇流排、侧板、顶盖等生产，主要客户涵盖了国内绝大多数头部动力电池生产企业，包括宝马、吉利、沃尔沃、宁德时代、蜂巢SVOLT、中创新航CALB、远景动力AESC、国轩高科、力神等。”

目前，全球针对动力电池的需求处于一个爆发性增长的周期中，随着产业链的极速扩张，对于生产设备供应商的要求也越来越严格，挑战不仅仅来自于技术储备，还来自于成本控制、交付周期等方面。“由于疫情原因导致的全球供应链紧张，交付周期是我们目前面临的最大挑战。”王德智坦言道，“当然，挑战即机遇，相信未来，在与德国总部工厂密切配合的前提下，这个问题也会尽快被改善，未来我们会尽力为国内的广大客户提供更多高效的远程激光焊接解决方案。”

拓斯达新能源标准产品部副总经理田大喜分享了他对于汽车动力电池技术路线发展的一些看法：首先，在电芯材料方面，磷酸铁锂和三元锂占有各自细分市场，磷酸铁锂价格低廉，能量密度低，环境适应性好，主打比价比，主攻500km以内乘用车市场。高镍三元锂，高能量密度，成本高，主攻800km至1000km高端乘用车市场；在电池工艺方面，CTP无模组技术正在向CTC电池车身一体化技术发展；对于电芯封装工艺，提升方壳电池和圆柱电池两大主流工艺是大方向。大容量方壳通过尺寸做长，厚度减薄，提升散热性能和能力密度。圆柱以大容量4680为代表，将成为下一代圆柱电池的主流；此外，随着新技术持续发展，钠离子电池和固态电池将填补细分市场需求，推进动力电池多样化发展。

“拓斯达新能源业务跟随行业主流技术路线发展，研发设备由后段PACK线，往前端电芯段切入，2021年成功研发销售动力电芯卷绕机，同时进行设备迭代升级。”田大喜透露道，“目前拓斯达规划在研设备有叠片机和激光模切机，预计2022年推向市场。”

电池安全，材料商保驾护航

对于业界一直在探讨解决的续航里程、动力电池的热安全、电池上游原材料的稀缺等难点，电池厂的主流技术路线就是去跨越瓶颈解决这些问题。例如，采用硅去取代石墨负极可以大大提高能量密度，但硅负极会带来电芯较大膨胀的问题，而圣戈班生产的聚氨酯缓冲泡棉就可以吸收和补充因电芯大膨胀而导致的厚度变化。

“为了避免热事故，安全系数更高的固态电池技术在不断开发成熟，采用固态电池的车型将更多地出现在市面上，我们已经布局了固态电池设计中所使用的泡棉与胶带产品，而且合作伙伴已经开始评估。”圣戈班CMP业务总监贯璟如是说道。

在动力电池的制造阶段，圣戈班提供模组中电芯间的缓冲泡棉、动力电池箱体的密封泡棉以及热管理中导热与热防护材料等解决方案。其中，电芯间缓冲垫片已经在亚洲主流电池厂都有应用案例，从48V的小模组到标准590大模组，再到最新的CTP（无模组技术）设计，圣戈班都有相应的产品提供。

电池安全问题在中国是最受关注，要求也是最严苛的，电池在受到极端条件的冲击会引发电池的热失控，瞬间温度高达800℃以上，如果不做好防护设计，直接会影响乘客的安全。圣戈班也在持续地开发对高温冲击做防护的材料，能够避免热失控电池的热冲击对其他组件的破坏，其新一代热防护材料也正在路上。

谈及目前遇到的挑战，贯璟表示最大的挑战来源于新能源汽车技术在快速迭代，材料要时刻顺应技术需求的变化。此外，材料资源的紧缺正在成为整个行业的共同面临的挑战。“圣戈班在新能源汽车市场已经有一定的活跃度和渗透率，2022年我们需要让合作伙伴和客户更多看到我们的核心价值，帮助他们解决电池设计过程中的缓冲、密封、热管理与粘接等问题。我们会更深入地与客户合作并持续地开发突破性产品以应对未来的技术变化。”

在DELO（德路）中国公司副总经理James Pi看来，在短期的未来，电动汽车的牵引用电池将继续依赖液态锂离子电池。“我们预计第一块适应汽车尺寸的固态锂离子电池最早将在2025年面世。这类电池不含易燃溶剂，将提供更高的安全性，且电极之间不需要分离器，因此每个电池的部件数量更少，为设计提供了更高的自由度。”James Pi说道，“关于燃料电池汽车，它们将更多用于重型、长距离运输，我们更希望看到不同类型汽车共存的状况。”

据悉，DELO 提供种类繁多的产品组合以应对液态和固态锂离子电池带来的挑战。例如：导热胶粘剂，用于在电池系统内有效地实现热管理过程;固化速度非常快的光敏胶粘剂，用于将电池单元粘合到载体上，并通过这种方式将它们装配到模块上；具有高耐受性的电子用胶粘剂，用于提高电子组件的可靠性，如电池管理系统、逆变器、车载充电器等。

“DELO 将不同的胶粘剂特性，例如导热性、结构强度以及阻燃性结合在一起，并把它们聚集在一个产品中，以应对锂离子动力电池对于胶粘剂的各种需求。除此之外，DELO 与其客户开展密切的合作，开发定制化粘合剂解决方案，切实地解决每一次挑战。”谈及DELO现阶段面临的挑战，James Pi如是说道。

随着国家激励政策和电动汽车市场的同步发展，预计全球电动车存量将持续快速增长。James Pi告诉我们，DELO已经为日益增长的全球电动汽车生产做好了准备，并正在努力完成IATF 16949认证。

来源：荣格-《国际汽车设计及制造》


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