從韓國兩大巨頭推遲三元811進程,來反思中國的動力電池戰略

從韓國兩大巨頭推遲三元811進程,來反思中國的動力電池戰略

幾乎在同一天,韓國的兩家頂級動力電池巨頭被同時打臉。

一家國際媒體率先撕開了LG化學(LG Chem)和SKI(SK Innovation)的遮羞布。這家媒體爆料稱LG化學近日證實,今年公司將只是小規模生產用於電動公交車的NCM 811圓柱形電池;同樣,SKI也證實,將推遲NCM 811動力電池的發佈。

大寫的尷尬,顯露無疑。

就在不到一年前的2017年8月30日,SKI還對外宣佈,已經在韓國工廠開始量產NCM811電池,並將在當年12月供應儲能市場。到2018年第三季度實現規模化供應車企。SKI電池研發中心首席研究員李存河(LeeJon-ha)在接受媒體採訪時宣稱,“SKI的NCM811電池有望使電動車的續航里程延長至500公里。”

李存河提到的在2018年第三季度規模化供應車企的項目,應該就是長期以來金牌合作伙伴起亞汽車的一款入門級純電動SUV Niro EV。在今年年初的CES展上,起亞方面宣稱這款被賦予眾望的Niro EV在WLTP歐盟標準下,裝載64kwh電池的版本續航成績達到450公里,39.2kwh版本達到379公里。而到了7月19日這款車型正式上市,64kwh版本的續航里程從450公里降到了385公里,39.2kwh版本從379公里降到246公里。

SKI當初放出話來,曾信誓旦旦地承諾NCM 811電池量產配套的時間點,如今卻又向後推遲。可憐見起亞這個被坑了的隊友,只能啪啪打臉,掉了牙還只能往肚裡咽。

LG化學的情形和SKI極為類似,今年3月在日內瓦車展上現代汽車展示了一款號稱全球首款搭載NCM811軟包動力電池的Kona EV,續航里程分別為300公里和470公里,對應的電池包容量正好也是39.2kwh和64kwh。

LG和SKI,現代和起亞……眼不眼熟?意不意外?眼見著Kona EV明年年初上市的時間節點一天天迫近,當初吹過的牛大概率被打臉,不知道現代汽車三電系統的研發人員和工程師們,是不是時常都有種想掐死LG化學那幫工程師們的衝動?

另一個韓國鋰電巨頭,三星SDI (Samsung SDI)就非常地“識時務”,其一再宣稱要到2018年,給好基友寶馬的i3和i8匹配的動力電池,才從比能量160~170Wh/kg的NCM333和NCM523,升級到210~230Wh/kg的NCM622方形電池。匹配270~280Wh/kg的NCM 811,至少要到2021年以後說話了。

一位深入三星鋰電池研究機構的內部人士告訴燕十七,“到2020年,三星的方形電池是肯定達不到300Wh/kg的。”臨了還補充了一句:“這個是確定一定和肯定的。”

中國以外,以日韓係為代表的動力電池第一梯隊中,唯一在高鎳三元動力電池方面有些實質性建樹和進展的,就剩下日本的松下電子了。

憑藉多年在消費鋰電池業務所積攢的紮實基礎,將圓柱型技術路線的工藝成熟、一致性高的先天優勢發揮到極致,以及在特斯拉歷代車型Roadster、Model S 、Model X到Model 3上的不斷進化,基本奠定了松下從鈷酸鋰到NCA(鎳鈷鋁),從18650到21700,從250Wh/kg到300Wh/kg一路進化取得的圓柱電池領導者地位。

特別是這一代應用在Model 3上的21700圓柱型電池,通過改良高鎳正極材料和硅碳負極材料的應用,使電池能量密度達到20%的提升,通過減少Pack金屬結構件和導電連接件成本以及降低Pack系統管理難度,在提升了Pack整體能量密度的同時,讓Pack成本降到1元/Wh的水平。

動力電池關乎新能源汽車的成敗,而能量密度則是關乎動力電池成敗的第一要素。針對這一現狀,各國紛紛制訂了相關的電池產業政策目標,期望引領整個行業。現在看中、美、日、韓等國政府或行業組織制訂和提出的2020年目標,基本上都指向300Wh/kg這一數值。

而明眼人都知道,當今全球動力電池江湖上,歐美列國除了手裡還保留著為一些核心專利之外,能打得出來的牌面已經不多了。至少在三元鋰電技術路線主導的這未來8~10年,歐美國家是徹底沒戲了。而無論是在核心技術的儲備,研發人才的興盛,設備工藝的升級以及整個產業鏈條的支撐和下游應用市場的匹配上,中日韓三足鼎立共分天下的定局已成不可逆轉的大勢所趨。

而就在中日韓內部,也依舊存在著從核心技術到設備工藝,從上游材料到下游應用的鄙視鏈。很遺憾,中國處於這條鏈子的最下端。

雖然,靠著全球市場份額過半的新能源汽車市場,中國境內誕生了全球出貨量最大的動力電池生產商,全球動力電池出貨量前十中獨佔7席(沃特瑪倒下後,很有可能是6席)。但我們必須認識到,即使是排在國內第一陣營中的寧德時代和比亞迪,在整個業界也剛剛完成從跟隨者向並跑者的轉型,在涉及到技術、材料、工藝、設備、市場和專利等諸多軟實力上,跟日韓系相比還有不小的差距。

中國的動力電池企業,離全球行業領跑者還差得挺遠。唯一領跑的是規模,這我們心裡都清楚,我們今天的規模優勢是由過去幾年,國家層面的政策保護主義換來的。一個國家政策性快速扶持起一個產業無可厚非,但在缺乏市場競爭溫室中成長起來的苗木,多少有些揠苗助長的意味。

中國本土的動力電池,跟日韓存在的差距主要表現在以下幾個方面:

1. 高鎳三元正極材料的供應

不論是NCM811還是NCA,高鎳三元電池的正極材料的材料性質、工藝製備以及材料供應都屬於全行業的難點。

隨著鎳含量的升高,鋰電池的循環性、安全性和倍率性能迅速惡化。實驗證明,鋰電池容量每提升10%,循環壽命大約會降低20%,充放電倍率降低30~40%,同時電芯會有20%左右的溫升。

國內的正極材料廠商以及電池廠,在解決上述問題的核心技術層面,都與日韓有著一定的差距。

供應上,也是難題。

目前具備成熟製備技術和批量生產能力主要掌握在日本住友、戶田工業、ECOPRO等幾家日韓企業手中,國內高端高鎳三元材料主要依賴進口。國內能夠實現高鎳三元正極材料批量生產的廠家,屈指可數,據說只有當升科技可以實現批量量產,但與電池廠的匹配程度也還需要進一步驗證。

還有松下使用的高鎳NAC正極材料,其供應商日本住友金屬就只給松下一家業內客戶獨供,國內電池廠根本就買不到。

2. 硅碳負極材料的供應

在傳統石墨負極材料中加入硅基材料,能有效提升電池的容量。但是,硅基材料在充放電過程中極易膨脹粉碎,從而影響整個電池的循環壽命和安全性。國內在攻克這方面難題方面的研發,依舊與日韓有所差距。

國外部分企業已經具備了硅碳負極材料的量產能力,如日本信越、日立化成、吳宇化學和美國的安普瑞斯等,且都有著自己的核心技術優勢,硅碳負極在特斯拉Model 3上的使用也已經通過過驗證。而國內負極材料企業在這方面大多處於試驗階段,且在產業化方面動作較慢,國內只有貝特瑞的硅碳材料已有國外批量訂單,其他企業無論是負極材料還是電池企業都還在研發之中。

3. 電解液和隔膜

即使有了高鎳正極和硅碳負極,沒有相匹配的電解液和隔膜,高鎳電池也也依舊造不出來。

一言以蔽之,適合高鎳三元電池路線的電解液和陶瓷隔膜,對於整個國內產業界來說,仍舊似難以逾越的大山一般的難。

4. 工藝設備

動力電池屬於高端製造業,需要極高的製造精度。鋰電池的製造工藝複雜,工序繁多,電池廠必須嚴格把控好每道工序的各個細節,才能達到高一致性。而高鎳NCM811不僅需要全套新的機器設備,對生產工藝流程的把控要求更是高了一個級別。

這就要求電池廠採用更加智能化的設備,提高生產線的自動化水平。而對不起,雖然近幾年中國本土的鋰電設備供應商在單機自動化方面有些進步,但在系統化的自動化生產線設備和電池測試設備上,跟日韓乃至歐美相比,還存著這較大的差距。許多涉及到核心工藝的的自動化設備都是從日本、韓國和歐洲等國進口。

要知道,生產設備上落後,怎麼能在產品上保持先進。

5. 市場

由於起步較早且更具國際化視野,日韓系動力電池企業在跟國際車企巨頭合作時有著先天優勢,至今已經基本鎖定了全球範圍內的絕大多數車企。

例如,松下方面背靠特斯拉這棵大樹,之後又和豐田建立了戰略合作關係。

LG化學和美系、韓系、法系等多個品牌開展合作。配套了諸如雷諾Zoe、雪佛蘭Bolt等全球銷量靠前的主流新能源車型。

三星SDI多年以來專注於同寶馬的深度合作,之後又配套菲亞特、大眾等品牌的若干車型。

反觀國內,除了寧德時代在與國外品牌合作方面取得一些進展之外,其他品牌大多都只是供應本土品牌車企。這既不利於與國際巨頭合作過程中先進技術的研發和吸收,更可能在未來陷入丟失更多市場份額的惡性循環。當日韓系大舉進入中國市場的時候,佔一半以上市場份額的合資車企在丟開股比束縛,以及在實際市場壓力的情況下,想不倒戈都難。

6.專利

舉個例子說明問題。

根據公開資料,三星SDI研發團隊擁有2300名開發人員,其中碩士博士佔比達到39%。截止2015年第一季度,三星SDI申請國內外專利59498項,擁有註冊專利14668項。

對比寧德時代研發人員3628人,截止2016年,擁有境內專利907項,境外專利17項,正在申請的境內和境外專利合計1440項。

中國擁有全球超過一半的新能源汽車產銷量,新能源汽車看動力電池,動力電池看中國,而中國則要看日韓。

但就在今天,日韓的高鎳動力電池技術路線,正經受著挑戰。當技術、工藝和原料來源都處於領先地位的SKI和LG化學尚且啪啪打臉,那麼反觀國內,是不是就更懸了呢。

況且,動力電池不僅僅只有能量密度一個指標,成本、安全性、熱穩定性、循環壽命和功率密度等都是影響其整體性能的關鍵性指標。從原材料到最終應用裝車更是涉及到一條多種礦產、礦產深加工、前驅體、正極材料、負極材料、電解液、隔膜、電芯、模組、Pack、驗證、裝車的全產業鏈。

我們經常片面地追求單一指標,而往往就忽視了系統性。試想,即使製造出了300Wh/kg比能量的動力電池,脫離了上游正負極材料、電解液、隔膜等形成系統化能力,以及下游車企的研發和配套體系,一味地追求單純的能量密度,其實意義並不大。

而反觀日韓電池企業,往往更加重視系統化體系能力的建設。例如,三星SDI 的關聯企業三星物產積極地佈局上游鋰鈷礦產資源,整個龐大的三星集團內系統的軟硬件研發能力、設備製造能力都可以為動力電池部門提供強大助推力;SKI同時又是全球第二大溼法隔膜製造商,隔膜塗布技術獨步天下,熟悉鋰電產業的人士都知道,隔膜是整個鋰電池體系中技術含量最高的原材料,而溼法隔膜正是當前中國欠缺的核心技術。

日韓整個產業鏈中的正負極材料生產商、電解液生產商,以及電芯企業、BMS研發企業、Pack系統企業、鋰電設備企業檢測中心和車企之間都建立了廣泛的協同合作的關係,而反觀國內,幾乎全部各自為戰。

一個鮮明的例子是,國產出產的鋰電池設備單拿出來看,自動化程度基本都可以達到電池廠的要求,但由於系統化集成能力不夠,設備之間難打通,所以電池廠還得從國外進口設備。這就造成中國整個產業鏈條上很大一部分利潤,都被日韓等國的智能設備供應商給賺走了。

再比如,由於電池廠和車企協同能力不足,整車的BOM成本很大一部分來自電池,而電池的後期維護成本也由車企直接承受,造成車企承壓太重,有種給電池廠打工的心態,這就更不利於車企和電池企業展開系統深入的合作。

所以,當跑在前面的人慢下腳步來的時候,跟在後面的人是不是需要也跟著慢下來,反思些許片刻呢。


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