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新能源汽車(chē)動(dòng)力電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)前景及投資趨勢(shì)分析報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 納百川    2024-04-01

①動(dòng)力電池?zé)峁芾碓砑熬唧w方式

動(dòng)力電池?zé)峁芾?，是根?jù)溫度對(duì)電池性能的影響，結(jié)合電池的電化學(xué)特性與產(chǎn)熱機(jī)理，基于電池最佳充放電溫度區(qū)間，為解決電池在溫度過(guò)高或過(guò)低情況下工作所引起的熱散逸或熱失控問(wèn)題，而采取的管理行為和相應(yīng)形成的管理系統(tǒng)。

動(dòng)力電池的合理工作溫度為 0℃-55℃，高效工作溫度為 20℃-35℃。在充放電過(guò)程中，電池會(huì)產(chǎn)生大量熱量，溫度過(guò)高會(huì)造成電池壽命降低并有起火爆 炸等熱失控風(fēng)險(xiǎn)，過(guò)低則導(dǎo)致電池容量減小、充放電效率降低并進(jìn)而引發(fā)短路。 因此，將電池溫度維持在特定區(qū)間對(duì)于保障電池的正常運(yùn)作尤為重要。目前常見(jiàn)的電池?zé)峁芾矸绞桨?strong>空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻。

液體介質(zhì)換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快，對(duì)降低最高溫度、提升電池組溫度場(chǎng)一致性的效果顯著。在有熱失控前兆的情況下，液冷方案可以依靠大流量的載冷介質(zhì)來(lái)強(qiáng)制電池包散熱和實(shí)現(xiàn)電池模塊之間的熱量重新分配，可以快速抑制熱失控持續(xù)惡化，降低失控風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，液冷熱管理系統(tǒng)的體積相對(duì)較小，有利于移動(dòng)場(chǎng)景應(yīng)用。因此，液體冷卻目前已成為汽車(chē)動(dòng)力電池?zé)峁芾淼闹髁鲬?yīng)用技術(shù)，在儲(chǔ)能熱管理領(lǐng)域也對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)冷逐步形成替代。

②電池液冷系統(tǒng)構(gòu)成及分類(lèi)

電池液冷系統(tǒng)由電池液冷板、配水管線路和制冷/供液系統(tǒng)（壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、干燥過(guò)濾器等）構(gòu)成，其中液冷板是電池液冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵的零部件之一。液冷板通常置于電池組下方，通過(guò)與電芯或電芯模組表面接觸的方式傳遞熱量，將電池工作所產(chǎn)生的多余熱量由液冷板內(nèi)部流道中通過(guò)的冷卻液帶出，從而實(shí)現(xiàn)電池工作溫度的控制。

電池液冷板需要滿足散熱功率大、密封性能好、散熱設(shè)計(jì)精準(zhǔn)、輕量化等核心要求，生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度較高。根據(jù)形狀和結(jié)構(gòu)的不同，目前市場(chǎng)常見(jiàn)的液冷板主要有口琴管式、沖壓式、擠壓式、吹脹式等多種類(lèi)型。

隨著下游應(yīng)用對(duì)于產(chǎn)品綜合性能要求的提高和企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，目前沖壓式液冷板已替代口琴式液冷板占據(jù)主要的市場(chǎng)份額。

③電池液冷板需求變動(dòng)趨勢(shì)

受益于新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，動(dòng)力電池裝車(chē)量持續(xù)提升。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年度至 2022 年度，全球動(dòng)力電池出貨量分別為 158.20 吉瓦時(shí)、371.00 吉瓦時(shí)和 684.20 吉瓦時(shí)3，2021 年度和 2022 年度的同比增幅分別為 134.51%和84.42%。

近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖 2.0》《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等一系列產(chǎn)業(yè)政策，引導(dǎo)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)升級(jí)，大力推動(dòng)了新能源汽車(chē)動(dòng)力電池配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年至 2020 年，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)量總體較為平穩(wěn)，2021 年、2022 年、2023 年分別達(dá)到 219.69 吉瓦時(shí)、545.88 吉瓦時(shí)、778.1 吉瓦時(shí)，分別較上年增長(zhǎng)了 163.44%、148.48%、42.54%，占據(jù)全球新能源汽車(chē)動(dòng)力電池供應(yīng)的絕對(duì)領(lǐng)先位置。

在政策導(dǎo)向與市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)不斷發(fā)展壯大，業(yè)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)份額持續(xù)攀升。根據(jù) SNE Research 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2023 年度，全球動(dòng)力電池裝機(jī)量排名前十的企業(yè)中，中國(guó)企業(yè)占據(jù)六席，市場(chǎng)占有率合計(jì)達(dá)到63.5%。從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池行業(yè)已形成寡頭壟斷格局，根據(jù)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2023 年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)裝機(jī)量前五名為寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、億緯鋰能、國(guó)軒高科，裝車(chē)量占比分別為43.11%、27.21%、8.49%、4.45%、4.10%，合計(jì)占比達(dá)到 87.36%。

新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的疾速增長(zhǎng)和國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)的迅猛發(fā)展，直接推動(dòng)和促進(jìn)了電池液冷板需求的增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新能源汽車(chē)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)單車(chē)價(jià)值約為 2,300 元-3,300 元，其中電池液冷板單車(chē)價(jià)值約為 700 元，根據(jù)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量推測(cè) 2022 年我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池液冷板的市場(chǎng)規(guī)模約為47 億元。

在不考慮電池集成技術(shù)革新所引致的電池液冷板產(chǎn)品附加值提升等因素的情況下，預(yù)測(cè) 2025 年全球動(dòng)力電池液冷板的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 145 億元，其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 96 億元，較 2022 年分別增長(zhǎng) 95.95%和 104.26%，具有廣闊的成長(zhǎng)空間。

④輕量化和電池技術(shù)革新帶動(dòng)產(chǎn)品附加值的增長(zhǎng)

為了提升新能源汽車(chē)的續(xù)航里程，克服里程焦慮，動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)始終處于快速迭代革新過(guò)程中。除了材料領(lǐng)域的持續(xù)探索外，在電池集成技術(shù)層面，大電芯、大模組、去模組化、集成化趨勢(shì)明顯，以提升輕量化程度和電池 Pack的體積利用率，增加電池系統(tǒng)的體積能量密度。

目前，全球動(dòng)力電池系統(tǒng)集成技術(shù)主要有傳統(tǒng)模組電池包技術(shù)（CTM）、無(wú)模組設(shè)計(jì)電池包（CTP）以及電池車(chē)身一體化技術(shù)（CTB/CTC）。在傳統(tǒng)模組電池包技術(shù)（CTM）下，電池包主要由殼體（上蓋、外殼底板、下護(hù)板）、電池模組、電池控制模塊和電池外部連接端子、電池管理系統(tǒng)等部分組成，電池液冷板通常鋪設(shè)在電池包上蓋或下殼體，在電芯之間陳列導(dǎo)熱材料將熱量傳導(dǎo)至上下端。

CTM 模組配置方式的空間利用率只有 40%，在很大程度上限制了其它部件的空間，電池一體化集成技術(shù)（CTP、CTB、CTC）的發(fā)展逐漸成為行業(yè)的重點(diǎn)研究、應(yīng)用方向。

2019 年 9 月寧德時(shí)代全球首款 CTP 電池包量產(chǎn)下線，至今已迭代至第三代麒麟電池，比亞迪、蜂巢能源等也基本于同時(shí)期相應(yīng)推出了各自的 CTP 產(chǎn)品。麒麟電池整合功能件，將橫縱梁、電池液冷板、隔熱墊集成為“多功能彈性?shī)A層”，縱置于電芯之間，大幅增加了換熱面積，提高了熱交換效率，使得麒麟電池支持 4C 倍率充電，10 分鐘快充至 80%，同時(shí)起到結(jié)構(gòu)支撐、冷卻散熱、電芯隔熱和膨脹緩沖等功能。

從 CTP 在整車(chē)的應(yīng)用來(lái)看，寧德時(shí)代配套的 T 公司某車(chē)型一、某車(chē)型二，以及蔚來(lái) ES6、小鵬 G3、小鵬 P7、愛(ài)馳 U6 等諸多車(chē)型已成熟搭載 CTP 電池，比亞迪更是全系搭載刀片電池。由于集成度提高以及同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)支撐等其他功能，電池液冷板產(chǎn)品的附加值相應(yīng)提升。而隨著CTB/CTC 等前沿技術(shù)的探索應(yīng)用，電池液冷板將進(jìn)一步與電池箱體進(jìn)行集成，從而承擔(dān)更高的性能需求以及更復(fù)雜的系統(tǒng)集成要求。

從單車(chē)價(jià)值來(lái)看，電池箱體的單車(chē)價(jià)值量約 2,000 元/臺(tái)，根據(jù) EV Tank 對(duì)于全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量數(shù)據(jù)測(cè)算，2021 年新能源動(dòng)力電池箱體市場(chǎng)規(guī)模約為 162 億元，2030 年預(yù)計(jì)將突破1,195 億元。電池液冷板與電池箱體的集成化趨勢(shì)將帶來(lái)產(chǎn)品附加值的進(jìn)一步提升，也為電池液冷板制造商創(chuàng)造了更大的市場(chǎng)空間，電池液冷板制造商將憑借熱管理領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在電池箱體集成領(lǐng)域的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)先機(jī)。

縱使新的電池技術(shù)路線層出不窮，但其對(duì)熱管理系統(tǒng)，特別是電池液冷板產(chǎn)品的高水平和持續(xù)性開(kāi)發(fā)能力始終保持著嚴(yán)苛的要求。動(dòng)力電池和新能源汽車(chē)制造企業(yè)對(duì)電池液冷板產(chǎn)品供應(yīng)商的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)集成能力，產(chǎn)品檢測(cè)和工藝穩(wěn)定水平以及供應(yīng)鏈管理和成本控制的要求更是逐步提高。擁有更豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、更穩(wěn)定和及時(shí)的制造能力的供應(yīng)商才能在快速變化的新能源熱管理市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟和尋求進(jìn)一步的發(fā)展。