Trendspaning på xEV-batterier – AABC Europe del 2
Helena Berg
2015-02-04
Idag får ni andra delen av Helena Bergs bevakning av AABC Europe, som är en stor konferens i Europa om batterier och fordon. Fordonstillverkarna är där och berättar om vad de tror.
Igår skrev Helena Berg om marknadsprognoser för laddelfordon, den kinesiska marknaden för fordon med eldrivlinna samt om 48V-system.
I dag handlar det om kostnadsprognoser för batterier, prognoser för försäljningen av batterier, säkerhet samt trenden med standardiserade celler.
Trendspaning på xEV-batterier – AABC Europe
skrivet av Helena Berg
Idag kommer andra delen av min rapportering från AABC Europe, som sammanfattar trendspaningen på batterier och celler.
Sammanfattningsvis så kommer Li-jonbatterier vara dominerande för xEV-fordon (HEV, PHEV, BEV) i åtminstone 10 år till, kanske rent av 15 år. Detta budskap var Andermans slutsats efter att ha analyserat den historiska utvecklingen, dagsläget och tagit del av OEM:ers framtidsplaner. Trots att NMC är ca 80% dyrare än LFP är det NMC-baserade celler som främst används. Packkostnaden för EV och PHEV kommer inte komma ner under 200 USD/kWh innan 2020.
Batterimarknaden i stort
Det finns en batteriteknologi som dominerar: bly-batteriet. Även om Li-jonbatterier ökar kraftigt så utgör ändå bly-batterier mer än 90% av världsmarknaden eller om man så vill ca 40 miljarder USD/år. Närmare två tredjedelar är startbatterier och ca 1/8 är batterier till truckar (vilket är det mest självklara valet pga vikten). Franska Avicenne gör liknande utredningar som Anderman, men då för hela batteriområdet. De förutspår att den totala batterimarknaden för Li-jonbatterier kommer öka från ca 40 GWh år 2013 till >160 GWh år 2025, där ca 50 GWh utgör xEV-marknaden, motsvarande ett värde av 15 miljarder USD. Detta ska jämföras med den totala batterimarknaden som förväntas vara 775 GWh, eller >100 miljarder USD, 2025.
I Kina dominerar BYD produktionen av xEV-celler med ca 36% av marknaden, av en marknad på 2,7 GWh totalt 2014. LG Chem kommer under 2015 öppna en produktionsanläggning i Kina.
Cellproduktion utanför Asien är inte trolig och nya aktörer kommer att ha svårt att slå sig in på marknaden. Enda anledningen till att celler skulle komma att produceras inom EU eller USA är om en redan etablerad tillverkare bygger en anläggning. Ett exempel är Teslas satsningar i Nevadaöknen där Panasonic är huvudaktören. Däremot kan helt nya batterikoncept vara av intresse för cellproduktion utanför Asien.
Nya koncept
Vilken typ av cell man ska välja är ju starkt beroende av vilken typ av xEV man ämnar tillverka. Oftast är det Wh/kg man jämför och det gäller att inte blanda ihop korten vad avser material, cell och pack. Robert Spotnitz, Battery Design LLC, pratade om vikten av ingenjörsarbetet som krävs för att ta tillvara materialegenskaper och skapa celler, moduler och pack. Är det inte dags att prata ’power’ var en av frågorna till panelen? En relevant fråga då effekt och energi inte är lätta att kombinera i en och samma cell – antingen är cellen optimerad för energi eller effekt.
Jean-Marie Tarascon, Collège de France, blickade framåt och pratade om organiska elektroder med kapaciteter på ca 1200 mAh/g, men där är den stora frågan effektuttagsmöjligheterna. Han trodde att Na-jonbatterier finns på marknaden om 5-10 år och att det är kostnaden som driver utvecklingen – ungefär samma prestanda som dagens Li-jonbatterier, men till en lägre materialkostnad och framför allt av intresse för stationära tillämpningar. Li-S-batterier pratade Doron Aurbach, Tel-Aviv, om som en potentiell teknik för att öka energitätheten, men han avfärdade Li-elektroder för snabbladdning. Är det då av intresse för fordon? Av fyra presentationer om framtida material och koncept så var två om elektrolyter; hög-voltskompatibla (Martin Winter, MEET Univ. of Münster) och hög-koncentrerade (Atsuo Yamada, Univ. of Tokyo). De senare torde göra elektrolyten dyrare då ca 80% av kostnaden är just saltet. Men andra fördelar kan kanske överväga detta. Prestanda, livslängd och framför allt produktionsprocessen kanske kan förbättras.
Modultänk och standardiserade celler
OEM:erna pratade om standardiserade cellformat för kostnadsreduktion. Samma format men fyllt med olika kemier gör att man kan skapa unika fordonsegenskaper. Elektroddesign, cellproduktion och standardiserade cellformat diskuterades av bla A123 och LG Chem. Även Samsung fanns med i programmet, men av okänd anledning gavs inte den presentationen. LG Chem menade att man kan öka energitätheten på en modul genom att välja rätt cellformat; mer än 5% för samma volym genom bara att välja rätt.
Daimler har valt NMC-celler för koncernen, dock räcker det inte med teknologi utan kostnaden måste sänkas och det genom att få ner antalet varianter och samtidigt skapa unika fordon. De anser att det skulle vara mycket svårt att dela batteripack med andra OEM:er – de kan inte ens hitta en packlösning som täcker deras interna behov – trots att det är på packnivå man har mest pengar att tjäna. Det som driver variationerna är främst var batteripacket placeras och vilken kylstrategi man använder. På cellnivå eller andra delkomponenter finns inte mycket pengar att tjäna. Därför förespråkade Daimler, VW och BMW standardiserade moduler i termer av cellformat och kontaktytor mot styrsystem och elektriska kopplingar. VW verkade även de tagit beslut om att det är NMC-celler som gäller och att det är via gemensamma moduler man kommer säkerställa prestanda för alla fordon i koncernen.
BMW utvecklar och tillverkar moduler och pack in-house, detta för att skapa konkurrenskraft, underlätta logistiken och flexibiliteten inom hela produktsortimentet.
Säkerhet
Säkerhet och batterier brukar betyda filmvisning – och givetvis fick vi se några filmer. Intressantast var nog att se hur Renault jobbar med räddningstjänsten – både i utbildningssyfte och produktutveckling. Renault menar att om man ska släcka en brand effektivt – vare sig det är batteriet som brinner eller brand orsakad av andra anledningar – så behöver man släcka batteriet inifrån. De har introducerat en öppning i batteriet så att räddningstjänsten lätt kan dränka batteriet – mycket effektivt. Kanske detta kan bli ’standard’?
Kostnadstrender
Kobolt är den kritiska delen i NMC-cellerna – både tillgång och kostnad – även om inte cellpriset i påverkas nämnvärt. Innovation är det som kommer driva upp cellpriset.
Magna presenterade en roadmap för PHEV-packs. 2010 kostade ett PHEV-pack 500-800 €/kWh. Nu är kostnaden 300-350 och 2020 tror man att kostnaden är 200-300 €/kWh. Det som driver kostnadssänkningarna är främst modularitet, standardiserade komponenter och styrenheter, mekanisk design och kylsystem. Cellformat är också en bidragande orsak. 2010 fanns det fler är 20 celleverantörer, 2020 tror de att det är färre än 5 leverantörer som kan göra celler med tillräckligt prestanda OCH kvalitet. Prognosen är att vikten av ett PHEV-pack har halverats 2020 jämfört med 2010.
LG Chem var inte sena att påpeka att de ännu inte tjänar några pengar än på sina Li-jonbatterier – något förvånande när de är en av de stora leverantörerna (vid sidan av Panasonic, AESC och Samsung). Anderman tycker att de koreanska celltillverkarna har haft en aggressiv prissättning, allt för att vinna stora kontrakt.
Trots att det funnits xEV på marknaden länge så ser Anderman fortfarande potential för stora kostnadsbesparingar. Idag är det stora variationer i celldesign, cellkemi, cellformat och energi/effekt – både hos celltillverkare såväl som hos OEM:er.
PHEV-celler har i samma cellformat ökat kapaciteten med över 60%. Anderman tror att 200 USD/kWh är möjligt på cellnivå.
BEV-celler bör vara billigare än PHEV-celler, men så är oftast inte fallet när Anderman jämför offerter. EV-celler kostar ca 190-220 USD/kWh, vilket ger en packkostnad på 240-290 USD/kWh.
Jämförelsevis så kostar en HEV-cell ca 1200 USD/kWh, men det är egentligen ingen rättvis jämförelse då dessa celler är effektoptimerade.
För att sänka kostnaderna anser Anderman att råmaterial, celler och/eller packs bör tillverkas i Kina.
Egna kommentarer
Svårt att sammanfatta fyra konferensdagar i två nyhetsbrev.
Modularisering är inget nytt, men det verkar hända nu och de stora tyska OEM:erna verkar eniga om framtiden.
Håller helt med Anderman att ingen ändring kommer ske under de kommande 10-15 åren – Li-jonbatterier kommer dominera xEV. I dagsläget finns ingen annan teknologi som fordonsanpassade celler, inte ens i A-prototyp…
Om du undrat varför så lite om Tesla – det kommer… Håll ut!
Idag kommer andra delen av min rapportering från AABC Europe, som sammanfattar trendspaningen på batterier och celler.
Sammanfattningsvis så kommer Li-jonbatterier vara dominerande för xEV-fordon (HEV, PHEV, BEV) i åtminstone 10 år till, kanske rent av 15 år. Detta budskap var Andermans slutsats efter att ha analyserat den historiska utvecklingen, dagsläget och tagit del av OEM:ers framtidsplaner. Trots att NMC är ca 80% dyrare än LFP är det NMC-baserade celler som främst används. Packkostnaden för EV och PHEV kommer inte komma ner under 200 USD/kWh innan 2020.
Batterimarknaden i stort
Det finns en batteriteknologi som dominerar: bly-batteriet. Även om Li-jonbatterier ökar kraftigt så utgör ändå bly-batterier mer än 90% av världsmarknaden eller om man så vill ca 40 miljarder USD/år. Närmare två tredjedelar är startbatterier och ca 1/8 är batterier till truckar (vilket är det mest självklara valet pga vikten). Franska Avicenne gör liknande utredningar som Anderman, men då för hela batteriområdet. De förutspår att den totala batterimarknaden för Li-jonbatterier kommer öka från ca 40 GWh år 2013 till >160 GWh år 2025, där ca 50 GWh utgör xEV-marknaden, motsvarande ett värde av 15 miljarder USD. Detta ska jämföras med den totala batterimarknaden som förväntas vara 775 GWh, eller >100 miljarder USD, 2025.
I Kina dominerar BYD produktionen av xEV-celler med ca 36% av marknaden, av en marknad på 2,7 GWh totalt 2014. LG Chem kommer under 2015 öppna en produktionsanläggning i Kina.
Cellproduktion utanför Asien är inte trolig och nya aktörer kommer att ha svårt att slå sig in på marknaden. Enda anledningen till att celler skulle komma att produceras inom EU eller USA är om en redan etablerad tillverkare bygger en anläggning. Ett exempel är Teslas satsningar i Nevadaöknen där Panasonic är huvudaktören. Däremot kan helt nya batterikoncept vara av intresse för cellproduktion utanför Asien.
Nya koncept
Vilken typ av cell man ska välja är ju starkt beroende av vilken typ av xEV man ämnar tillverka. Oftast är det Wh/kg man jämför och det gäller att inte blanda ihop korten vad avser material, cell och pack. Robert Spotnitz, Battery Design LLC, pratade om vikten av ingenjörsarbetet som krävs för att ta tillvara materialegenskaper och skapa celler, moduler och pack. Är det inte dags att prata ’power’ var en av frågorna till panelen? En relevant fråga då effekt och energi inte är lätta att kombinera i en och samma cell – antingen är cellen optimerad för energi eller effekt.
Jean-Marie Tarascon, Collège de France, blickade framåt och pratade om organiska elektroder med kapaciteter på ca 1200 mAh/g, men där är den stora frågan effektuttagsmöjligheterna. Han trodde att Na-jonbatterier finns på marknaden om 5-10 år och att det är kostnaden som driver utvecklingen – ungefär samma prestanda som dagens Li-jonbatterier, men till en lägre materialkostnad och framför allt av intresse för stationära tillämpningar. Li-S-batterier pratade Doron Aurbach, Tel-Aviv, om som en potentiell teknik för att öka energitätheten, men han avfärdade Li-elektroder för snabbladdning. Är det då av intresse för fordon? Av fyra presentationer om framtida material och koncept så var två om elektrolyter; hög-voltskompatibla (Martin Winter, MEET Univ. of Münster) och hög-koncentrerade (Atsuo Yamada, Univ. of Tokyo). De senare torde göra elektrolyten dyrare då ca 80% av kostnaden är just saltet. Men andra fördelar kan kanske överväga detta. Prestanda, livslängd och framför allt produktionsprocessen kanske kan förbättras.
Modultänk och standardiserade celler
OEM:erna pratade om standardiserade cellformat för kostnadsreduktion. Samma format men fyllt med olika kemier gör att man kan skapa unika fordonsegenskaper. Elektroddesign, cellproduktion och standardiserade cellformat diskuterades av bla A123 och LG Chem. Även Samsung fanns med i programmet, men av okänd anledning gavs inte den presentationen. LG Chem menade att man kan öka energitätheten på en modul genom att välja rätt cellformat; mer än 5% för samma volym genom bara att välja rätt.
Daimler har valt NMC-celler för koncernen, dock räcker det inte med teknologi utan kostnaden måste sänkas och det genom att få ner antalet varianter och samtidigt skapa unika fordon. De anser att det skulle vara mycket svårt att dela batteripack med andra OEM:er – de kan inte ens hitta en packlösning som täcker deras interna behov – trots att det är på packnivå man har mest pengar att tjäna. Det som driver variationerna är främst var batteripacket placeras och vilken kylstrategi man använder. På cellnivå eller andra delkomponenter finns inte mycket pengar att tjäna. Därför förespråkade Daimler, VW och BMW standardiserade moduler i termer av cellformat och kontaktytor mot styrsystem och elektriska kopplingar. VW verkade även de tagit beslut om att det är NMC-celler som gäller och att det är via gemensamma moduler man kommer säkerställa prestanda för alla fordon i koncernen.
BMW utvecklar och tillverkar moduler och pack in-house, detta för att skapa konkurrenskraft, underlätta logistiken och flexibiliteten inom hela produktsortimentet.
Säkerhet
Säkerhet och batterier brukar betyda filmvisning – och givetvis fick vi se några filmer. Intressantast var nog att se hur Renault jobbar med räddningstjänsten – både i utbildningssyfte och produktutveckling. Renault menar att om man ska släcka en brand effektivt – vare sig det är batteriet som brinner eller brand orsakad av andra anledningar – så behöver man släcka batteriet inifrån. De har introducerat en öppning i batteriet så att räddningstjänsten lätt kan dränka batteriet – mycket effektivt. Kanske detta kan bli ’standard’?
Kostnadstrender
Kobolt är den kritiska delen i NMC-cellerna – både tillgång och kostnad – även om inte cellpriset i påverkas nämnvärt. Innovation är det som kommer driva upp cellpriset.
Magna presenterade en roadmap för PHEV-packs. 2010 kostade ett PHEV-pack 500-800 €/kWh. Nu är kostnaden 300-350 och 2020 tror man att kostnaden är 200-300 €/kWh. Det som driver kostnadssänkningarna är främst modularitet, standardiserade komponenter och styrenheter, mekanisk design och kylsystem. Cellformat är också en bidragande orsak. 2010 fanns det fler är 20 celleverantörer, 2020 tror de att det är färre än 5 leverantörer som kan göra celler med tillräckligt prestanda OCH kvalitet. Prognosen är att vikten av ett PHEV-pack har halverats 2020 jämfört med 2010.
LG Chem var inte sena att påpeka att de ännu inte tjänar några pengar än på sina Li-jonbatterier – något förvånande när de är en av de stora leverantörerna (vid sidan av Panasonic, AESC och Samsung). Anderman tycker att de koreanska celltillverkarna har haft en aggressiv prissättning, allt för att vinna stora kontrakt.
Trots att det funnits xEV på marknaden länge så ser Anderman fortfarande potential för stora kostnadsbesparingar. Idag är det stora variationer i celldesign, cellkemi, cellformat och energi/effekt – både hos celltillverkare såväl som hos OEM:er.
PHEV-celler har i samma cellformat ökat kapaciteten med över 60%. Anderman tror att 200 USD/kWh är möjligt på cellnivå.
BEV-celler bör vara billigare än PHEV-celler, men så är oftast inte fallet när Anderman jämför offerter. EV-celler kostar ca 190-220 USD/kWh, vilket ger en packkostnad på 240-290 USD/kWh.
Jämförelsevis så kostar en HEV-cell ca 1200 USD/kWh, men det är egentligen ingen rättvis jämförelse då dessa celler är effektoptimerade.
För att sänka kostnaderna anser Anderman att råmaterial, celler och/eller packs bör tillverkas i Kina.
Egna kommentarer
Svårt att sammanfatta fyra konferensdagar i två nyhetsbrev.
Modularisering är inget nytt, men det verkar hända nu och de stora tyska OEM:erna verkar eniga om framtiden.
Håller helt med Anderman att ingen ändring kommer ske under de kommande 10-15 åren – Li-jonbatterier kommer dominera xEV. I dagsläget finns ingen annan teknologi som fordonsanpassade celler, inte ens i A-prototyp…
Om du undrat varför så lite om Tesla – det kommer… Håll ut!