文|探客深科技 尹太白
編輯|蛋總
當汽車產(chǎn)業(yè)大步走向新能源時代，動力電池技術的創(chuàng)新到底有多重要？對于新能源汽車廠商而言，其意味著續(xù)航里程的增加并直接左右著一款車型的銷量；對于動力電池廠商而言，其本質(zhì)上是一場殘酷的生存之戰(zhàn)。
當前，新能源汽車的銷量正處于快速爬升期。根據(jù)乘聯(lián)會發(fā)布的全國乘用車市場數(shù)據(jù)，2022年6月，新能源乘用車批發(fā)銷量達57.1萬輛，同比增長141.4%，環(huán)比增長35.3%；新能源乘用車零售銷量達53.2萬輛，同比增長130.8%，環(huán)比增長47.6%。
而動力電池的裝車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，中國以82.43GWh的裝車量占據(jù)了全球54.2%的市場份額，再次穩(wěn)居全球第一名。
中國動力電池裝車量連續(xù)五年問鼎全球第一，技術創(chuàng)新一直是最重要的驅(qū)動因素。
動力電池行業(yè)人士曹旭向「探客深科技」表示，動力電池技術創(chuàng)新大致可以分為兩個方向：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，比如通過改變動力電池結(jié)構(gòu)來提升能量密度和安全性。
“目前動力電池行業(yè)正處于技術井噴期，無論是材料創(chuàng)新還是工藝創(chuàng)新都是多多益善。隨著動力電池技術的快速發(fā)展、成熟以及規(guī)?；瘧茫騽恿﹄姵匦袠I(yè)的競爭格局或?qū)⒚媾R新一輪重組。”曹旭說道。
01 廠商們的技術之戰(zhàn)
當前，通過技術創(chuàng)新降低成本進而搶占市場份額已經(jīng)成為動力電池廠商的普遍共識。進入2022年之后，圍繞動力電池的技術之戰(zhàn)愈演愈烈。
作為動力電池行業(yè)的霸主，寧德時代一直將技術創(chuàng)新視為主要發(fā)展方向。6月23日，寧德時代發(fā)布了全新的麒麟電池，其系統(tǒng)集成度達到了世界最高水平，電池體積利用率突破72%，電池密度達到255Wh/kg，續(xù)航里程達到了1000公里，預計于2023年實現(xiàn)量產(chǎn)。
（圖 / 麒麟電池）
動力電池廠商高度重視技術創(chuàng)新的背后，一方面是新能源汽車市場正不斷擴大規(guī)模，動力電池技術的創(chuàng)新有利于帶來更多的增量市場；另一方面，最先創(chuàng)造出革命性技術的動力電池廠商，將會在新能源浪潮中占據(jù)先機，甚至掌握行業(yè)話語權(quán)。
眾所周知，動力電池決定了新能源汽車的續(xù)航里程，而續(xù)航里程又是影響新能源汽車銷量的重要因素。
現(xiàn)階段，新能源汽車的續(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)，在消費者放棄購買新能源汽車的原因中，對續(xù)航里程不滿意占比高達45.3%。
不過，并非沒有解決續(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力電池。
“事實上，在現(xiàn)有技術體系下搭載高能量密度動力電池可能不是最好的選擇?！辈苄裣颉柑娇蜕羁萍肌菇忉?，“高能量密度動力電池的類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，但同時也會導致動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?！?/p>
目前，動力電池行業(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，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力電池廠商長期以來不得不面對的難題，而技術創(chuàng)新則是解開難題的一把鑰匙。
以寧德時代為例，在2022年3月召開的“2022中國電動汽車百人會論壇”上，寧德時代首席科學家吳凱透露，寧德時代推出了基于第三代CTP技術（Cell To Pack，無電池模組組裝）的麒麟電池，“在相同的化學體系、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>
“麒麟電池算是動力電池發(fā)展史上的一次創(chuàng)新，其肩負著三個使命：一是加固寧德時代的護城河，為其贏得主動權(quán)；二是改變新能源汽車廠商尋求‘二供’‘三供’的局面，用技術創(chuàng)新挽回損失市場；三是在技術同質(zhì)化愈加嚴重的當下，將動力電池行業(yè)從價格戰(zhàn)拉向價值戰(zhàn)的軌道?！辈苄窀嬖V「探客深科技」。
根據(jù)寧德時代披露的各項數(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”活動上，馬斯克發(fā)布了采用無極耳設計和新型硅材料、無鈷技術加持的第三代4680電池，其能量密度高達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，相應成本降低了14%。
不過，4680電池至今仍無法大規(guī)模裝車，其表面原因是4680電池的產(chǎn)能嚴重滯后，截至2022年1月，4680電池的產(chǎn)量已突破100萬塊，但只能裝配1000輛特斯拉Model Y。
至于根本原因，則是4680電池的良品率過低，初期4680電池良品率只有20%左右，經(jīng)數(shù)次技術迭代后，其良品率才提升至70%-80%。目前，4680電池的平均良品率為92%，基本達到了量產(chǎn)標準。
不過，4680電池留給麒麟電池突圍的窗口期并不長久。
在特斯拉2022年一季度財報電話會議上，馬斯克表示：“得克薩斯州工廠未來將會成為世界上最大的電池工廠，預計到2022年年底，4680電池產(chǎn)能就將達到每年100GWh，可滿足130萬輛電動汽車使用?！?/p>
不僅如此，作為寧德時代在海外市場的競爭對手，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力電池供應商。
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技術原理研發(fā)的磷酸鐵鋰電池，通過工藝創(chuàng)新增大了電芯長度，其體積能量密度提升50%，壽命可達120萬公里，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%，位列中國動力電池裝車量第二名。當前比亞迪生產(chǎn)的刀片電池幾乎為自家車型使用，換言之，僅憑比亞迪一家新能源汽車廠商，刀片電池的裝車量就占到了中國市場近兩成的水平。
整體來看，雖然同為三元鋰電池，但麒麟電池和4680電池的技術創(chuàng)新側(cè)重點并不相同，而比亞迪則始終堅持生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池。
在曹旭看來，三者對于技術創(chuàng)新的理解正是目前動力電池技術“百花齊放”的縮影，“未來五年內(nèi)，差異化技術將成為動力電池廠商賴以生存的關鍵，技術之戰(zhàn)會更加深入且激烈?！?/p>
02 第二梯隊不容小覷
毫無疑問，動力電池行業(yè)的技術暗戰(zhàn)正在逐步升級。不止是頭部動力電池廠商，動力電池第二梯隊也已經(jīng)意識到，要想改變現(xiàn)有的競爭格局，只剩下“技術創(chuàng)新”一條路可走。
現(xiàn)階段，無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，其技術發(fā)展已經(jīng)較為成熟，想要實現(xiàn)大突破比較困難。而動力電池第二梯隊為了彎道超車，不得不尋求新的技術突破。
比如在6月28日，廣汽集團發(fā)布了基于微晶技術的新一代超能鐵鋰電池技術，針對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%，動力電池壽命可達150萬公里以上。
事實上，廣汽集團在動力電池的技術創(chuàng)新上下了不少工夫。2021年3月，廣汽集團發(fā)布新一代彈匣電池，首次實現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火；同年4月，其發(fā)布了海綿硅負極片電池，其核心優(yōu)勢在于大幅降低了動力電池的質(zhì)量和體積。
中創(chuàng)新航、欣旺達、國軒高科和蜂巢能源也不遑多讓。
在2021年9月舉辦的“世界新能源汽車大會”上，中創(chuàng)新航發(fā)布了One-Stop Bettery，該動力電池應用了0.22mm超薄殼體技術、多維殼體成型技術、多功能復合封裝技術等，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)重量降低40%、零部件減少25%以及成本降低15%。
作為動力電池新貴，欣旺達一直在奮起直追。6月17日，欣旺達宣布將與東風集團、東風鴻泰共同投資設立合資公司，對動力電池和儲能電池的電芯和模組及其相關部件進行研發(fā)。
此前，在“2022中國電動汽車百人會論壇”上，欣旺達副總裁張耀曾表示：“2022年年底量產(chǎn)的BEV超級快充電池續(xù)航里程可達到700km，充電10分鐘續(xù)航可達到400km，并且不限快充次數(shù)，可做到不起火無熱蔓延。”
此外，國軒高科的JTM技術以及蜂巢能源的無鈷電池、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，但側(cè)重點略有不同。
“當前，以欣旺達、億緯鋰能、弗迪電池為代表的動力電池廠商正在抓緊測試磷酸錳鐵鋰電池，磷酸錳鐵鋰電池具備磷酸鐵鋰電池的絕大部分優(yōu)勢，而且能量密度更高，幾乎能與三元鋰電池相抗衡，一旦技術有質(zhì)的突破，將有望帶動其市占率提升?！辈苄裣颉柑娇蜕羁萍肌雇嘎?。
盡管動力電池第二梯隊的實力不容小覷，但技術創(chuàng)新的背后往往是動輒數(shù)百億元的研發(fā)費用，對于毛利率普遍偏低的第二梯隊而言，負擔并不輕松。
「探客深科技」梳理財報發(fā)現(xiàn)，寧德時代、國軒高科、億緯鋰能、孚能科技和欣旺達這5家動力電池企業(yè)，在2020年、2021年和2022年一季度的研發(fā)費用分別如下圖所示。
其中，第一梯隊的寧德時代的累計研發(fā)費用為138.3億元，而處于第二梯隊的后四者的累計研發(fā)費用相加卻僅為95.5億元，差距極為明顯。
不過，第二梯隊并非完全沒有希望，曹旭認為，動力電池技術創(chuàng)新強調(diào)步步為營，針對多元化場景積極探索新的技術路線并做出差異化，第二梯隊仍有彎道超車的機會。
03 固態(tài)電池時代何時到來？
更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命與更高的安全性——這是動力電池技術創(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，已有3家固態(tài)電池廠商獲得了巨額融資：6月6日，太藍新能源宣布完成數(shù)億元A++輪融資；6月8日，輝能科技獲得了由國新科創(chuàng)投資的數(shù)千萬美元融資；6月30日，恩力動力宣布獲得超過2000萬美元的A+輪投資。
熱錢密集涌向固態(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。韓國市場調(diào)研機構(gòu)SNE Research測算，2025年，中國固態(tài)電池市場空間有望達30億元，而2030年有望達到200億元。
固態(tài)電池的發(fā)展前景甚至吸引來了處于動力電池產(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E70示范運營車正式向市場投放。根據(jù)贛鋒鋰業(yè)的計劃，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。2022年5月，天齊鋰業(yè)發(fā)布公告稱，計劃與衛(wèi)藍新能源共同出資設立合資公司，以加速半固態(tài)電池及固態(tài)電池的進一步商業(yè)化。
2022年6月，寧德時代董事長曾毓群在“2022重慶國際汽車展覽會”上透露，除了半固態(tài)和全固態(tài)電池外，寧德時代還在研發(fā)凝聚態(tài)電池，2021年發(fā)布的鈉離子電池也將于2023年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
種種跡象表明，動力電池行業(yè)正在通過固態(tài)電池技術醞釀一場新的變局。而從整體來看，固態(tài)電池擁有三個方面的優(yōu)勢：
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)電池在充放電過程中幾乎沒有鋰離子的消耗，能讓固態(tài)電池的容量在很長一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定。
雖然固態(tài)電池擁有諸多優(yōu)勢，但時至今日依舊未能正式應用，因其短板和現(xiàn)實問題很明顯。
“一個難以突破的技術問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、程序復雜，整體生產(chǎn)成本也過高。因此，現(xiàn)在談論的固態(tài)電池實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。”曹旭說。
那么，全固態(tài)電池時代何時才能到來？
目前，一些傳統(tǒng)汽車廠商已經(jīng)公開了全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表：豐田計劃在2025年前實現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)；寶馬計劃在2025年前推出應用固態(tài)電池的原型車；日產(chǎn)計劃在2028年正式投產(chǎn)全固態(tài)電池。
“全固態(tài)電池時代和市場需求以及技術創(chuàng)新是直接相關的，大概的時間節(jié)點會在2025年之后到來，而在2030年前，只有很少一部分高端電動汽車才會搭載全固態(tài)電池?！辈苄裣颉柑娇蜕羁萍肌贡硎尽?/p>
技術創(chuàng)新就是生存空間，新一輪技術革命到來之時，將是全球動力電池行業(yè)競爭格局重組之日。在此之前，所有動力電池廠商都將被技術創(chuàng)新裹挾著，被迫前行亦或主動退場。
文中人名皆為化名。