中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電動(dòng)化轉(zhuǎn)型浪潮中，車企們紛紛開始大手筆建電池廠，設(shè)研發(fā)中心、發(fā)力下一代電池，在電池賽道上大手筆投入，花式開“卷”。
下表是豐田大眾等車企近5-10年關(guān)于電動(dòng)化的投入計(jì)劃，僅以下8家營(yíng)收過千億的車企就將投入超2700億美元。其中，大眾、豐田、通用更是明確將在電池方面投入上百億美元。從投資方式上，收入千億以上的車企，都選擇“兩條腿”走路，既與電池廠合作研發(fā)，也加強(qiáng)內(nèi)部研究。而相對(duì)沒有那么闊綽的車企，則選擇與電池廠合作開發(fā)建廠。
建廠擴(kuò)產(chǎn) 自家有電才放心
從歐洲到美洲，車企率先在電池產(chǎn)能方面開“卷”。下表是cleantechnica 發(fā)布的美國(guó)預(yù)計(jì)在未來(lái)5年內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)的13家電池廠。其中有8家是汽車制造商和電池制造商之間的合資企業(yè)，3家是車企的獨(dú)資企業(yè)。此外，在歐洲，大眾、奔馳、特斯拉等車企規(guī)劃的電池上也有近20家。原本位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的車企，為何紛紛下場(chǎng)建電池廠？
2021年，新能源電動(dòng)車迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。世界范圍內(nèi)前10個(gè)月新能源車銷量增速實(shí)現(xiàn)超預(yù)期的132%，達(dá)到456萬(wàn)臺(tái)。這也引起了全行業(yè)對(duì)電動(dòng)車核心動(dòng)力系統(tǒng)——?jiǎng)恿﹄姵禺a(chǎn)能的焦慮。
根據(jù)全球新興能源市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNE Research的預(yù)測(cè)，到2023年，全球電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的需求達(dá)406GWH，而動(dòng)力電池供應(yīng)預(yù)計(jì)為335 GWH，缺口約18%。到2025年，這一缺口將擴(kuò)大到約40%。
經(jīng)歷了近兩年芯片危機(jī)的車企們，面對(duì)可能發(fā)生的電池缺口，紛紛提前布局。
大眾在電池廠布局方面，可謂基建狂魔，未來(lái)在歐洲、中國(guó)、美國(guó)都將有大眾的電池廠。2030年前，大眾計(jì)劃在歐洲開設(shè)6家電池工廠，每家產(chǎn)能40GWh，總規(guī)劃產(chǎn)能為240GWh。240GWH什么概念？2021年1-11月我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)量累計(jì)188.1GWh。我國(guó)是目前動(dòng)力電池最大的產(chǎn)地，而大眾規(guī)劃的在歐洲電池廠產(chǎn)能比我國(guó)目前一年的產(chǎn)能還多，足見大眾在電池產(chǎn)能上的雄心。
在中國(guó)，大眾全資控股的第一家電池系統(tǒng)工廠已于2021年9月開工，初始年產(chǎn)能可達(dá)到15萬(wàn)-18萬(wàn)組高壓電池系統(tǒng)。在北美，2020年大眾就開始擴(kuò)建位于美國(guó)田納西州查塔努加的工廠。計(jì)劃將其建成北美的一個(gè)電動(dòng)汽車中心。
大眾的老對(duì)手豐田在電池產(chǎn)能方面同樣野心勃勃，在2021年9月的電池與碳中和發(fā)布會(huì)上，豐田CTO Masahiko Maeda表示，目前正在考慮180 GWh的電池產(chǎn)能，并根據(jù)BEV的發(fā)展速度，準(zhǔn)備好200 GWh或更多的產(chǎn)能。
奔馳于2021年7月發(fā)布的電動(dòng)化戰(zhàn)略中，表示將在2030年在投資超400億歐元推進(jìn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，雖未詳細(xì)介紹電池工廠方面的投資金額，但表示未來(lái)5年內(nèi)將攜手合作伙伴建設(shè)8個(gè)電池工廠，滿足200 GWh電池產(chǎn)能所需。其中4座位于歐洲、其余將在美國(guó)和中國(guó)。
福特和SKI將投資114億美元新建裝配廠和3家電池廠，其中福特出資70億美元。通用與LG也在美國(guó)規(guī)劃了4家電池廠。日產(chǎn)規(guī)劃中的英國(guó)工廠最高產(chǎn)能也將超過35GWH，并由中國(guó)電池供應(yīng)商遠(yuǎn)景來(lái)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。
在建廠方面，從投入到產(chǎn)能再到覆蓋范圍，簡(jiǎn)直不要太卷。從車企們公布的信息可見，財(cái)大氣粗的豐田、大眾、奔馳等廠商不僅獨(dú)資建廠，還向電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游延伸，通過子公司等收購(gòu)了多處礦產(chǎn)。而營(yíng)收千億以下的車企如沃爾沃、日產(chǎn)則選擇與電廠合作建廠或運(yùn)營(yíng)。
按目前他們公布的電動(dòng)車銷量目標(biāo)計(jì)算，大眾、豐田、奔馳等主機(jī)廠目前規(guī)劃的電池產(chǎn)能，基本能滿足自家至少一半以上的電池需求。但保守來(lái)看，電動(dòng)汽車的安全性、續(xù)航焦慮、配套設(shè)施等一系列問題都影響著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的擴(kuò)大，電動(dòng)汽車市場(chǎng)是否真能如預(yù)期一般迅速擴(kuò)大，能否迅速消化正在瘋狂擴(kuò)張的產(chǎn)能，也將影響著全行業(yè)的健康發(fā)展。
固態(tài)電池 發(fā)力下一代方向
眾所周知，當(dāng)下主流的鋰電池市場(chǎng)上，亞洲占據(jù)了主導(dǎo)地位，中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)能占全世界的50%以上，而直到12月底歐洲電池廠Northvolt才真正開始投產(chǎn)。在鋰電池賽道上已經(jīng)失去先發(fā)優(yōu)勢(shì)的歐美日韓，正在加大對(duì)固態(tài)電池的投入。
固態(tài)電池就是將電解液和隔膜替換為固態(tài)電池質(zhì)，可將能量密度從當(dāng)下鋰電池的300Wh/kg左右提升至500Wh/kg以上，并克服電池穩(wěn)定性差、充電效率低等問題。一直被認(rèn)為是下一代電池的發(fā)展方向。豐田相關(guān)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)上車試驗(yàn)，奔馳、寶馬、日產(chǎn)等車企也明確表示正展開相關(guān)研究。
豐田作為固態(tài)電池領(lǐng)域擁有專利最多的車企，在2020年8月，搭載全固態(tài)電池的豐田電動(dòng)車已取得牌照，開始行駛實(shí)驗(yàn)。2021年早些時(shí)候，豐田宣布在年內(nèi)推出一款“顛覆性的”固態(tài)電池，理論上可以十分鐘從空充到滿，并向搭載它的車輛提供約500km續(xù)航。
豐田計(jì)劃2025年前其全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，首先搭載在混動(dòng)車型上。到2030年前，豐田的全固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)持續(xù)的、穩(wěn)定量的生產(chǎn)。
寶馬則計(jì)劃從2022年開始，將100AH固態(tài)電芯用于車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試及整車集成，計(jì)劃2025年前推出應(yīng)用固態(tài)電池的原型車。奔馳也計(jì)劃2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)規(guī)模應(yīng)用。大眾也早在2018年，就開始與美國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)Quantum Scape成立合資公司開發(fā)固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2023年后量產(chǎn)。
然而萬(wàn)眾期待的固態(tài)電池還有一系列未能克服的技術(shù)問題，如固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差、金屬鋰的可充性問題等導(dǎo)致其短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。法國(guó)市場(chǎng)研究公司Yole Développement指出，固態(tài)電池應(yīng)用的關(guān)鍵是找到合適的電解液材料，而目前所有解決方案都存在離子導(dǎo)電性、電池壽命和安全性難以平衡的問題。
但無(wú)論是自主研發(fā)，還是與電池廠合作，車企紛紛加大關(guān)于固態(tài)電池的投入，整體上都為固態(tài)電池的研發(fā)貢獻(xiàn)了更大的力量，讓早日突破技術(shù)瓶頸多了一分可能，必然有利于全行業(yè)的發(fā)展。而且車企們都給出了明確的時(shí)間線，足見他們?cè)诠虘B(tài)電池領(lǐng)域的決心。
一體化研發(fā) 選用更低成本的材料
如果固態(tài)電池是電池的未來(lái)方向，那么通過技術(shù)創(chuàng)新降低整車成本則是車企關(guān)注的另一大方向。整車廠與傳統(tǒng)電池廠相比最大的優(yōu)勢(shì)就在于，整車廠更便于研發(fā)與自身車型匹配的電池產(chǎn)品。特斯拉、豐田等致力于整車與電池一體化研發(fā)，寶馬、奔馳則通過研發(fā)原材料成本更低的電池逐步降本。
電動(dòng)車巨頭特斯拉在2020年的電池日上，公布了CTC（Cell To Chassis）技術(shù)。即直接將電芯集成到整車底盤，無(wú)需模組和PACK兩個(gè)層級(jí)，提高集成效率，增加續(xù)航里程。其中，電池既是能量件，也是承重件。能大大降低整車重量，符合輕量化的大趨勢(shì)。近日，一外國(guó)網(wǎng)友的航拍圖，偶然發(fā)現(xiàn)了特斯拉德州工廠沒有地板系統(tǒng)的Model Y的車體，讓外界認(rèn)為采用新電池結(jié)構(gòu)的Model Y要來(lái)了。
豐田也希望通過一體化研發(fā)降低成本。豐田表示，對(duì)于整車而言，從TOYOTA bZ4X開始，直至2030年，逐漸降低每公里的耗電量，努力達(dá)成減少30%的目標(biāo)。通過對(duì)車輛及電池一體化的研發(fā)，希望在2030年前，實(shí)現(xiàn)較豐田bZ4X，每輛車電池成本降低50%的目標(biāo)。
雖然CTC并不是整車廠的專利，但CTC技術(shù)面臨的維修困難、整車安全性等問題，涉及到底盤、電子電氣架構(gòu)等方面，整車廠相對(duì)更有優(yōu)勢(shì)去突破。
除了在車身結(jié)構(gòu)上下功夫，寶馬奔馳選擇降低當(dāng)下電池中高成本原材料的比例。寶馬雖然沒有表明大規(guī)模建電池廠的信息傳出，但在電池領(lǐng)域并非后來(lái)者。從2008年開始就致力于鋰電池的研究，2012年就開始建立專門的電池研發(fā)項(xiàng)目，2017年開始建立寶馬電池電芯部門?；诂F(xiàn)在的鋰電池，寶馬計(jì)劃在降低成本上面逐步實(shí)現(xiàn)去鈷低鎳。提升性能方面第一步會(huì)采用氧化硅/石墨，第二步采用高硅陽(yáng)極。
奔馳選擇與 Sila Nano 等電池創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行硅基負(fù)極技術(shù)的探索，硅基負(fù)極是當(dāng)下的行業(yè)熱點(diǎn)，硅基的引入可以使負(fù)極容納更多的鋰離子，從而提升電池的能量密度。奔馳的目標(biāo)，是通過硅基負(fù)極技術(shù)將電池能量密度提升到 900 Wh/L。
電動(dòng)化浪潮中，在動(dòng)力電池領(lǐng)域發(fā)力的各大車企可謂是各顯神通，開發(fā)方式上，也有人選擇自主研發(fā)，有人選擇與電池廠商合作。但無(wú)論是從哪種技術(shù)下手選擇哪種開發(fā)方式，大方向都是降級(jí)成本提升性能。
是固態(tài)電池與改造現(xiàn)有的鋰電池，就像是選擇從更陡的北坡與更緩的南坡爬珠峰，殊途同歸確是不同的難度與風(fēng)景，只是這一次車企們哪條路都沒放棄。
資源涌入 共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
建廠、固態(tài)電池、一體化研發(fā)……在電池這條賽道上，整車廠正圍繞產(chǎn)能和技術(shù)“卷”起來(lái)。在產(chǎn)能上大眾、豐田、特斯拉等均發(fā)力200GWH目標(biāo)，在技術(shù)上，幾乎都向固態(tài)電池賽道蜂擁而去，同時(shí)也不放棄基于現(xiàn)有電池的性能提升。
電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要大量的資本、技術(shù)、人才推動(dòng)，整車廠在電池賽道上加大投入，整體上必然會(huì)推動(dòng)動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)能的提升。但也要給瘋狂布局電池賽道的整車廠們提兩個(gè)醒兒：
一是警惕產(chǎn)能過剩危機(jī)。從上述主機(jī)廠產(chǎn)能規(guī)劃可見，其5年內(nèi)規(guī)劃產(chǎn)能已超過我國(guó)當(dāng)前一年的產(chǎn)能。而不解決當(dāng)前電池存在的安全、續(xù)航焦慮甚至是配套設(shè)施等問題，電動(dòng)車市場(chǎng)難以進(jìn)一步擴(kuò)大。因此各方面的預(yù)測(cè)一旦有所偏差，則可能帶來(lái)產(chǎn)能的過剩。車企還是應(yīng)該膽大心細(xì)，有意識(shí)的控制產(chǎn)能。另一方面，關(guān)于未來(lái)產(chǎn)能的缺口的預(yù)測(cè)一部分是基于礦產(chǎn)的不足，如果屆時(shí)面臨礦產(chǎn)開采困難的問題，那么無(wú)論是主機(jī)廠還是電池廠，其工廠產(chǎn)能都會(huì)存在一定的浪費(fèi)。
二是合理運(yùn)用產(chǎn)業(yè)鏈分工，想清楚那些事情親自上陣，哪些交給供應(yīng)商。汽車行業(yè)是一個(gè)典型的上下游分工合作的產(chǎn)業(yè)。主機(jī)廠與供應(yīng)商各有所長(zhǎng)，從車企的行動(dòng)上我們也看到，目前無(wú)論在研發(fā)還是生產(chǎn)，各個(gè)環(huán)節(jié)均已有車企獨(dú)立進(jìn)入?；蛟S這也是對(duì)哪種合作方式更有效更能降低成本的有益探索，但更多的還是需要主機(jī)廠根據(jù)自身特點(diǎn)選擇適宜的合作方式。畢竟電池行業(yè)也是重資本行業(yè)，車企還需精打細(xì)算，思考性價(jià)比。
但無(wú)論如何，電動(dòng)化轉(zhuǎn)型迫在眉睫，沒有人能置身事外，車企們?cè)陔姵刭惖郎狭夹跃砥饋?lái)，必然能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的整體進(jìn)步，給市場(chǎng)提供更加高效、安全、低碳的出行新方式。
