電動化轉(zhuǎn)型浪潮中，車企們紛紛開始大手筆建電池廠，設研發(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年關于電動化的投入計劃，僅以下8家營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)，也加強內(nèi)部研究。而相對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)布的美國預計在未來5年內(nèi)投入運營的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，為何紛紛下場建電池廠？

 

2021年，新能源電動車迎來爆發(fā)式增長。世界范圍內(nèi)前10個月新能源車銷量增速實現(xiàn)超預期的132%，達到456萬臺。這也引起了全行業(yè)對電動車核心動力系統(tǒng)——動力電池產(chǎn)能的焦慮。

 

根據(jù)全球新興能源市場調(diào)研機構SNE Research的預測，到2023年，全球電動汽車對動力電池的需求達406GWH，而動力電池供應預計為335 GWH，缺口約18%。到2025年，這一缺口將擴大到約40%。

 

經(jīng)歷了近兩年芯片危機的車企們，面對可能發(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，未來在歐洲、中國、美國都將有大眾的電池廠。2030年前，大眾計劃在歐洲開設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月我國動力電池產(chǎn)量累計188.1GWh。我國是目前動力電池最大的產(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，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)能可達到15萬-18萬組高壓電池系統(tǒng)。在北美，2020年大眾就開始擴建位于美國田納西州查塔努加的工廠。計劃將其建成北美的一個電動汽車中心。

 

大眾的老對手豐田在電池產(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，準備好200 GWh或更多的產(chǎn)能。

 

奔馳于2021年7月發(fā)布的電動化戰(zhàn)略中，表示將在2030年在投資超400億歐元推進電動化轉(zhuǎn)型，雖未詳細介紹電池工廠方面的投資金額，但表示未來5年內(nèi)將攜手合作伙伴建設8個電池工廠，滿足200 GWh電池產(chǎn)能所需。其中4座位于歐洲、其余將在美國和中國。

 

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也在美國規(guī)劃了4家電池廠。日產(chǎn)規(guī)劃中的英國工廠最高產(chǎn)能也將超過35GWH，并由中國電池供應商遠景來負責運營。

 

在建廠方面，從投入到產(chǎn)能再到覆蓋范圍，簡直不要太卷。從車企們公布的信息可見，財大氣粗的豐田、大眾、奔馳等廠商不僅獨資建廠，還向電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游延伸，通過子公司等收購了多處礦產(chǎn)。而營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營。

 

按目前他們公布的電動車銷量目標計算，大眾、豐田、奔馳等主機廠目前規(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。但保守來看，電動汽車的安全性、續(xù)航焦慮、配套設施等一系列問題都影響著電動汽車市場的擴大，電動汽車市場是否真能如預期一般迅速擴大，能否迅速消化正在瘋狂擴張的產(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，當下主流的鋰電池市場上，亞洲占據(jù)了主導地位，中國動力電池產(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)勢的歐美日韓，正在加大對固態(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。一直被認為是下一代電池的發(fā)展方向。豐田相關產(chǎn)品已實現(xiàn)上車試驗，奔馳、寶馬、日產(chǎn)等車企也明確表示正展開相關研究。

 

豐田作為固態(tài)電池領域擁有專利最多的車企，在2020年8月，搭載全固態(tài)電池的豐田電動車已取得牌照，開始行駛實驗。2021年早些時候，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。

 

豐田計劃2025年前其全固態(tài)電池實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，首先搭載在混動車型上。到2030年前，豐田的全固態(tài)電池要實現(xiàn)持續(xù)的、穩(wěn)定量的生產(chǎn)。

 

寶馬則計劃從2022年開始，將100AH固態(tài)電芯用于車規(guī)級標準測試及整車集成，計劃2025年前推出應用固態(tài)電池的原型車。奔馳也計劃2028年實現(xiàn)固態(tài)電池技術規(guī)模應用。大眾也早在2018年，就開始與美國動力電池企業(yè)Quantum Scape成立合資公司開發(fā)固態(tài)電池，預計2023年后量產(chǎn)。

 

然而萬眾期待的固態(tài)電池還有一系列未能克服的技術問題，如固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導率偏低、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差、金屬鋰的可充性問題等導致其短期內(nèi)很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。法國市場研究公司Yole Développement指出，固態(tài)電池應用的關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電性、電池壽命和安全性難以平衡的問題。

 

但無論是自主研發(fā)，還是與電池廠合作，車企紛紛加大關于固態(tài)電池的投入，整體上都為固態(tài)電池的研發(fā)貢獻了更大的力量，讓早日突破技術瓶頸多了一分可能，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間線，足見他們在固態(tài)電池領域的決心。

 

一體化研發(fā) 選用更低成本的材料

 

如果固態(tài)電池是電池的未來方向，那么通過技術創(chuàng)新降低整車成本則是車企關注的另一大方向。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。

 

電動車巨頭特斯拉在2020年的電池日上，公布了CTC（Cell To Chassis）技術。即直接將電芯集成到整車底盤，無需模組和PACK兩個層級，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。近日，一外國網(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，讓外界認為采用新電池結構的Model Y要來了。

 

豐田也希望通過一體化研發(fā)降低成本。豐田表示，對于整車而言，從TOYOTA bZ4X開始，直至2030年，逐漸降低每公里的耗電量，努力達成減少30%的目標。通過對車輛及電池一體化的研發(fā)，希望在2030年前，實現(xiàn)較豐田bZ4X，每輛車電池成本降低50%的目標。

 

雖然CTC并不是整車廠的專利，但CTC技術面臨的維修困難、整車安全性等問題，涉及到底盤、電子電氣架構等方面，整車廠相對更有優(yōu)勢去突破。

 

除了在車身結構上下功夫，寶馬奔馳選擇降低當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，但在電池領域并非后來者。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)項目，2017年開始建立寶馬電池電芯部門。基于現(xiàn)在的鋰電池，寶馬計劃在降低成本上面逐步實現(xiàn)去鈷低鎳。提升性能方面第一步會采用氧化硅/石墨，第二步采用高硅陽極。

 

奔馳選擇與 Sila Nano 等電池創(chuàng)業(yè)公司進行硅基負極技術的探索，硅基負極是當下的行業(yè)熱點，硅基的引入可以使負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，是通過硅基負極技術將電池能量密度提升到 900 Wh/L。

 

電動化浪潮中，在動力電池領域發(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。但無論是從哪種技術下手選擇哪種開發(fā)方式，大方向都是降級成本提升性能。

 

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景，只是這一次車企們哪條路都沒放棄。

 

資源涌入 共同推動產(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“卷”起來。在產(chǎn)能上大眾、豐田、特斯拉等均發(fā)力200GWH目標，在技術上，幾乎都向固態(tài)電池賽道蜂擁而去，同時也不放棄基于現(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、人才推動，整車廠在電池賽道上加大投入，整體上必然會推動動力電池技術的進步和產(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醒兒：

 

一是警惕產(chǎn)能過剩危機。從上述主機廠產(chǎn)能規(guī)劃可見，其5年內(nèi)規(guī)劃產(chǎn)能已超過我國當前一年的產(chǎn)能。而不解決當前電池存在的安全、續(xù)航焦慮甚至是配套設施等問題，電動車市場難以進一步擴大。因此各方面的預測一旦有所偏差，則可能帶來產(chǎn)能的過剩。車企還是應該膽大心細，有意識的控制產(chǎn)能。另一方面，關于未來產(chǎn)能的缺口的預測一部分是基于礦產(chǎn)的不足，如果屆時面臨礦產(chǎn)開采困難的問題，那么無論是主機廠還是電池廠，其工廠產(chǎn)能都會存在一定的浪費。

 

二是合理運用產(chǎn)業(yè)鏈分工，想清楚那些事情親自上陣，哪些交給供應商。汽車行業(yè)是一個典型的上下游分工合作的產(chǎn)業(yè)。主機廠與供應商各有所長，從車企的行動上我們也看到，目前無論在研發(fā)還是生產(chǎn)，各個環(huán)節(jié)均已有車企獨立進入。或許這也是對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廠根據(jù)自身特點選擇適宜的合作方式。畢竟電池行業(yè)也是重資本行業(yè)，車企還需精打細算，思考性價比。

 

但無論如何，電動化轉(zhuǎn)型迫在眉睫，沒有人能置身事外，車企們在電池賽道上良性卷起來，必然能推動產(chǎn)業(yè)鏈的整體進步，給市場提供更加高效、安全、低碳的出行新方式。