动力电池pack技术发展现状及趋势分析

　　全球动力电池PACK行业规模分析

　　随着生产的分工趋势越来越明显，带动电池行业的深度发展与分化。在这样的背景下，动力电池PACK行业逐渐起步并取得高速发展。据有关权威统计，2011年，作为动力电池PACK行业的早期发展阶段，全球动力电池PACK行业的市场规模并不高，仅在39．8亿美元左右，行业内最主用的生产商大多集中于日本、韩国等在电池行业深耕多年的国家和地区。同时还有一小部分集中在中国大陆和***地区。到2017年，全球动力电池PACK行业市场规模已经快速增长至386亿美元，2011－2017年的年均复合增长率高达46％。

　　图表1：2011－2017年全球动力电池PACK行业市场规模（单位：亿美元，％）

　　全球动力电池PACK行业竞争格局

　　分区域看，全球动力电池PACK市场主要有日本、韩国以及中国所垄断，其动力电池产能占据全球95％以上。从企业情况来看，2017年，日本4家大型动力电池PACK生产商占据全球的比重达到56％；韩国也是4家动力电池PACK生产企业占据全球市场的18％；中国动力电池PACK行业企业较多，但大多数市场份额并不高，企业总体市场份额占比为23％，其中比亚迪占据全球市场份额的13％，占据中国市场的56％左右。

　　图表2：全球动力电池PACK市场结构特征（单位：％）

　　主要国家／地区动力电池PACK行业发展分析

　　◆日本动力电池PACK行业发展分析

　　日本、韩国以及中国是世界三大电池生产国，而日本是三者中在技术以及产量上都绝对领先的国家。在产业政策上，日本已制订至2030年发展规划，系统地安排研发课题，以维持长期的领先地位。松下、NEC、索尼等著名公司都建有大规模锂离子电池生产线。

　　据统计，2011年，日本动力电池PACK行业市场规模为22亿元，2011－2013年行业发展速度较慢。2017年行业市场规模达到2016亿美元，占全球动力电池PACK的比重在56％左右。

　　图表3：2011－2017年日本动力电池PACK行业规模（单位：亿美元）

　　◆韩国动力电池PACK行业发展分析

　　韩国动力电池行业在技术上与日本基本保持一致，处于世界领先水平。在产能上也处于世界前三的位置，尤其是韩国LG化学供应的锂电池已驱动超过30万辆电动汽车上路，三星SDI也已成为全球主要的动力电池供应商，提供电池给宝马、菲亚特、法拉利等。

　　2011年，韩国动力电池PACK行业市场规模为6亿元，2017年行业市场规模增长至69亿美元，占全球动力电池PACK的比重在18％左右。

　　图表4：2011－2017年韩国动力电池PACK行业规模（单位：亿美元）

　　◆***动力电池PACK行业发展分析

　　20世纪前十年，***地区的动力电池行业发展的较为繁荣，地区内的***新普科技股份有限公司、***顺达科技股份有限公司以及***加百裕工业股份有限公司，其中，前两家公司在2017年全球动力电池PACK行业中占据约2％左右的市场份额。据统计，2011年，***地区动力电池PACK行业市场规模为2．4亿美元，到2017年增长至6．8亿美元。其中，2016年相比上年有所下降，主要与***地区动力电池PACK生产商仍然沿用以往的经营模式，即专业的动力电池PACK生产与上下游之间的产业链条并未建立。

　　图表5：2011－2017年***动力电池PACK行业规模（单位：亿美元）

　　发展Pack技术需要做出的改善

　　（1）系统集成效率的大幅度提升

　　按照电芯能量密度300Wh/kg和Pack能量密度260Wh/kg的目标来计算，Pack系统的集成效率要做到85%，而当前乘用车Pack的集成效率普遍在65%左右，这意味着集成效率需要大幅度提升，才能达成目标。

　　要提高Pack的集成效率，有两个可行的途径，一是优化Pack内部的结构设计，大幅度减少Pack内部的组件数量，将更多的组件和功能集成在模组和箱体上，从而减轻重量；另一个是采用轻量化的材料，如采用铝型材或复合材料代替高强度钢，采用塑胶件代替金属件等，也可以减轻重量。

　　（2）广泛的温度适应性

　　冬天可以在零下20℃，甚至零下30℃的低温下工作，夏天可以经受50℃的地面高温而不趴窝，同时还要承受3~4C的快充，这是电动汽车大范围推广的必要条件。要满足这一要求，高换热系数和快速热交换的液冷/液热系统将成为Pack的标配。

　　液冷/液热系统的设计目标是在-30~50℃环境温度和4C快充工况下，将电池单体的工作温度控制在15~45℃、电池单体间的温差控制在5℃以内。

　　综合运用仿真分析和测试验证等手段，达到液冷/液热系统的最优化设计，才能做到-30~50℃的使用温度范围，以及大倍率和长寿命使用。

　　液冷/液热系统的设计，必须与整车的冷却循环系统相互匹配，必须与Pack的结构设计高度集成，必须达到极高的热交换效率。

　　（3）3~4C的快充将成为标配

　　想象一下，我们开着电动汽车出门，在充电站需要花费1个小时的时间进行充电，如果碰上充电排队，可能需要花费2个小时，甚至更长的时间，没有比这更糟糕的体验了。家用慢充和充电站快充相结合，是电动汽车普及的关键因素之一，对于出租、公交、物流等领域的营运车辆来说，快充的重要性甚至要大于续航里程，因为充电的时间是无法载客或载货的，充电时间越长，意味着运营效率越低，损失越大。

　　比较合理的快充要求，是在15分钟内，充满80%左右的电量，这要求Pack达到3C以上的充电能力，在电芯的设计、电连接设计、热设计、安全设计、以及BMS的能量管理方面，都要做出非常大的技术突破。

　　（4）与车同寿命的Pack产品

　　因为电池包的成本很高，如果做不到与车同寿命，车辆的维护成本将非常高昂，用户显然不会愿意为这额外的成本买单。

　　以乘用车为例，如果是个人用户购买，通常需要达到8年/12万公里的寿命要求，如果用于营运，寿命可能要达到5年/40万公里。

　　要达到如此严格的寿命要求，除了电芯的循环寿命和日历寿命要达到目标，还需要电子、电气、机械组件也达到8年以上的使用寿命。除此之外，在电芯的成组技术、系统的热管理和能量管理、以及Pack的售后维护等方面，也都有非常高的要求。

　　全球动力电池PACK行业前景预测

　　近两年，各国相继出台关于提倡国内新能源汽车生产的政策，大力鼓励新能源的利用与发展。而作为新能源汽车使用的主要电池——动力电池将在政策的驱动下迎来黄金发展机遇期。动力电池PACK行业也将在动力电池一片大好形势下得到更多的发展机会。而且，随着技术的不断更新与突破，经营模式不断创新与发掘，动力电池PACK行业在新技术与新模式的带动下也将迎来更高速的增长。前瞻认为，在政策的利好以及各国新能源汽车产量不断走高的趋势带动下，未来五年，动力电池PACK行业的增速将保持在30％左右的水平。到2023年，全球动力电池PACK市场规模将达到1863亿美元。

　　图表6：2018－2023年全球动力电池PACK行业发展规模预测（单位：亿美元）