动力电池作为纯电动汽车成本占比最大的一块,一直是整车企业眼前的“肥肉”。获得电池部分的利润,是整车企业“垂涎三尺”、“处心积虑”、“朝思暮想”的事情。
这其中,司马昭之心路人皆知的,当属特斯拉:2020年9月,特斯拉在电池日上正式宣布了电芯生产计划,宣布力争1年后,也就是2021年底,电芯年产能达到10GWh,到2022年使自产电芯的年产能达到100GWh。
但是即使野心如此的特斯拉,也在继续大量外采电芯。
2021年6月28日晚,宁德时代发布公告称,在2020年2月与特斯拉签订的协议的基础上,公司与特斯拉签订协议。协议约定,公司将在2022年1月至2025年12月期间向特斯拉供应锂离子动力电池。
与特斯拉类似的还有大众,大众在Power Day上虽然宣布自产一部分电芯,但同时也与宁德时代、LG 化学、SKI等供应商签下了巨额订单。
一边自研自产,一边还要大量外购,怎么理解?现在看,特斯拉也无法实现电池自产,那车企自产电池这条路还能走得通吗?
1技术路线纷繁,研发投入大
动力电池是典型的资金、技术密集型产业。
据东方财富网数据显示,动力电池产能产能建设成本大约为4亿元/GWh。投资40亿元,建设10GWh的产能,也只能满足2万辆50度电的A级车的需求。从数据上看,动力电池产能建设成本,甚至于要比整车产能建设投入还要大。
除了产线建设的投入,还有研发投入。根据年报显示,2020年,宁德时代的研发投入35．69亿元,占营业收入的7．09% ;国轩高科研发支出6．96亿元,占报营业收入的比重为10．35%。
主流电池企业的研发占比大概都在10%左右,这些钱主要用来做技术研发和储备,这主要是动力电池技术难度大、技术路线多的特点决定的。
(1)技术难度大
电池是技术密集型产品,需要建立在大量研发投入之上,而整车企业一般不具备电化学方面的能力。
研发主要分为基础研发和项目研发。
基础研发指从材料到电芯到系统的基础性研究,尤其在电芯方面需要对原材料的深刻理解;项目研发指针对客户具体项目的匹配开发研究,需要根据客户需求给出方案。 同时电芯和电池制造环节作为连接材料端和应用端的关键环节,需要与上下游持续协同研发,来探索布局新技术,谨防技术进步带来的颠覆式创新,这都需要大量的资金投入。
(2)技术路线多
另一个难点就是技术路线多。
目前市场上的主流技术路线是三元和磷酸铁锂电池。整车对安全和能量密度的追求,促使电池企业不断研发新的技术,目前下一代电池中最有希望的是固态电池,半固态电池有机会率先应用在电动汽车上。同时还有锂空气电池和锂硫电池等技术路线。
7月份,宁德时代还会发布钠离子电池。
这些技术路线中,哪个会是未来5-10年的市场主流?这考验着动力电池企业的技术路线判断能力。
动力电池产能建设成本非常高,一旦技术路线选择失误,企业很可能就此销声匿迹。
在中国电动汽车发展历史上,就出现过一次重要的技术路线转向。 在2009年,刚刚开始推广新能源汽车的时候,磷酸铁锂电池是主要技术路线,由于该技术相对安全、成本低,是车企的主流选择。 2012年起,随着国家补贴政策对电池能量密度要求的不断提升,车企三元电池的需求逐渐上升。2014年下半年开始,宁德时代所引领的三元电池路线开始崛起,主流乘用车企纷纷试水。
2017年开始,连磷酸铁锂的坚实拥趸——比亚迪都大规模转投三元电池。在乘用车领域,三元电池路线大获全胜。 此时,以磷酸铁锂技术为主要路线的电池企业大部分退出了乘用车市场。
然而,随着补贴退出,磷酸铁锂电池卷土重来,在乘用车上的装车占比接近一半。包括特斯拉这样的高端电动车都开始用宁德时代磷酸铁锂电池。与此同时,三元势力仍强,无钴、半固态电池装车的消息也此起彼伏。技术路线如何选择,事关生死。 如果要判断好技术路线,整车企业就要有全面评估不同技术路线的能力,意味着沉重的资本投入和研发投入。这是车企自产电池的一个前提。
2生产高精密,成本难控制
如果掌握了电池技术,能不能造好电池呢? 进入电芯的生产环节,面临的困难也并没有减少。电芯生产环节复杂精细,从搅拌到分条为前段工序,卷绕到注电解液为中段工序,后段工序为化成到包装。
前段工艺涉及极片制造关系到电池核心性能,中段和后段涉及电芯成型和激活检测对电池整体性能同样重要。 动力电池对生产效率和产品一致性要求很高,这需要电池制造各环节的工艺积累提升,以及自动化水平的不断提升才能做到。目前,像宁德时代等企业,已经提出了极限制造的概念,试图将单体失效率从PPM级别向PPB级别跨越,难度之大,可想而知。
整车厂希望电池也能达到车规级的品质水平。但对于新兴的动力电池行业来说,这并不是容易的事。目前,全球那么多动力电池厂,真正跨越到车规级电池供应商之列的,其实并不多。
2020年,英国电池原材料咨询公司——基准矿业情报机构 (Benchmark Mineral Intelligence) 发布报告称,全球只有宁德时代、LG化学、三星SDI、远景AESC和SKI、松下-特斯拉等6家电池制造企业,达到其“全球动力电池一级制造商(Tier 1)”标准。
曾经试图进军电芯领域的欧洲汽车零部件巨头——博世,都对生产电芯打了退堂鼓。2018年2月,博世就宣布放弃自制电芯,转而集中力量做BMS(电池管理技术)和PACK(电池包技术)。博世认为,采购电芯更划算一些,如果坚持自制,竞争不过亚洲的大电芯公司。而且电池技术仍然在快速迭代之中,现在投巨资砸进去,很可能会成为包袱。
