近日,BMW集团宣布同远景动力达成战略合作:远景动力将从2026年起为宝马新一代车型提供高品质、高安全性和零碳的46毫米直径新型圆柱电池;远景动力还将在美国南卡罗莱纳州建设零碳电池工厂,新工厂的规划产能预计将达到30GWh。
这里存在几个有意思的问题值得探讨——
● 为什么宝马选了之前主要围绕叠片技术的远景动力在美国建立电池工厂?
● 中国电池企业除了在国内抢占红海市场,是否还有其他的破局方法——远景动力在海外拿到订单,为这道题提供了一个新解法。
● 随着进入“产能为王”的时代,动力电池的格局已经变化了,以后竞争靠的是什么呢?
Part 1:宝马的圆柱电池选择
如之前所宣布的那样,宝马从2025年开始在“NEUE KLASSE新世代”车型中使用46系大圆柱电芯。在BMW来看,圆柱的电池重要的好处有——
· 圆柱电池是标准化的,不同电池企业可以兼容和切换;
· 成本目标降低50%;
· 能量密度提升20%,续航里程提升30%;
· SOC 10%-80%的充电时间减少30%;
· 00V和800V可以切换和兼容;
· 高镍材料使得钴减少50%,铜减少40%;
· 圆柱电池的安全性,特别是单电芯失效的故障降级能力,目前和其他类型电池相比具备很大的优势.
我们知道的信息是,在中国和欧洲市场向宁德时代(CATL)、亿纬锂能(EVE Energy)两家合作企业提供超过百亿欧元的电芯生产需求合同。而这次宝马在北美自由贸易区寻找到的电池/电芯合作伙伴是远景动力,这等于直接把宝马之前在北美的电池厂家做了更换——之前BMW在北美主要生产PHEV车辆,PHEV电池是从韩国SDI发到美国去,随着美国新出台的退税规定,在北美建立本土电池供应势在必行。
这一次宝马将对其美国业务投资17亿美元,主要用于斯帕坦堡电动汽车工厂以及电池工厂的建设。远景动力将在南卡罗来纳州建立新的电池工厂,为宝马斯帕坦堡工厂提供第六代圆柱锂离子电池,用于新一代电动汽车。为了逐步占据美国市场,到2030年,宝马集团将在美国生产至少六款纯电动车型,同时也开始全线切入大圆柱电池。
▲ 图1. BMW的北美伙伴
目前BMW在全球各地的电池供应分配如下:
● 方壳电池
2022年预计BMW的纯电动汽车市场规模为24万,主要分为中国、欧洲和美国市场,中国的供应商为CATL,欧洲市场的供应商主要为CATL+SDI,美国这边由SDI供应。另外在欧洲可能加入Northvolt,在中国可能加入亿纬锂能。
● 下一代圆柱电池
中国市场:亿纬锂能+CATL
欧洲市场:亿纬锂能+CATL
美国市场:远景动力
这是目前BMW在全球新能源汽车的动力电池分配情况概览。
▲ 图2. BMW目前的电池分配
根据官方披露的信息,远景动力在美国南卡罗莱纳州建设的零碳电池工厂规划产能将达到30GWh。远景动力将选择经过认证的矿场的钴和锂作为生产新一代电池的原料,并对其进行循环利用。在回收方面,远景动力已与美国Redwood Material公司达成合作,共同打造电池原材料循环利用闭环系统,逐渐提升远景动力在原材上的回收利用率,这也是要符合将来的需求。
那为什么是远景动力呢?为什么之前主要技术方向在软包和叠片技术的远景动力,能接到BMW的业务呢?
Part 2:远景动力的业务差异化和大圆柱电池趋势
从2021年中到2022年,远景动力在海外的业务是非常有针对性的。
· 2021年6月,远景动力与雷诺集团达成5年40GWh至120GWh动力电池战略合作。
· 2021年7月,日产全新一代平台车型选择远景动力电池,其桑德兰工厂将产能扩大到25GWh。
· 2021年底远景动力宣布,其茨城县工厂将从2024年起为日产全新一代电动汽车平台提供最新一代零碳动力电池产品。
· 2022年远景动力在美国扩建基地,宣布在肯塔基州鲍灵格林建造零碳超级电池工厂,规划产能30- 40GWh。
· 2022年3月,德国梅赛德斯-奔驰宣布同远景动力达成战略合作,远景动力将为奔驰EQS和EQE提供动力电池产品。
· 2022年4月,日本第二大汽车制造商本田宣布在日本市场将从远景动力采购电池。
不知不觉,远景动力其实围绕现有的海外基地,在海外进行扩展,已经进入到海外企业的核心业务布局当中。
根据我从行业了解到的情况,目前远景动力在美国和英国的电池极片需要从日本运往当地进行供应,在中国已经实现了从极片、电芯、模组全流程的生产制造。伴随在欧洲和美洲进行业务扩展和产能落地,从极片、电芯、模组等一体化生产进行整体运营将成为必然。
从外媒报道来看,远景动力将重点考虑供应链相关的要求,包括本土化的战略,不管是原材料还是零部件方面都将综合考虑如何实现本土化或者相关本土化的趋向推进,计划在2027年左右实现欧洲供应链本土化。
而在美国2025年新工厂陆续启动后,涉及到包括正极、主材、铝材、铜材这些主材,远景动力将根据IRA政策的实际推行情况,结合战略趋势和自身运营进行逐步地本土化。
上游的供应链端是如此,而产品下游端的回收方面,不管是美洲、欧洲、中国或日本,各自跟上游供应链和下游端回收都能形成本土化闭环结合的效果。
▲ 图3. 远景动力的市场开拓
对于汽车企业而言,选择圆柱电池主要考虑有以下几个点——
● 技术特点-
· 电芯标准化、成组灵活;
· 设备投资低、成组设计难;
· 目前最大的困难是快充设计很难实现4C的要求;
· 电化学体系容纳力强,支持新工艺和新化学体系
在动力电池的生产制造中,圆柱电芯的工艺是最早成熟的,也是标准化程度是最高的。圆柱电芯的卷绕工艺随着自动化程度的逐步提升目前达到了200PPM(200pcs/min)的水平。在制造工艺中,将涂布之后的带状连续极片分切为条状的小极片,也可以提高整个极片物料的利用率,圆柱电芯的物料利用率是最高的。
● 电池安全
· 可以支持电芯失效,故障降级;
· 从热失效来看,圆柱是久经考验的。
由于电芯容量相对较低,热失控释放出来的能量就小,显著增加电池系统的安全性。圆柱电池的空气间隔,也降低了电芯之间的热传递过程,对热失控蔓延有一定的积极正向作用,在这方面有设计的潜力。
▲ 图4. 圆柱电池的判断
因此对于圆柱电池的投入,是下个阶段电池企业必须要认真考虑的。它是一种通用型的标准化电池,可塑性很强。而且从整个应用角度来看,强调企业本身的制造能力、成本控制能力和质量体系。
▲ 图5. 圆柱电池的潜力
开发和制造大圆柱电池,需要企业有多方面的能力——
● 首先是研发能力——对高能量密度的电化学体系有很强的技术能力,包括能量密度、快充能力、性能特性。
● 其次是制造体系,单个圆柱电池在20-30Ah,面向乘用车制造,单车需要1000个左右的电池,100万台车需要10亿个电池,这对于电池制造的精益度要求很高。
● 最后是质量和成本控制,由于数量巨大,电芯的成品率依赖于对成本要求很高的新型制造技术,对于圆柱的制造导入是相对友善的。
▲ 图6.大圆柱电池对电芯企业的要求
以我的理解,远景动力之所以能获得这个合作,在上述几方面的能力确实可以和宁德时代、亿纬锂能有得一拼。如果单看装机量,可能远景动力目前并不出挑,但是论到发展的潜力,确实是一件路遥知马力的事。
而三星SDI和LG能源,在圆柱电池上没有立马拿到长期订单,一方面是之前的投资规模比较大,对于大圆柱的产能方面并没有那么确定,另一方面海外市场也有多元化的需求。对于愿意开拓的电池企业,欧美车企也是给机会的。
在逆全球化已经来临的大背景下,远景动力从十年前在美国实现扎根,并顽强生长起来的企业,靠的是本土化的工程师团队和长达十年的锂电本地化生产/经营/交付的经验。
回头来看其从2021年开始的海外业务爆发,背后是脱胎于日产的整车厂DNA,以及内部来自日本、中国、美国、英国团队这几年整合后迸发的国际协作能力,也使得宝马相信,这家公司未来无论产品开发、工艺制造、量产交付,都是可以信赖的。
Part 3:动力电池行业拼的是什么?谁能脱颖而出?
在中国新能源汽车发展的同时,锂电企业也在野蛮生产。从中国市场我们可以看到——
● 积极的产能增长:中国动力电池供应企业正在经历快速成长,大部分企业都在进行积极的扩张计划,预计产能将进一步提升。
● 未来的市场整合:大规模供应经验不足的二三线电池企业可能会在中期内加剧供求失衡,这可能会引发市场整合汽车企业也在积极筹备进入电池领域,进行垂直整合。
其实中国的锂电行业已经进入红海了。供应过剩将引发市场整合,从工厂的产能利用率来看,中国市场供应过剩的担忧已经出现。预计到2028年,产能过剩将进一步增加,达到2501GWh。由于市场整合,部分企业也有可能兼并重组,技术进步和供大于求将降低动力电池成本。而现在的市场策略在于电池技术进步,而不是扩大产能。动力电池成本的进一步降低,将使电池的可用性扩展。
▲ 图7.中国的锂电行业发展阶段
全球其他区域:
汽车企业在继续扩展电动汽车的产品型谱过程中,动力电池供应短缺进一步加剧,鼓励更多的超级工厂扩张——到2028年,欧洲和北美供应短缺分别为378GWh和284GWh,表明预期短缺的严重性,需要额外的电池制造能力和扩张,以减少供应紧张和缺口。
▲ 图8. 全球的市场
因此我觉得国内每家电池企业在进入现阶段后,如果打法只围绕国内市场,必然产生惨烈的价格战。只有找到自己的位置,才能很好的活下去。
▲ 图9. 未来能活下来的企业
小结:
这次远景动力获得了宝马的大圆柱电池订单(及合作项目),属于意料之外情理之中,同时也让我们看到电池行业的发展已经进入新的阶段。从中国市场竞争,到全球市场竞争,从“快快快”的产能比赛,到综合能力的比拼,其实对于新能源汽车的发展,全球各个国家、各大车企都不想输,同时也不会让一家独大,整体的格局确实会有新的变数。
图|网络及相关截图
作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,著有《汽车电子硬件设计》。