鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:924次 | 2019年10月23日
諾貝爾獎(jiǎng)背后的鋰電池戰(zhàn)爭
鋰電池終獲諾獎(jiǎng)。
10月9日下午,瑞典皇家科學(xué)院宣布將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰?B?古迪納夫(John B.Goodenough)、M?斯坦利?威廷漢(M.Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
上世紀(jì)90年代,鋰離子電池被成功運(yùn)用到手機(jī)中,它正式走進(jìn)人們的生活。如今,它更是大施拳腳,作為電動(dòng)汽車的“心臟”,重新“定義”汽車。
月兒彎彎照九州,幾家歡喜幾家愁。
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰電池的喜訊從瑞典向世界各地?cái)U(kuò)散,全球目光聚焦鋰電池,人們紛紛致敬偉大的科學(xué)家。而在瑞典往南一點(diǎn),有群歐洲人正心事重重。
俗話說,菜無心可活,人無心必死。
當(dāng)汽車“話事人”遭遇缺芯難題時(shí),命運(yùn)又將何去何從呢?
對(duì)于歐洲的車企巨頭們來說,Northvolt的誕生,便是他們邁出的關(guān)鍵一步。
有關(guān)Northvolt這家公司的前世今生,諸君可能不甚熟悉。但說到這家公司創(chuàng)始人的前東家——特斯拉,想必都如雷貫耳吧。
作為歐洲推舉出與CATL、松下、比亞迪和LG化學(xué)等亞洲勢力一較高下的最強(qiáng)種子選手,Northvolt這家瑞典電池企業(yè)可謂含著金鑰匙出生——年紀(jì)雖小,但背景卻著實(shí)驚人。
依托Northvolt這個(gè)平臺(tái),大眾、標(biāo)致及寶馬等一班平日里打得不可開交的歐州傳統(tǒng)造車“話事人”,悉數(shù)登場參與合作。
甚至,他們還愉快地達(dá)成協(xié)議:將共同組建歐洲電池聯(lián)盟,在德國大興電池廠。
明星效應(yīng)下,成績自是斐然。截至目前,該公司到2030年底的訂單總價(jià)值已經(jīng)超過130億美元。
而作為Northvolt背后的投資人之一——大眾扶植這家動(dòng)力電池新星的目的,早可謂“司馬昭之心路人皆知”。
在大幅度提升集團(tuán)的電動(dòng)化攻勢(未來十年推出70款新電動(dòng)車、電動(dòng)車產(chǎn)量達(dá)到2200萬輛)后,大眾集團(tuán)投資電池初創(chuàng)公司、成立動(dòng)力電池研發(fā)生產(chǎn)部門逐一而至。
近日,有知情人士更是透露,大眾集團(tuán)為了在中國汽車市場獲得關(guān)鍵技術(shù),正在探索對(duì)中國零部件供應(yīng)商進(jìn)行潛在投資。目前正在考慮的選項(xiàng)包括收購中國供應(yīng)商的股份或者和中國供應(yīng)商一起建立合資公司。
01
事實(shí)上,動(dòng)力電池供應(yīng)已成為車企電動(dòng)化戰(zhàn)略的“阿克琉斯之踵”。
美國的特斯拉,在2019年上半年的股東大會(huì)上曝出,其電動(dòng)車產(chǎn)能因?yàn)閯?dòng)力電池產(chǎn)能不足而受限,CE0馬斯克不滿松下電池產(chǎn)能供應(yīng)。
中國的電動(dòng)車企,在動(dòng)力電池領(lǐng)域的挑戰(zhàn)則更加嚴(yán)峻??梢院唵蔚母爬椋撼吮葋喌现獾娜魏我患译妱?dòng)車企,要想獲得優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力電池供應(yīng)商,需要接受非常嚴(yán)苛的付款條件,幾乎沒有任何談判地位可言。
大眾集團(tuán)旗下奧迪首款面向市場的純電動(dòng)汽車,也因?yàn)閯?dòng)力電池的供應(yīng)問題,被LG化學(xué)折磨得死去活來,死死卡住了脖子。
2018年9月,奧迪在硅谷腹地舊金山,發(fā)布了e-tron并開始接受預(yù)定。
然而,兩個(gè)月后,奧迪大量生產(chǎn)出來的e-tron仍只能??吭诖蟊娢挥诓剪斎麪柕膫}庫中,原因是LG化學(xué)在波蘭Wroclaw新工廠產(chǎn)出的動(dòng)力電池還達(dá)不到上車所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
那么,怎么提高電池質(zhì)量呢?
LG化學(xué)想了想,嘴里蹦出兩個(gè)字:加錢!
據(jù)《布魯塞爾時(shí)報(bào)》報(bào)道,e-tron先是遭到了LG化學(xué)的一輪10%的漲價(jià)需求。而后,在此基礎(chǔ)之上,LG化學(xué)還在謀求進(jìn)一步漲價(jià)。
因?yàn)閯?dòng)力電池供應(yīng)不足,奧迪e-tron在挪威提車的等待時(shí)間已經(jīng)從2個(gè)月飆升到了6個(gè)月。
與此同時(shí),因?yàn)閯?dòng)力電池的問題,奧迪原計(jì)劃在2019年生產(chǎn)5.5萬輛e-tron也宣布告吹,現(xiàn)已現(xiàn)實(shí)地將生產(chǎn)目標(biāo)下調(diào)為4.5萬輛。
習(xí)慣呼風(fēng)喚雨的車企巨頭們,在動(dòng)力電池供應(yīng)商面前,怎會(huì)如此卑躬屈膝?
一切根源只因——優(yōu)質(zhì)動(dòng)力電池的缺貨正在全球范圍內(nèi)愈演愈烈。
原來,LG化學(xué)在波蘭的動(dòng)力電池制造工廠產(chǎn)能僅有區(qū)區(qū)4GWh,而這已是歐洲范圍內(nèi)唯二的動(dòng)力電池制造工廠(另外一家是已經(jīng)被中國能源企業(yè)遠(yuǎn)景收購了的AESC,其在英國的工廠產(chǎn)能只有2GWh,且專供日產(chǎn)聆風(fēng)和雷諾Zoe)。
為了緩解電池緊缺,大眾亦“陽謀不斷”。
據(jù)electrek報(bào)道,大眾汽有意與SK創(chuàng)新達(dá)成合作,聯(lián)合在美國建設(shè)了一家電池工廠。
而聽到消息的LG頓感遭遇背叛,一度威脅將切斷大眾的電池供應(yīng)。
屋漏偏逢連夜雨。
就在大眾欲改變其電池采購計(jì)劃時(shí),消息人士就指出,大眾的另外一個(gè)動(dòng)力電池供應(yīng)商——三星SDI似乎選擇與其韓國同胞站到同一戰(zhàn)線,密謀大幅縮減對(duì)大眾的電池供應(yīng)。
02
被車企們這般重視的動(dòng)力電池有多重要呢?
可以說,動(dòng)力電池是電動(dòng)車的“心臟”。
以傳統(tǒng)汽車而言,發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟。國內(nèi)外整車廠都有自己的發(fā)動(dòng)機(jī),通過掌握發(fā)動(dòng)機(jī)等核心零部件技術(shù)和生產(chǎn)工藝,從而保證品牌的核心競爭力和利潤。
而對(duì)于電動(dòng)車來說,核心動(dòng)力總成是電池系統(tǒng)+驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)+電控組成的大三電系統(tǒng)。特別是動(dòng)力電池的成本占比最高,超過30%,而且技術(shù)仍在快速迭代。
2018年底國際分析機(jī)構(gòu)瑞士聯(lián)合銀行(UBS)提供報(bào)告顯示,目前電池占電動(dòng)汽車總成本的25-40%,這使它成為迄今為止最昂貴的部件。
有機(jī)構(gòu)預(yù)測,到2025年全球動(dòng)力電池市場將達(dá)到約2500億歐元。
動(dòng)力電池增長潛力巨大,且事關(guān)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定等話語權(quán)權(quán)。然而,此前在要不要自行投資建廠生產(chǎn)電芯的問題上,車企們態(tài)度較為保守。
戴姆勒曾與贏創(chuàng)工業(yè)(Evonik Industries AG)聯(lián)手成立Li-Tec公司,于2010年在卡門茨興建鋰離子電芯制造工廠。
投產(chǎn)后不久,就于2014年11月宣布電芯生產(chǎn)將在2015年末全面停止,而Li-Tec成為戴姆勒的全資子公司,大部分員工并入戴姆勒。
蔡澈在之后的采訪中公開表示:"按照現(xiàn)有技術(shù),戴姆勒無法在鋰離子電芯的自行制造上獲得任何經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。"
另一德國汽車巨頭——寶馬則在首屆“NEXTGen未來峰會(huì)”上,由其首席財(cái)務(wù)官Nicolas Peter公開表示,沒必要每家車企都自己生產(chǎn)電池。
寶馬的理由也簡單,一來電池研發(fā)生產(chǎn)要投入大量資金,本來電動(dòng)車就很難盈利了,再在這上面砸錢沒必要。
二來一旦有了這個(gè)念頭,短時(shí)間內(nèi)又實(shí)現(xiàn)不了自給自足,卻會(huì)讓供應(yīng)商心里不爽,到時(shí)候影響了目前的供應(yīng)鏈,得不償失。
寶馬的話不無道理,去年日產(chǎn)出售了旗下的電池業(yè)務(wù),也是因?yàn)槎嗄陙硗度刖薮蟮遣毁嶅X,還牽扯精力,不如舍棄掉它,專心研發(fā)電動(dòng)車其他技術(shù)。
“造不如買?!本揞^們無奈地給出了最符合現(xiàn)實(shí)的答案。
03
當(dāng)然,這或許也是最優(yōu)選擇。
因?yàn)椋聦?shí)證明動(dòng)力電池并不好造。
2019年4月22日,上海徐匯區(qū)裕德路泰德花苑小區(qū)一輛特斯拉汽車在地下車庫中突然自燃,并且引燃了旁邊多輛豪車,損失慘重。
4月22日下午,西安一輛蔚來ES8在授權(quán)服務(wù)中心維修時(shí)車輛起火。
4月23日,杭州一輛榮威ei6在路上發(fā)生起火燃燒。
6月27日,蔚來公開表示,由于部分車輛存在電池?zé)崾Э睾推鸹痣[患,將召回4803輛ES8電動(dòng)汽車,為它們免費(fèi)更換改進(jìn)后的動(dòng)力電池包,以消除安全隱患。
海恩法則說:每一起嚴(yán)重事故的背后,必然有29次輕微事故、300起未遂先兆,及1000起事故隱患。
頻頻發(fā)生的起火意外,為整個(gè)新能源汽車行業(yè)敲響警鐘,亦讓各界將目光投射于動(dòng)力電池的安全性上。
然而,大量豐富的實(shí)車運(yùn)營經(jīng)驗(yàn),恰好是市場上諸多動(dòng)力電池企業(yè)的短板。
在電動(dòng)汽車迅速增長的大環(huán)境下,電動(dòng)汽車安全事故發(fā)生的背后暴露的是當(dāng)前電池企業(yè)和主機(jī)廠都在追求更高的能量密度以獲得更多的補(bǔ)貼,卻忽視了動(dòng)力電池最根本的安全屬性的問題,而近期頻繁的事故出現(xiàn),理應(yīng)為國內(nèi)追求高速發(fā)展的電動(dòng)汽車行業(yè)敲響警鐘。
動(dòng)力電池對(duì)一個(gè)對(duì)研發(fā)、制造、質(zhì)量控制等各個(gè)環(huán)節(jié)的體系能力要求極高的產(chǎn)業(yè)。從研發(fā)到樣品到最終的SOP,是需要跨越千山萬水的,哪怕是能夠投入到最終的量產(chǎn),對(duì)制造能力的要求也非常高。
動(dòng)力電池的制造,大多是在微米級(jí)的材料上進(jìn)行操作。無論是漿料的攪拌,還是涂抹、壓實(shí),以及后面的剪切,對(duì)工藝能力要求極高,任何一個(gè)環(huán)節(jié)的不一致性,都將影響動(dòng)力電池的性能,或者是良率。
動(dòng)力電池的檢測標(biāo)準(zhǔn)異常嚴(yán)苛。以電池圈20多年的“老司機(jī)”——比亞迪的標(biāo)準(zhǔn)為例,下面這組數(shù)據(jù)或許可以帶來更形象的感知:
1.溫度沖擊測試,以模擬動(dòng)力電池在運(yùn)輸或儲(chǔ)存過程中,反復(fù)暴露在低溫和高溫環(huán)境下的安全性能。
在這個(gè)環(huán)節(jié),電池需要經(jīng)歷“冰火兩重天”極端溫度迅速變化的考驗(yàn):電池包在-40℃——85℃的極限溫度環(huán)境中, 30min內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種極端溫度的轉(zhuǎn)變,且需要在每個(gè)極端環(huán)境中保持至少8h,循環(huán)多次。
試驗(yàn)結(jié)束后電池包無泄漏、著火等現(xiàn)象,且絕緣電阻≥5000Ω/V才算是通過測試,這遠(yuǎn)高于國標(biāo)要求的100Ω/V。
2.擠壓測試,驗(yàn)證要求擠壓力能達(dá)到100KN,這相當(dāng)于一頭大象重量的擠壓,亦或是相當(dāng)于一輛滿載乘客和行李的12米大巴撞擊時(shí)的擠壓。
工程師們?yōu)槊恳粋€(gè)電池包采用了獨(dú)特的防撞設(shè)計(jì),高強(qiáng)度鋁合金托盤及蜂窩結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)邊框保證電池包碰撞和擠壓時(shí)不受破壞,試驗(yàn)結(jié)束后的電池包無著火、爆炸等現(xiàn)象才算是考試合格。
04
對(duì)安全的極度敏感和行業(yè)不確定性的增加,正在讓電池行業(yè)經(jīng)歷慘烈的洗牌。
數(shù)據(jù)顯示,2018年全球動(dòng)力電池出貨量前5家電池企業(yè)的供貨量已經(jīng)攀升至總量的73%,二八效應(yīng)進(jìn)一步凸顯
二八效應(yīng)下,動(dòng)力電池行業(yè)面臨洗牌。
來自中汽協(xié)的最新數(shù)據(jù)顯示,2018年我國動(dòng)力電池規(guī)劃和在建項(xiàng)目較2017年明顯減少,盲目擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目大幅減少。
2018年實(shí)現(xiàn)配套的動(dòng)力電池企業(yè)數(shù)量較2016年減少了一半,同時(shí)排名前10位的企業(yè)市場占比達(dá)到了83%,意味著產(chǎn)業(yè)集中度大幅提升。
國家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華表示,“行業(yè)洗牌已經(jīng)開始了,多數(shù)不知名的企業(yè)會(huì)先倒下。到2020年,所有動(dòng)力電池企業(yè)還能留下20-30家,現(xiàn)階段80%以上的都會(huì)被淘汰。有些自然淘汰,有些被資本捧殺?!?
另外,高企的投入正篩去無數(shù)欲入局者。
動(dòng)力電池作為技術(shù)密集型和資本密集型產(chǎn)業(yè),只有擁有更強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力的龍頭企業(yè)才有可能在險(xiǎn)峻的市場中脫穎而出。
技術(shù)壁壘廣泛存在于產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié),深淺不一。而電池的高成本一直是電動(dòng)汽車價(jià)格高企的重要原因。
在此背景下,通過興建電池工廠,以規(guī)模效應(yīng)縮減和控制電池成本有著決定性的意義。但快速擴(kuò)張產(chǎn)能的動(dòng)力電池行業(yè)面臨著巨大挑戰(zhàn):
高昂的產(chǎn)能擴(kuò)充成本為動(dòng)力電池企業(yè)設(shè)置了極高的資金門檻,動(dòng)輒數(shù)十億的動(dòng)力電池工廠,無形中已篩去無數(shù)欲入局者。
根據(jù)普華永道汽車領(lǐng)域咨詢師估計(jì),為了建造一個(gè)年產(chǎn)能為8千兆瓦時(shí)的電池工廠,預(yù)計(jì)將需要投資8億到10億歐元。
而僅根據(jù)大眾集團(tuán)2025年的電動(dòng)汽車計(jì)劃交付量計(jì)算,所需的電池容量為一年150千兆瓦時(shí),這意味著在歐盟境內(nèi)需要近20座8千兆瓦時(shí)規(guī)模的電池工廠。
對(duì)于任何一家整車廠或零部件廠而言,這都是一筆巨大投入。
在此背景下,去年2月,全球最大的汽車零部件巨頭博世宣布放棄自制動(dòng)力電池的嘗試,退出這個(gè)主機(jī)廠正在瘋狂涌入的“超級(jí)賽道”。
博世給出的“退出”理由是,風(fēng)險(xiǎn)和效益不成正比,全球動(dòng)力電池市場已被東亞新能源勢力所壟斷。
05
以中國為例,數(shù)據(jù)顯示,目前,中國動(dòng)力電池企業(yè)的產(chǎn)能已占全球總產(chǎn)能的70%以上。2018年,全球動(dòng)力電池出貨量前10名的企業(yè)中,中國占據(jù)七席。
“比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)都有著非常強(qiáng)勁的動(dòng)力,技術(shù)層面上也很樂觀。”剛剛獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本科學(xué)家吉野彰曾在一次公開的技術(shù)交流大會(huì)上如此評(píng)價(jià)中國兩家頭部電池企業(yè)。
有越來越多的中國動(dòng)力電池企業(yè)已經(jīng)加入到全球電池供應(yīng)鏈中。
今年2月,寧德時(shí)代宣布與本田合作共同開發(fā)面向純電動(dòng)汽車等的鋰離子電池,并將以截至2027年的長期合約向本田供應(yīng)56GWh的電池。
2018年底,孚能科技與戴姆勒簽訂供貨協(xié)議,供貨期限為2021-2027年。幾乎在同一時(shí)期,億緯鋰能也取得了戴姆勒的長期供貨合同……
最新的重大合作案例則發(fā)生在豐田。
2019年6月7日,豐田汽車在東京舉行發(fā)布會(huì),執(zhí)行副社長寺師茂樹承認(rèn),現(xiàn)階段純電動(dòng)汽車迅猛增長的速度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了豐田在2017年的預(yù)測。
在那一天他宣布,豐田的新能源戰(zhàn)略將全面提速。根據(jù)豐田目前的規(guī)劃,到2025年銷售約550萬輛電動(dòng)汽車,這比豐田在2017年12月之前定下到2030年完成550萬輛電動(dòng)汽車的目標(biāo)提前了整整5年。
這次,豐田拉上了比亞迪。
7月19日,比亞迪與豐田汽車同時(shí)對(duì)外宣布:雙方已達(dá)成合作協(xié)議,將在新能源汽車領(lǐng)域進(jìn)行合作。
雙方合作的內(nèi)容主要有兩點(diǎn):一方面,雙方將聯(lián)合開發(fā)純電動(dòng)汽車,產(chǎn)品包括轎車與低底盤SUV,計(jì)劃于2025年前在中國市場投放;
另一方面,雙方將為上述產(chǎn)品共同開發(fā)所需的動(dòng)力電池。
在雙方聯(lián)合聲明中,豐田對(duì)比亞迪的溢美之詞撲面而來:
在2008年,比亞迪是世界上第一家開始銷售量產(chǎn)版的插電式混合動(dòng)力車型的企業(yè);從2015年開始,把純電和插混加在一起,比亞迪是連續(xù)四年的全球電動(dòng)車銷量冠軍;比亞迪能夠在公司內(nèi)部研發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)車的大部分核心零部件,包括動(dòng)力電池,電機(jī)和功率電子……
一個(gè)日本車企選擇一個(gè)中國車企的零部件,這在傳統(tǒng)汽燃油車時(shí)代,恐怕是不敢想象的。
有別于與國內(nèi)汽車廠商此前“市場換技術(shù)”的合作模式,豐田本次拿出的是“技術(shù)對(duì)等”的整車開發(fā)合作方案(與比亞迪共同開發(fā)純電動(dòng)車和動(dòng)力電池),這種禮遇對(duì)于中國車企來說也極為罕見……
而這一切,來之不易。
1999年,一隊(duì)歐洲汽車工程師代表團(tuán)赴中國考察。
代表團(tuán)的團(tuán)長來自國際著名豪華車品牌——奧迪。他在詳細(xì)了解中國汽車發(fā)展的現(xiàn)狀后,給國務(wù)院寫了一份信,痛陳中國汽車時(shí)弊:
“中國汽車產(chǎn)業(yè)不能再走老路了,引進(jìn)——落后——再引進(jìn)——再落后,中國要有自己的核心技術(shù)。否則,一旦市場形成了,中國汽車就淘汰了,民族工業(yè)就沒了?!?
在他向中國政府的信中,他還專門建議道,“中國汽車產(chǎn)業(yè)要跨越式發(fā)展,新能源汽車是個(gè)切入口,傳統(tǒng)能源汽車技術(shù)中國落后國際先進(jìn)水平20多年,但新能源技術(shù)我們的差距沒有那么大;況且這樣一來,以后有能源危機(jī)了,中國也不怕。”
這位奧迪工程師,名叫萬鋼。不久后,他將成為科技部部長,并親自引領(lǐng)一場席卷全球汽車工業(yè)發(fā)展的新能源浪潮。
三位鋰電科學(xué)家的獲獎(jiǎng),代表了鋰電池領(lǐng)域突破的信號(hào)。
對(duì)于任何國家而言,能源都是永恒的問題。一旦能源的問題得到解決,在物質(zhì)不是特別匱乏的情況下,一切來自于生產(chǎn)資料和生產(chǎn)關(guān)系之間的矛盾都將得到解決。而由此帶來的社會(huì)變革,將是極其恐怖的,甚至將超越前兩次工業(yè)革命對(duì)人類社會(huì)影響的總和。
接下來,全球必然在鋰電池領(lǐng)域加大投入,試圖掌控由鋰電池突破帶來的動(dòng)力革命。
鋰電池,這塊獨(dú)具魅力的“能量魔方”,未來還會(huì)產(chǎn)生怎樣的魅力?