【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】
北極星儲能網訊:動力電池產業，正處於一個艱難的時刻。
在這樣的艱難中，變化的勢能正在不斷地醞釀，這是一個產業格局即將重構的前夜。
在這樣的一個時刻，魏建軍進來了。
一
2019年11月，常州市以西40公里的金壇區，一座智能車規級動力電池製造工廠僅用一年時間就拔地而起。
在這個佔地達800畝的產業園區，魏建軍將分三期砸下80億元，打造一個總產能達到18GWh的現代動力電池工廠。
工廠的主體和一期4GWh的生產線，已經準備就緒，處於設備調試狀態，將在這個月底進行試生產，於2020年2月進入SOP狀態。
二期8GWh將於2021年1月投產，三期6GWh將於2023年1月投產。
這些產能，將可以滿足36萬輛純電動的動力電池的需求。
臺灣人饒忠儒，是這裡的負責人。
饒忠儒畢業於臺灣輔仁大學，獲化學博士學位。先後在E-One Moli、鋰科股份、波士頓動力等企業從事電池研發和製造工作。在鋰科股份和波士頓動力階段，是相關企業研發和製造的主要負責人。
作為電池領域有著近30年從業經驗的頂尖專家，饒忠儒原本已經打算直接退休的。魏建軍在動力電池領域的決心和真金白銀的投入，再次點燃了饒忠儒的熱情，準備在這個領域大幹一場。
2018年2月，饒忠儒加入蜂巢能源科技，出任副總經理兼CTO。
打動饒忠儒的，不僅是位於金壇的製造工廠，還包括魏建軍此前在在動力電池研發方面堅決地投入。
2016年11月，魏建軍在保定斥巨資打造動力電池研發中心。截止目前，這個研發中心已經有員工2000名，純研發人員1200名，350名外國專家，佔地面積為105.6畝，總投資7億多元。
在這裡，擁有材料實驗室，材料分析中心，固態電池實驗室，電性能實驗室，安全實驗室，正極材料試製線，電芯、模組試製線等齊全的研發佈局。
據饒忠儒透露，保定蜂巢能源科技研發中心，擁有中國第二大、華北地區最大的電性能實驗室，試驗設備投資2億元，擁有6960個電芯通道，456個電芯環境箱體。
上述設備，使得研發人員可以儘可能多地模仿電芯的使用環境，夜以繼日地進行可靠性、耐久性測試。
大規模的試驗設備的投入，能夠更全面和更快速地對電芯性能進行測試，縮短研發週期。這個道理就如汽車的驗證，投入50輛工程試製車和投入500輛工程試製車，效果是完全不一樣的。
這些，都需要真金白銀地投入。
此外，魏建軍投資10億元的無錫研發中心，正在緊鑼密鼓的建設中，也即將投入到使用。
當然了，魏建軍在動力電池領域，擁有更大的雄心壯志。
蜂巢能源科技，計劃在2025年之前，在全球範圍內，建設100GWh的產能。其中，中國的產能規劃為76GWh，歐洲的產能規劃為24GWh。
完成上述產能建設的資本支出將會達到464億元。
這是一個雄心勃勃的計劃，是一個機遇與挑戰並存的計劃。
二
2019年10月，據真鋰研究的數據，動力電池巨頭寧德時代的出貨量達2.08GWh，市佔率為50.76%。
這是一個駭人聽聞的市佔率。
與此同時，一些與寧德時代同一時代的競爭對手，開始黯然離場。
2019年11月13日晚間，昔日的動力電池“巨頭”、曾連續從2015年-2017年佔據中國動力電池出貨量第三名的沃特瑪，以一紙公告的方式謝幕。在公告中，沃特瑪透露，法院已經受理了該公司的破產清算事宜。
此外，2019一季度出貨量排在第五名的比克電池，也開始出現問題。
11月16日，科創板的正極上市企業容百科技發佈公告，比克電池欠該公司的共計21324.19萬元的應收賬款，已經出現逾期。隨後，容百科技在評估了比克電池的生產經營狀況以及還款意願之後，決定對該公司的應收賬款計提了35%的壞賬準備，壞賬金額達5678.35萬元。
11月7日，容百科技就已經預警了比克電池的應收賬款逾期事宜，股價當日下跌9.83%。同一天，當升科技也發佈公告，稱該公司在比克電池處有3.78億元應收賬款，股價當日下跌6.05%。
2019年10月，根據真鋰研究的數據，比克電池出貨量排名已經跌至16位，形勢不容樂觀。
對於整個動力電池產業的從業者而言，都需要直面一個殘酷的現實：產業的淘汰和整合，已經開始向市場上TOP5的玩家蔓延了。
這背後的原因是什麼？
首先，這是由動力電池產業本身的高門檻決定的。其次，中國新能源汽車市場，因受大幅度補貼退坡影響而帶來的暫時性衰退，“凍死”了一些體系能力弱的選手。
2018年2月28日，全球最大的汽車零部件供應商羅伯特-博世對外宣佈，該公司將放棄研發動力電池的電芯。
在解釋原因的時候，該公司指出，要想打造一個有競爭力的電芯業務，他們預計需要投入200億歐元，且難以保證是否能夠成功。
博世認為，寧德時代、松下、比亞迪、LG、三星SDI等企業，已經佔據了有利的市場地位，且這個產業技術路線還在高速的迭代，不確定性太大了。
動力電池，是現代社會中僅次於芯片的高精密製造產業，對製造精度、效率、良率，有著極其嚴苛的標準。
任何一點製造上的瑕疵，都將會影響動力電池，都會導致在一個長達10年的車輛使用週期中，出現性能衰退、安全等難以承受的問題。
這使得動力電池製造商，在研發、製造上的投入，將會變得非常龐大。動力電池產能建設的成本，通常情況下是汽車產能建設成本的2倍左右。
此外，動力電池產業是一個高度講究規模經濟的產業。規模，可以有效攤銷高昂的研發費用、龐大的Capex資本開支，以及在與上游的議價中處於有利的市場地位。
“大塊頭”的從業者，一方面，在爭奪客戶的過程中，更有能力發起價格戰。另一方面，在上游的供應鏈上可以脅迫供應商打壓競品。
新能源汽車市場的下挫，在此時此刻，也加劇了動力電池產業鏈條的經營困局。
受新能源補貼政策大幅退坡影響，從2019年7月起，中國新能源汽車銷量已經連續4個月同比下滑。
受此影響，根據真鋰研究的數據，2019年10月份，中國動力電池整體出貨量僅為4.09GWh，同比下跌了33.19%。
比克的大客戶——眾泰汽車，就是在燃油車和電動車市場的雙重衰退中，經營狀況惡化，難以支付6.2億元應付賬款，拖累了比克。
不僅是比克，車市的下滑將在整個動力電池產業掀起腥風血雨，這條供應鏈上的大多數經營者，將會遭遇營業額斷崖式下跌、應收賬款逾期、降價等諸多挑戰，大幅虧損和現金流斷裂，將會是經營狀況惡化的直接表現。
在市場低谷的時候進入，對於魏建軍的蜂巢能源科技而言，也將帶來額外的挑戰。
當然了，寧德時代依然會利用強勢市場地位，儘可能多地鎖定客戶和市場份額，儘量維持優勢市場地位。
此外，不斷地提升動力電池的性能，也是寧德時代的基本競爭策略。必要的時候，價格戰也許也會是一種策略。
這些都將會持續不斷提抬高動力電池業務的進入門檻。這麼做的結果，會讓很多實力不濟的市場參與者被淘汰出局。
三
蜂巢能源的機會在哪裡呢？
首先，儘管現階段中國新能源汽車市場還在持續下挫中，但絕大多數的產業核心決策者，都不會懷疑電動化是整個汽車產業的未來。
2019年11月15日，大眾汽車集團監事會通過決議，將在未來5年，大幅度追加對汽車科技產業的投入。在一年之前，該公司計劃在2019年-2023年的5年時間裡，投資440億歐元，發展電動車、智能駕駛、數字化和共享出行。調整之後的數字是，從2020年-2024年，將投資600億歐元。電動化的投入，從300億歐元增加到330億歐元。
2019年10月15日，現代汽車集團宣佈，將在未來5年，斥資350億美元，發力電動化和智能駕駛業務。
在此之前，包括豐田、寶馬、戴姆勒等傳統汽車巨頭，均已經決定大幅度提升了推出電動車產品的速度和力度。
電動化的未來，由以下幾點決定：
1、整個電動化供應鏈的性能大幅度提升，成本快速下降。以2019下半年推出的車型為例，Pack能量密度有的已經達到了180Wh/kg，綜合續航里程已經比較輕鬆就可以做到500km，有的甚至可以做到600km。
當然，度電成本還不理想。
2、越來越嚴苛的排放法規，使得燃油車不得不向電動化轉型。尤其是中國的“雙積分政策”和歐洲2030年階段嚴厲的碳排放減排目標，迫使傳統車企面對現實，做出了高速向電動化轉型的抉擇。
3、特斯拉的成功，也使得傳統車企不得不跟進研發智能電動車產品。
在2025年左右，如果電動車銷量的滲透率為25%，約為2500萬輛，則對動力電池的需求將會達到1250GWh。
2018年，根據高工鋰電的數據，全球動力電池的裝機量僅為106GWh，這裡顯然有著巨大的市場增長空間。
其次，在可預計的將來，全球電動車市場優質動力電池供給不足的狀況，還將會持續存在。
在中國市場，超過50%的動力電池供應來自於寧德時代，這樣的局面，對於任何一家車企而言，都是非常恐怖的。
這就意味著，在電動車最核心的零部件的供應上，車企基本上沒有靠譜的Plan B可供選擇。這將導致，車企在採購動力電池事項上，毫無議價權，且在供應安全上，都難以保障。
寧德時代3季度財報顯示，該公司在Q3實現銷售收入125.92億元，但預收款達到了令人震驚的72.12億元，預收款佔營業額的比例為57.3%。我們可以理解為，在整個車市環境下滑，大部分供應商都飽受OEMs拖款困擾的時候，“甲方們”57.3%的採購，都需要預付貨款。
這樣的局面，是不可持續的。
任何一家車企，都會竭盡所能地培養替代供應商。這也是為何，像豐田這樣的巨頭願意與比亞迪合作，採購對方的電池。
最後，動力電池產業的技術迭代還在高速推進，這同樣是新進入者的機會。
對於整個動力電池產業而言，現階段量產版電芯的能量密度才達到260Wh/kg，度電成本還將近1000元。
如果電動車要對燃油車實現徹底的替代，則能量密度需要達到400Wh/kg，度電成本需要降低到600元以內。
這就導致，整個動力電池產業，在技術路線、製程兩大核心方面，都還有很大提升的空間。
尤其是製程，傳統的強勢動力電池製造商，由於在傳統制程技術上投入巨大，將會影響其更新工藝和設備的決心和速度。
當然了，動力電池技術路線的更迭，也將會比較徹底地影響供應鏈體系，以及製程技術，這也是新進入者的巨大的機會。
在這樣的背景下，蜂巢能源擁有兩大可能的突破點：
1、通過在研發和製造上加大投入強度，打造靠譜的產品，成為車企的替代供應商。
2、將當下的創新制程與固態電池技術路線相結合，攻擊競爭對手難以快速更新制程的劣勢，實現超越。
四
對於魏建軍的蜂巢能源而言，第一重要的，是打造出可靠的動力電池產品。
這是他們進入動力電池世界的“入場券”。
動力電池產品的製造，和芯片非常像，研發和製程都是極端重要的。
在研發環節，魏建軍除了延攬最好的專家之外，再給他們配置最好的試驗設備，以提高研發效率。
在驗證環節，通過大幅度增加驗證設備，降低研發週期。這是他在保定蜂巢能源科技研發中心做的事情。
製程是另外一條重要的腿。
饒忠儒認為，國內動力電池在化學體系、材料的應用上，區別不大，但不同的動力電池製造商拿出的產品，在性能、可靠性和穩定性上千差萬別，主要的原因還是在製程上。
饒忠儒說，近些年來，中國車用動力電池的問題此起彼伏，最重要的原因在於，中國動力電池的製程是在消費電池製程的基礎上升級過來的。
消費電池和車規級動力電池，對失效率的要求，差別太大了。
比如，一臺筆記本電腦，裡面會有12顆電池，4串3並，每顆電池容量為2.3Ah-3.2Ah；而一臺純電汽車，單電芯的容量達到100Ah，通常情況下，一個Pack需要100個電芯。
從這個角度而言，一臺汽車的失效率，是一臺筆記本電腦的200倍。如果一臺筆記本電腦的失效率是萬分之一的話，放到汽車上，就會放到2%。這就意味著，製造商每賣出100臺汽車，就有2臺車是需要召回的。這對於任何一個汽車製造商而言，都是不可接受的。
這就使得車規級動力電池製造工廠，在製程管控能力上，缺陷率的控制上，至少要從傳統的4sigma，提升到6sigma。
饒忠儒認為，對於一個動力電池製造工廠，6sigma的缺陷率，僅僅是及格線水平，≤3.4PPM的水平，也意味著每交付一萬輛汽車時，會有3.4輛召回的概率。
常州蜂巢能源的動力電池製造工廠，在饒忠儒看來，是一個真正意義上的車規級動力電池工廠。
他認為，動力電池製造的水平，除了缺陷率控制之外，一致性和穩定性是核心的考核指標。要讓每一顆電芯，在出廠的時候，都能夠如實、一致地達到設計要求，並保持性能的穩定性。
饒忠儒從環境控制、毛刺控制、金屬異物檢出率、電池自放電水平檢出率、製程追溯系統和全過程的SPC控制等幾個方面，闡述了一個合格的車規級動力電池製造工廠與傳統電池製造工廠的區別。
以環境控制為例，每立方英尺的粉塵數量是動力電池製造時的一個核心控制指標，非車規級的粉塵控制標準是每立方英尺10萬顆，車規級至少需要降低一個數量級，只允許1萬顆，在一些核心的製程中，粉塵數量甚至要控制到1千顆級別。
毫無疑問，這樣的空間必須是封閉的，人員、設備、材料的進出，需要嚴格的規定和要求。
以工作人員進入作業區為例，非車規級電池工廠的人員只需要經過一次更衣，但進入車規級工廠，至少需要經過兩次更衣，才能獲准被進入。
在毛刺的控制上，饒忠儒指出，友商的毛刺控制是≤7μm的水平，僅僅是要求不刺穿隔膜的一半即可。但他認為，動力電池在大電流充放電過程中，隔膜的損傷，往往是自放電的罪魁禍首。車規級製程的要求是，不允許毛刺對隔膜造成任何損傷。
在金屬異物的檢測上，傳統工廠只使用一次HIPOT（電壓擊穿）測試，它的問題在於，難以檢測出小於100μm的金屬異物，且不能探測到銅金屬異物。蜂巢能源使用兩次HIPOT檢測，加上AI特徵辨識法，能夠檢測到75μm的金屬異物和銅金屬異物，異物檢出率大幅度提升了50%。
在過程追溯系統上，傳統電池工廠的MES系統，只檢測了1500個信息採集因子。蜂巢能源，對人、機、料、法、環、測、時七個維度的2500個因子進行信息採集，可追溯到單電芯在每個製程的過程數據。
另外一個令饒忠儒感到驕傲的是，AI能力在製程管控中的應用。
蜂巢能源常州工廠，在三個維度上應用AI能力。
第一個維度，是在單工位維度的檢測。比如，利用AI視覺，結合後臺的數據庫，對所有的尺寸進行100%的檢測，確保製造公差在可控範圍內；此外，還包括焊點的檢測和甄別等。
第二個維度，是跨製程領域的應用。比如，當一個電芯在進行HIPOT測試時失效，類神經網絡（Nuro-Network）就會針對這個電芯，對所有制程的所有參數進行定位，來快速定位失效的原因，並給出優化和調整的建議。
第三個維度，將MES上的數據當成一個庫，在庫上建立一些Model（即Knowledge Database），這些Model就已經可以做一些決策支持了；這些Model是基於原來的專家系統，這些專家系統，通過Model來link MES系統的數據，幫助你做出決策，哪些設備該維護了，哪些參數該調整了。
這個架構，可以幫助專家降低尋找最佳化參數的時間。饒忠儒認為，一開始，他們的AI系統不會特別準確，還是需要專家，但經過不斷的數據積累和Deep Learning，系統會越來越可靠，於是工廠就變成了Smart Factory（智慧工廠）。
這個智慧工廠系統，另外一個重大的作用是，當在歐洲、美國等地方製造新工廠時，因為當地沒有這方面的人才儲備，可以迅速地將製造體系複製過去。
饒忠儒說，這也是為何，他們的MES系統需要2500信息採集點。
饒忠儒告訴我，他們的第一批產品的B樣，分別送給了一家歐洲車企和一家造車新勢力做驗證，在與其他兩個競爭對手的PK中，產品性能與可靠性處於領先位置。
“量產的產品，產品品質將會更好。”饒忠儒補充道。
巧合的是，我們在保定蜂巢研發中心和常州蜂巢能源製造工廠參觀時，均遇到了那撥歐洲客戶。
長城電動車，以及長城和寶馬合資的光束汽車，會成為蜂巢能源的基石客戶。
蜂巢能源的第一批產品，將是三元811體系，能量密度約為260Wh/kg，方形，採用疊片工藝。
據饒忠儒透露，蜂巢能源此前引發比較多關注的“四元電池”和“無鈷電池”，在2020年底或2021年初，基本上有希望實現量產。
“四元”主要面向國內，“無鈷”面向歐洲。都將會在蜂巢常州工廠生產。
五
如果僅僅是這樣，蜂巢能源恐怕只能是一個動力電池市場的Plan B。
魏建軍，還有更大的期待。
為此，蜂巢能源還有另外一套破局的打法，那就是固態電池技術路線和高速疊片工藝相結合的競爭策略。
在保定蜂巢能源的研發中心，還有一個佔地面積達3000平米的固態電池研發中心。
在這裡，將進行固態電解質、鋰金屬與富鋰負極、電解質/電極界面研究和固態電池工藝四個方面的技術研發。
這支秘密部隊的研發目標，是要在2023年，實現能量密度為350Wh/kg的固態電池的量產。
當然了，在全球範圍之內研發固態電池的，不僅是蜂巢能源。
蜂巢能源做固態電池的優勢是，疊片工藝。
坦率地說，蜂巢能源第一期產線的疊片工藝，效率只能達到0.6s/pcs（一片0.6s），生產率低於傳統的卷繞工藝。
這是蜂巢在初期需要忍受的效率損失。
當然了，疊片工藝的長遠優勢，異常明顯。一方面，疊片工藝的技術升級成本相對比較低；另一方面，未來高功率的固態電池的製造，只能採用疊片工藝。
目前固態電池有潛力的電解質，硫化物、氧化物都屬於無機電解質，無機物電解質膜較脆容易斷裂，所以疊片工藝是更適合的方向。
疊片工藝的另外一個在產品上的優勢是，阻抗比較低，熱分散性好，卷芯形變量很小。這會使得生產出來的電芯產品，在穩定性上優於競品。
當然了，現階段動力電池產線的產能瓶頸主要還是塗布機的效率。
以蜂巢常州工廠為例，兩臺塗布機的年產能為6.3GWh，一期因為疊片工藝的限制，產能只能做到4GWh。
但是，據饒忠儒介紹，該公司與韓國供應商聯合研發的下一代疊片機將會在2020年中即可投產，這一代疊片機的效率將會提升0.45s/pcs，這就意味著生產效率提升了25%，或者說設備投資降低25%，可節省將近1億元投資。
鑑於蜂巢工廠二期在2021年1月投產，那時候就可以用到第二代疊片機。這也是為何，彼時的產能將可以達到8GWh的核心原因。
此外，饒忠儒透露，他們正在與供應商在聯合開發第三代疊片機，屆時效率將會達到0.25s每片，意味著效率再度提升44%。
這個時候，意味著疊片工藝的製造效率，將超越卷繞工藝。
對於寧德時代，或者其他使用卷繞主要工藝的電芯製造商，屆時要向固態電池技術方向升級時，將會遭遇兩大核心挑戰。
1、需要對現有的製程，進行比較大幅度改造和升級。改造成本將會是一個天文數字。
2、在疊片工藝上沒有積累，在生產效率上處於劣勢。
當然了，據饒忠儒透露，無論是寧德時代、AESC、LG和三星，他們的產品工藝的Roadmap，到2025年時，全部都會轉成疊片。
從這個層面上看，魏建軍的蜂巢能源，將會在製程設備和工藝上，保持一定的領先優勢。
在保定，蜂巢能源有一個專門的設備研發部門，未來會是一個公司。
總結
2019年下半年到2020年上半年，中國新能源汽車市場會是慘淡的。
在這個時間段中，整個動力電池的供應鏈，將會飽受因市場衰退而產生的陣痛。
在激烈的競爭中，一些體系能力差的選手，將會被淘汰出市場，供應鏈的上下游，將會以更快的速度實現整合。
與此同時，像蜂巢能源這樣的“新勢力”也將會殺入到市場。
動力電池產業，將會拉開一個新的競爭時代，從草莽的春秋進入到戰國時代。
在這個時代，每一個參與者，都具備了很強的體系能力，能夠提供優質的產品，在保證安全性、性價比的前提下，高效地推進技術迭代。
這是一種高質量的競爭。也只有這種競爭，才會在真正意義上，促進電動化時代的到來。
蜂巢能源的進入，僅僅是一個開始，是一個動力電池產業變局的開始。
原標題:魏建軍80億動力電池工廠即將投產，“錢”途如何？
全國能源信息平臺聯繫電話：010-65367268，郵箱：[email protected]，地址：北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社
閱讀更多 全國能源信息平臺 的文章
