文|探客深科技 尹太白
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當(dāng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大步走向新能源時(shí)代，動(dòng)力電池技術(shù)的創(chuàng)新到底有多重要？對(duì)于新能源汽車(chē)廠商而言，其意味著續(xù)航里程的增加并直接左右著一款車(chē)型的銷(xiāo)量；對(duì)于動(dòng)力電池廠商而言，其本質(zhì)上是一場(chǎng)殘酷的生存之戰(zhàn)。
當(dāng)前，新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量正處于快速爬升期。根據(jù)乘聯(lián)會(huì)發(fā)布的全國(guó)乘用車(chē)市場(chǎng)數(shù)據(jù)，2022年6月，新能源乘用車(chē)批發(fā)銷(xiāo)量達(dá)57.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)141.4%，環(huán)比增長(zhǎng)35.3%；新能源乘用車(chē)零售銷(xiāo)量達(dá)53.2萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)130.8%，環(huán)比增長(zhǎng)47.6%。
而動(dòng)力電池的裝車(chē)量因此得以迅速攀升。高工產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2022年1-5月，中國(guó)以82.43GWh的裝車(chē)量占據(jù)了全球54.2%的市場(chǎng)份額，再次穩(wěn)居全球第一名。
中國(guó)動(dòng)力電池裝車(chē)量連續(xù)五年問(wèn)鼎全球第一，技術(shù)創(chuàng)新一直是最重要的驅(qū)動(dòng)因素。
動(dòng)力電池行業(yè)人士曹旭向「探客深科技」表示，動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新大致可以分為兩個(gè)方向：一是材料創(chuàng)新，比如鈉離子電池、鉀離子電池；二是工藝創(chuàng)新，比如通過(guò)改變動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)來(lái)提升能量密度和安全性。
“目前動(dòng)力電池行業(yè)正處于技術(shù)井噴期，無(wú)論是材料創(chuàng)新還是工藝創(chuàng)新都是多多益善。隨著動(dòng)力電池技術(shù)的快速發(fā)展、成熟以及規(guī)?；瘧?yīng)用，全球動(dòng)力電池行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局或?qū)⒚媾R新一輪重組?！辈苄裾f(shuō)道。
01 廠商們的技術(shù)之戰(zhàn)
當(dāng)前，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低成本進(jìn)而搶占市場(chǎng)份額已經(jīng)成為動(dòng)力電池廠商的普遍共識(shí)。進(jìn)入2022年之后，圍繞動(dòng)力電池的技術(shù)之戰(zhàn)愈演愈烈。
作為動(dòng)力電池行業(yè)的霸主，寧德時(shí)代一直將技術(shù)創(chuàng)新視為主要發(fā)展方向。6月23日，寧德時(shí)代發(fā)布了全新的麒麟電池，其系統(tǒng)集成度達(dá)到了世界最高水平，電池體積利用率突破72%，電池密度達(dá)到255Wh/kg，續(xù)航里程達(dá)到了1000公里，預(yù)計(jì)于2023年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
（圖 / 麒麟電池）
動(dòng)力電池廠商高度重視技術(shù)創(chuàng)新的背后，一方面是新能源汽車(chē)市場(chǎng)正不斷擴(kuò)大規(guī)模，動(dòng)力電池技術(shù)的創(chuàng)新有利于帶來(lái)更多的增量市場(chǎng)；另一方面，最先創(chuàng)造出革命性技術(shù)的動(dòng)力電池廠商，將會(huì)在新能源浪潮中占據(jù)先機(jī)，甚至掌握行業(yè)話語(yǔ)權(quán)。
眾所周知，動(dòng)力電池決定了新能源汽車(chē)的續(xù)航里程，而續(xù)航里程又是影響新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的重要因素。
現(xiàn)階段，新能源汽車(chē)的續(xù)航里程仍不盡如人意，根據(jù)巨量算數(shù)的調(diào)研數(shù)據(jù)，在消費(fèi)者放棄購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)的原因中，對(duì)續(xù)航里程不滿意占比高達(dá)45.3%。
不過(guò)，并非沒(méi)有解決續(xù)航里程的辦法，比如最一勞永逸的方案便是搭載高能量密度動(dòng)力電池。
“事實(shí)上，在現(xiàn)有技術(shù)體系下搭載高能量密度動(dòng)力電池可能不是最好的選擇。”曹旭向「探客深科技」解釋?zhuān)案吣芰棵芏葎?dòng)力電池的類(lèi)型主要為三元鋰電池，三元鋰電池中鎳金屬的含量占比較大，雖然能量密度得以提升，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池的熱失控溫度和安全性下降，更容易引發(fā)自燃等安全隱患。”
目前，動(dòng)力電池行業(yè)大致形成了三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池“二分天下”的局面，兩者最大的區(qū)別在于正極材料，其中，三元鋰電池的正極材料為鎳鈷錳酸鋰，而后者的正極材料為磷酸鐵鋰。
正極材料不同，造就了巨大的差異性。三元鋰電池的體積更小，容量密度更高，耐低溫，循環(huán)性能好，但熱穩(wěn)定性較差；而磷酸鐵鋰電池在成本、安全、循環(huán)壽命方面更有優(yōu)勢(shì)，但低溫性能差、快充能力弱、電池管理系統(tǒng)（BMS）控制難度大。
因此，在安全性、能量密度和成本之間尋找平衡一直是動(dòng)力電池廠商長(zhǎng)期以來(lái)不得不面對(duì)的難題，而技術(shù)創(chuàng)新則是解開(kāi)難題的一把鑰匙。
以寧德時(shí)代為例，在2022年3月召開(kāi)的“2022中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇”上，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱透露，寧德時(shí)代推出了基于第三代CTP技術(shù)（Cell To Pack，無(wú)電池模組組裝）的麒麟電池，“在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量相比特斯拉4680電池可以提升13%?！?/p>
“麒麟電池算是動(dòng)力電池發(fā)展史上的一次創(chuàng)新，其肩負(fù)著三個(gè)使命：一是加固寧德時(shí)代的護(hù)城河，為其贏得主動(dòng)權(quán)；二是改變新能源汽車(chē)廠商尋求‘二供’‘三供’的局面，用技術(shù)創(chuàng)新挽回?fù)p失市場(chǎng)；三是在技術(shù)同質(zhì)化愈加嚴(yán)重的當(dāng)下，將動(dòng)力電池行業(yè)從價(jià)格戰(zhàn)拉向價(jià)值戰(zhàn)的軌道?！辈苄窀嬖V「探客深科技」。
根據(jù)寧德時(shí)代披露的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，麒麟電池劍指4680電池的意味已十分明顯。
2020年9月，在特斯拉“電池日”活動(dòng)上，馬斯克發(fā)布了采用無(wú)極耳設(shè)計(jì)和新型硅材料、無(wú)鈷技術(shù)加持的第三代4680電池，其能量密度高達(dá)300Wh/kg，較上一代2170電池提升了5倍，續(xù)航里程提升了16%，輸出功率提升了6倍，相應(yīng)成本降低了14%。
不過(guò)，4680電池至今仍無(wú)法大規(guī)模裝車(chē)，其表面原因是4680電池的產(chǎn)能?chē)?yán)重滯后，截至2022年1月，4680電池的產(chǎn)量已突破100萬(wàn)塊，但只能裝配1000輛特斯拉Model Y。
至于根本原因，則是4680電池的良品率過(guò)低，初期4680電池良品率只有20%左右，經(jīng)數(shù)次技術(shù)迭代后，其良品率才提升至70%-80%。目前，4680電池的平均良品率為92%，基本達(dá)到了量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
不過(guò)，4680電池留給麒麟電池突圍的窗口期并不長(zhǎng)久。
在特斯拉2022年一季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，馬斯克表示：“得克薩斯州工廠未來(lái)將會(huì)成為世界上最大的電池工廠，預(yù)計(jì)到2022年年底，4680電池產(chǎn)能就將達(dá)到每年100GWh，可滿足130萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)使用?！?/p>
不僅如此，作為寧德時(shí)代在海外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，松下、LG新能源和三星SDI均倒向了4680電池，各自新建了4680電池的生產(chǎn)線，試圖成為特斯拉的動(dòng)力電池供應(yīng)商。
此外，比亞迪的刀片電池也是麒麟電池的一大勁敵。刀片電池是基于CTP技術(shù)原理研發(fā)的磷酸鐵鋰電池，通過(guò)工藝創(chuàng)新增大了電芯長(zhǎng)度，其體積能量密度提升50%，壽命可達(dá)120萬(wàn)公里，而成本卻減少了30%。
最新數(shù)據(jù)顯示，2022年6月，比亞迪的市占率為18.53%，位列中國(guó)動(dòng)力電池裝車(chē)量第二名。當(dāng)前比亞迪生產(chǎn)的刀片電池幾乎為自家車(chē)型使用，換言之，僅憑比亞迪一家新能源汽車(chē)廠商，刀片電池的裝車(chē)量就占到了中國(guó)市場(chǎng)近兩成的水平。
整體來(lái)看，雖然同為三元鋰電池，但麒麟電池和4680電池的技術(shù)創(chuàng)新側(cè)重點(diǎn)并不相同，而比亞迪則始終堅(jiān)持生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池。
在曹旭看來(lái)，三者對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的理解正是目前動(dòng)力電池技術(shù)“百花齊放”的縮影，“未來(lái)五年內(nèi)，差異化技術(shù)將成為動(dòng)力電池廠商賴(lài)以生存的關(guān)鍵，技術(shù)之戰(zhàn)會(huì)更加深入且激烈?！?/p>
02 第二梯隊(duì)不容小覷
毫無(wú)疑問(wèn)，動(dòng)力電池行業(yè)的技術(shù)暗戰(zhàn)正在逐步升級(jí)。不止是頭部動(dòng)力電池廠商，動(dòng)力電池第二梯隊(duì)也已經(jīng)意識(shí)到，要想改變現(xiàn)有的競(jìng)爭(zhēng)格局，只剩下“技術(shù)創(chuàng)新”一條路可走。
現(xiàn)階段，無(wú)論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，想要實(shí)現(xiàn)大突破比較困難。而動(dòng)力電池第二梯隊(duì)為了彎道超車(chē)，不得不尋求新的技術(shù)突破。
比如在6月28日，廣汽集團(tuán)發(fā)布了基于微晶技術(shù)的新一代超能鐵鋰電池技術(shù)，針對(duì)磷酸鐵鋰電池在快充能力、低溫性能等方面做了改善，其相比目前市面上的磷酸鐵鋰電池的能量密度提升13.5%，體積能量密度提升20%，-20℃低溫容量提升約10%，動(dòng)力電池壽命可達(dá)150萬(wàn)公里以上。
事實(shí)上，廣汽集團(tuán)在動(dòng)力電池的技術(shù)創(chuàng)新上下了不少工夫。2021年3月，廣汽集團(tuán)發(fā)布新一代彈匣電池，首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火；同年4月，其發(fā)布了海綿硅負(fù)極片電池，其核心優(yōu)勢(shì)在于大幅降低了動(dòng)力電池的質(zhì)量和體積。
中創(chuàng)新航、欣旺達(dá)、國(guó)軒高科和蜂巢能源也不遑多讓。
在2021年9月舉辦的“世界新能源汽車(chē)大會(huì)”上，中創(chuàng)新航發(fā)布了One-Stop Bettery，該動(dòng)力電池應(yīng)用了0.22mm超薄殼體技術(shù)、多維殼體成型技術(shù)、多功能復(fù)合封裝技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)重量降低40%、零部件減少25%以及成本降低15%。
作為動(dòng)力電池新貴，欣旺達(dá)一直在奮起直追。6月17日，欣旺達(dá)宣布將與東風(fēng)集團(tuán)、東風(fēng)鴻泰共同投資設(shè)立合資公司，對(duì)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的電芯和模組及其相關(guān)部件進(jìn)行研發(fā)。
此前，在“2022中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇”上，欣旺達(dá)副總裁張耀曾表示：“2022年年底量產(chǎn)的BEV超級(jí)快充電池續(xù)航里程可達(dá)到700km，充電10分鐘續(xù)航可達(dá)到400km，并且不限快充次數(shù)，可做到不起火無(wú)熱蔓延?！?/p>
此外，國(guó)軒高科的JTM技術(shù)以及蜂巢能源的無(wú)鈷電池、短刀電池，雖然也都具備高能量密度、低成本、高性能等核心優(yōu)勢(shì)，但側(cè)重點(diǎn)略有不同。
“當(dāng)前，以欣旺達(dá)、億緯鋰能、弗迪電池為代表的動(dòng)力電池廠商正在抓緊測(cè)試磷酸錳鐵鋰電池，磷酸錳鐵鋰電池具備磷酸鐵鋰電池的絕大部分優(yōu)勢(shì)，而且能量密度更高，幾乎能與三元鋰電池相抗衡，一旦技術(shù)有質(zhì)的突破，將有望帶動(dòng)其市占率提升?！辈苄裣颉柑娇蜕羁萍肌雇嘎?。
盡管動(dòng)力電池第二梯隊(duì)的實(shí)力不容小覷，但技術(shù)創(chuàng)新的背后往往是動(dòng)輒數(shù)百億元的研發(fā)費(fèi)用，對(duì)于毛利率普遍偏低的第二梯隊(duì)而言，負(fù)擔(dān)并不輕松。
「探客深科技」梳理財(cái)報(bào)發(fā)現(xiàn)，寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、億緯鋰能、孚能科技和欣旺達(dá)這5家動(dòng)力電池企業(yè)，在2020年、2021年和2022年一季度的研發(fā)費(fèi)用分別如下圖所示。
其中，第一梯隊(duì)的寧德時(shí)代的累計(jì)研發(fā)費(fèi)用為138.3億元，而處于第二梯隊(duì)的后四者的累計(jì)研發(fā)費(fèi)用相加卻僅為95.5億元，差距極為明顯。
不過(guò)，第二梯隊(duì)并非完全沒(méi)有希望，曹旭認(rèn)為，動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)步步為營(yíng)，針對(duì)多元化場(chǎng)景積極探索新的技術(shù)路線并做出差異化，第二梯隊(duì)仍有彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。
03 固態(tài)電池時(shí)代何時(shí)到來(lái)？
更高的能量密度、更長(zhǎng)的循環(huán)壽命與更高的安全性——這是動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新的終極方向，而作為終極方向的具象化產(chǎn)物，固態(tài)電池被寄予厚望。
今年6月以來(lái)，已有3家固態(tài)電池廠商獲得了巨額融資：6月6日，太藍(lán)新能源宣布完成數(shù)億元A++輪融資；6月8日，輝能科技獲得了由國(guó)新科創(chuàng)投資的數(shù)千萬(wàn)美元融資；6月30日，恩力動(dòng)力宣布獲得超過(guò)2000萬(wàn)美元的A+輪投資。
熱錢(qián)密集涌向固態(tài)電池廠商的背后，是固態(tài)電池賽道擁有廣闊的發(fā)展前景。韓國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNE Research測(cè)算，2025年，中國(guó)固態(tài)電池市場(chǎng)空間有望達(dá)30億元，而2030年有望達(dá)到200億元。
固態(tài)電池的發(fā)展前景甚至吸引來(lái)了處于動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈最上游的鋰礦廠商。
2022年1月，搭載贛鋒固態(tài)電池的東風(fēng)E70示范運(yùn)營(yíng)車(chē)正式向市場(chǎng)投放。根據(jù)贛鋒鋰業(yè)的計(jì)劃，規(guī)劃產(chǎn)能為2GWh的第一代固態(tài)電池生產(chǎn)線將于2022年下半年逐步釋放。
天齊鋰業(yè)也在加碼固態(tài)電池業(yè)務(wù)。2022年5月，天齊鋰業(yè)發(fā)布公告稱(chēng)，計(jì)劃與衛(wèi)藍(lán)新能源共同出資設(shè)立合資公司，以加速半固態(tài)電池及固態(tài)電池的進(jìn)一步商業(yè)化。
2022年6月，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在“2022重慶國(guó)際汽車(chē)展覽會(huì)”上透露，除了半固態(tài)和全固態(tài)電池外，寧德時(shí)代還在研發(fā)凝聚態(tài)電池，2021年發(fā)布的鈉離子電池也將于2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
種種跡象表明，動(dòng)力電池行業(yè)正在通過(guò)固態(tài)電池技術(shù)醞釀一場(chǎng)新的變局。而從整體來(lái)看，固態(tài)電池?fù)碛腥齻€(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：
一是安全性很高，液態(tài)電解質(zhì)熱分解溫度與隔膜融化溫度在160℃以下，而固態(tài)電解質(zhì)熱分解溫度則超過(guò)了500℃，幾乎不存在起火的安全隱患；
二是能量密度顯著提升，固態(tài)電池的能量密度理論值有望突破500Wh/kg；
三是循環(huán)壽命大大提升，固態(tài)電池在充放電過(guò)程中幾乎沒(méi)有鋰離子的消耗，能讓固態(tài)電池的容量在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。
雖然固態(tài)電池?fù)碛兄T多優(yōu)勢(shì)，但時(shí)至今日依舊未能正式應(yīng)用，因其短板和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題很明顯。
“一個(gè)難以突破的技術(shù)問(wèn)題是固體電池的充放電效率很低，且固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝還不成熟、程序復(fù)雜，整體生產(chǎn)成本也過(guò)高。因此，現(xiàn)在談?wù)摰墓虘B(tài)電池實(shí)際上是固液混合或者半固態(tài)電池，距離全固態(tài)電池尚有不小的距離?！辈苄裾f(shuō)。
那么，全固態(tài)電池時(shí)代何時(shí)才能到來(lái)？
目前，一些傳統(tǒng)汽車(chē)廠商已經(jīng)公開(kāi)了全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表：豐田計(jì)劃在2025年前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)；寶馬計(jì)劃在2025年前推出應(yīng)用固態(tài)電池的原型車(chē)；日產(chǎn)計(jì)劃在2028年正式投產(chǎn)全固態(tài)電池。
“全固態(tài)電池時(shí)代和市場(chǎng)需求以及技術(shù)創(chuàng)新是直接相關(guān)的，大概的時(shí)間節(jié)點(diǎn)會(huì)在2025年之后到來(lái)，而在2030年前，只有很少一部分高端電動(dòng)汽車(chē)才會(huì)搭載全固態(tài)電池?！辈苄裣颉柑娇蜕羁萍肌贡硎?。
技術(shù)創(chuàng)新就是生存空間，新一輪技術(shù)革命到來(lái)之時(shí)，將是全球動(dòng)力電池行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局重組之日。在此之前，所有動(dòng)力電池廠商都將被技術(shù)創(chuàng)新裹挾著，被迫前行亦或主動(dòng)退場(chǎng)。
文中人名皆為化名。