电池包的降本策略!

科技   2024-11-23 08:15   上海  


最近几年的材料成本起起伏伏,但是这依旧没有抵挡住电池系统价格持续走低的趋势,可以预见在数年内,动力电池的成本及售价将持续下探。

那么动力电池系统的成本又是如何构成的呢?


由上图可见,以正极、铜箔、隔膜等为主的电池材料成本,占到电池系统总成本的六成。电池Pack材料成本占总成本约三成,余下的15%为人工及制造成本。

降低电池系统成本,包括以下几个方向:

1)降低原材料采购成本;

2)通过规模效应及工序优化,降低制造费用、提高生产效率、提高产品良率;

3)依托技术进步,减少原材料用量,提高PACK效率。

4)降低制造车成本

正极材料的降本空间

以811材料为例,其成本构成中七成为原材料、其次为以电费为主的加工费及毛利:


虽然镍、钴、锂的价格时有波动,但是目前已基本处于历史低点,随着经济形势及行业的整体复苏,原材料价格能够保持不上涨已属万幸。以下是最近两年的正极材料价格走势:


未来正极材料的降本空间,将主要集中在降低以电费为主的加工费用,及削减企业的毛利。以目前811材料度电成本200元/kwh计算,在原材料成本不变的情况下,削减加工费及毛利三分之一,相当于削减811成本至180元/kwh。

小结:正极材料成本的下降主要靠削减加工费及毛利,对电池包总成本降低贡献为0.02元/wh。

负极材料的降本空间

在负极的材料成本构成中,以石墨化为代表的加工费用占一半以上,其次为材料成本及制造成本:

目前石墨的原材料煤系针状焦以进口为主,未来若实现国产化替代,则成本有望降低40%。

加工费用的节省空间主要在于石墨化自制,可为企业节省成本1000~2000元/吨;同时将新产线设立在内蒙、四川等电价便宜的地区,也会进一步降低加工成本。

结合以上两点,预计未来320~340mAh/g的中低端石墨售价可以下降至2万元/吨,350~360的高端石墨售价可以下降至3万元/吨。虽然下降幅度达30%以上,但由于石墨占电池成本比例不高,因此对电池整体贡献与正极接近。

小结:石墨在原材料及加工成本上都有较大的下降空间,但由于其成本占电池比例较低,因此最终对电池成本的下降贡献为0.015元/wh。

隔膜的降本空间

对于动力电池而言,行业主流采用湿法+涂层材质。以此类隔膜为例,其成本构成如下:


在原材料角度,主要从提高良品率、涂层浆料自制、辅料回收三个角度进行成本压缩。而其它的加工成本,则主要从增加设备宽幅、车速和产能利用率等角度提升。

随着隔膜良率及生产车速的提高,湿法基材隔膜的成本会逐步下行:

根据以上信息,预测基材湿法隔膜的极限成本在0.6元/m2,根据目前市场情况,预测涂层的最终成本为0.7元/m2,结合行业30%的毛利率,预计最终的湿法涂层隔膜成本将达到1.85元/m2。对应最终的电池组成本将降低0.02元/wh。

小结:隔膜主要通过提高产能、良率来降低成本,降本空间较大,预计可以为电池组降低0.02元/wh的成本。

电解液的降本空间

电解液的成本80%以上都由原材料构成,分布如下:


从上图可知,电解液的成本降低主要需要依靠上游原材料的成本降低,电解液企业自身进行调整降价的空间有限。目前锂盐成本已经处于低位,随着石油价格的降低、溶剂成本有一定下降空间,同时添加剂也会由于体系优化而降低成本。综合而言,电解液成本预计可以在目前的基础上降低20%左右,达到3万元/吨。

小结:电解液主要依靠上游原料成本降低实现降价,预计可以为电池组降低0.01元/wh的成本。

铜箔的降本空间

铜箔的成本六成以上为铜原材料成本,随着更薄铜箔的推广,铜的用量在降低的同时、加工费用会逐步增长,二者的变化如下:

金属铜的价格波动相对较小,铜箔的降本主要依靠使用更薄的铜箔来减少铜箔的用量(质量)、以及工艺的成熟来降低生产成本。预计铜箔在未来会有10%左右的降幅,对应的电池成本会降低0.01元/wh。


电池制造降本



1. 提质降本

目前先进电池制造业比较好的制造合格率只有90-94%,有的更差,离发达国家先进制造产业98%的合格率还有较大的提升空间,按照目前先进电池的制造成本构成,对于年产1GWh电池生产线,合格每提升1%,考虑材料损失和隐含的维护成本损失,将有500-1000万的利润增加。假设电池售价为0.8元/Wh,这样提升1%的合格率,企业利润率将增加约6.25-12.5%,更何况这里总体有4-5%的质量提升空间呢!


提升产品质量即提升制造合格率,减少不合格浪费。降低隐含缺陷,减少服务费用等;提质降本的方法可以采用现代大规模制造质量管理技术,尤其是智能制造质量优化,数据闭环提升技术。

2. 标准化降本

标准化是现代大规模制造业发展最基础和最有效的手段,其基本思想是指“为了在既定范围内获得最佳秩序,促进共同效益,对现实问题或潜在问题确立共同使用和重复使用的条款以及编制、发布和应用文件的活动”。标准化是经济活动和社会发展的一个技术支撑,在保障产品质量安全、促进产业转型升级和经济提质增效、服务外交外贸等方面起着越来越重要的作用。标准化对于制造业的基本手段是:简单化、统一化、通用化、系列化、组合化。


标准化可以大幅度提升单品种的制造规模,按照美国西奥多-莱特教授关于制造业生产成本跟随制造规模变化的定律:制造业产品的规模每提升1倍,制造成本将下降15-18%。据此,按照中国电池产业近年50-70%的复合增长率,不考虑价格波动的因素,中国电池产业平均每年的下降幅度将达到7-10%。


在研究生产成本时,发现飞机生产数量每累计增加一倍,制造商就会实现成本按百分比持续下降,比如生产第2000架飞机的成本比生产第1000架飞机的成本低15%,生产第4000架飞机的成本,比生产第2000架飞机的成本低15%。


利用以上的标准化的方法和成本变化规律,可以减少尺寸规格,增加单品种规模数量,实现供给降本,电池制造及装备的标准统一以后,对于电池企业而言,便于规模化生产,制造装备也可以实现标准化,有利于生产线种类的减少,有利于研发和制造成本的降低。电池制造及装备的标准化,对电池制造装备的开发、设计、制造有着决定性影响,电池生产企业会依据电池制造标准对生产线进行标准化布局,可进行标准化、规模化生产,降低了电池装备企业的研发成本,缩短了装备的开发周期,提高了电池制造装备的生产效率。电池制造及装备的标准化,新能源汽车企业在研发新产品时,可依据电池制造及装备选择固定的模块来设计产品的电池系统,有利于新产品的开发,缩短开发周期,同时不同产品也可选择相同的制造标准工艺,有利于电池的互换性,降低企业的研发成本和生产成本。

3. 提效降本

提效降本的基本原理是:制造效率的提升,单位产能的摊销成本降低。对于电池材料,电芯,电池包制造而言都是如此。比如针对涂布机,卷绕机,叠片机,组装线等制造工序,效率提升50%,一般设备成本增加为30%左右,同时会降低电池厂占地面积,从而降低辅助空调、环境湿度、人员管控的成本。对目前电池制造的主要工序而言,随着产能的增加,电池制造效率从单机,分段到整线都有较大的制造效率提升空间。这是产业需求发展给电池产业带来的红利。

4. 制造循环降本

电池制造循环降本的基本原理是回收电池的中材料元素的丰度要比开采含有电池活性元素矿的丰度要大很多,因而回收电池提取活性材料的成本要比开采矿获取材料要便宜。从电池全生命周期发展看,假设电池材料成本每瓦时0.6元/Wh长期维持不变,电池的终极成本如下表:

以上表格计算说明,在考虑材料基本回收的前提下,未来电池成本不会大于0.23元/Wh,同时,未来每Wh的材料成本,制造费用,回收制造成本,完全回收都会有下降空间。这是制造能源时代电池给我们带来的巨大价值,也是电池产业能够成为制造能源时代通用目的产品的重要特征。


产业回收降本循环的案例:美国、日本汽车制造业,废钢回收之后直接炼钢可节约能源60%,减少废物排放80%;在通过清除和处理折旧废钢和垃圾废钢改善环境的同时,更重要的是节约了原材料,在炼钢时,每用1吨废钢可节省约1.7吨铁矿石,0.68吨焦炭和0.28吨石灰石。对于锂电产业,我们应该从材料设计,电池设计,制造工艺,电池使用,电池规格标准化,电池使用管理制度等方面,考虑电池回收的成本和效率,就可能真正实现电池生命周期的经济循环。

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