芯耀
190
全球汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出非常清晰的趨勢，越來越多的車企加速下場自研、自產(chǎn)電池。
全球新能源汽車市場滲透率的高歌猛進，一方面給予車企擁抱電動化的信心與動力；但另一方面，受制于當前對核心部件——動力電池在供給、價格和技術等方面的掌控能力，車企被迫開始與其供應商展開戰(zhàn)略角力。
在汽車產(chǎn)業(yè)百年發(fā)展中，車企似乎還未曾面臨過像當下一樣的局面，因為某一類供應商而感到如此的焦慮不安。
前不久，比亞迪汽車高調(diào)宣布全面停產(chǎn)燃油車，進一步激發(fā)了車企的普遍擔憂：如果全面電動化已如歷史車輪一般快速駛來、不可避免，電池是不是一顆必須摘取的明珠？
01、全球車企的新戰(zhàn)略：自研自產(chǎn)、掌控電池
在3月22日德國柏林工廠的開工儀式上，美國特斯拉公司CEO馬斯克預計，電池將在2-3年內(nèi)成為阻礙特斯拉發(fā)展的“限制因素”。對于如何緩解電池“焦慮”，馬斯克早就給出了特斯拉的解決方案，通過自研及自產(chǎn)，部署作為核心環(huán)節(jié)-動力電池的“主動權”。
面向長期，特斯拉年電池產(chǎn)能(含儲能)需求將超過1000GWh，馬斯克的思路是采用自產(chǎn)和外部供應商兩種方式實現(xiàn)。
1月初，特斯拉位于加利福尼亞州弗里蒙特的試點工廠生產(chǎn)出了第100萬塊4680電池，按照規(guī)劃，首批搭載4680電池的Model Y車型將于3月底開始交付。
由特斯拉首創(chuàng)的4680電池的規(guī)?；慨a(chǎn)，意味著其在自研自產(chǎn)電池進程上又邁出關鍵一步，這讓其已經(jīng)完整掌握了包括材料體系、型號規(guī)格、工程制造等電池核心環(huán)節(jié)的自主權。
在電動化領域“破釜沉舟”的德國大眾，同樣也已經(jīng)在電池自研自產(chǎn)的路上加速向前。
去年3月，大眾在首屆Power Day上，釋放了包括Unified cell（標準電芯）、電池成本下降50%、CTC技術、材料創(chuàng)新、電池需求量等一系列電池規(guī)劃的消息。
為保障電池供應，大眾規(guī)劃與合作伙伴攜手在歐洲建設6座電池工廠。首座工廠與瑞典Northvolt合作，規(guī)劃年產(chǎn)能 40GWh。同時，大眾位于薩爾茨吉特的電池工廠將于2025年開始生產(chǎn)標準電芯，規(guī)劃年產(chǎn)能也達到了40GWh。
大眾動力電池長期規(guī)劃：80% from self-owned or dependent cell maker，20% other suppliers
可以看出，大眾的策略與特斯拉類似，一方面通過推出標準來掌控電池開發(fā)的主動權，另一方面則通過與合作伙伴共同建設電池工廠來保證供應鏈環(huán)節(jié)的穩(wěn)定與可控。
將視野投向國內(nèi)，同樣能看到車企在自研電池進程上快馬加鞭。
3月10日，廣汽埃安自研動力電池試制線開建，該項目覆蓋了從漿料制備到電池Pack完整的電池全流程生產(chǎn)工序以及材料研發(fā)、理化測試、電性能等實驗室，預計2022年底正式投入運營。據(jù)悉，廣汽埃安自研的海綿硅負極片電池等就將在此條試制線實現(xiàn)自主生產(chǎn)。
在廣汽埃安背后，廣汽集團已宣布在電池和電芯的自主研發(fā)上加大投入，其內(nèi)部孵化出的巨灣技研，產(chǎn)業(yè)基地將在2023年全面建成投產(chǎn)，主要從事超級快充電芯、下一代新型儲能器件及Pack集成系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。
全球汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出非常清晰的趨勢，越來越多的車企加速下場自研、自產(chǎn)電池。這既包括特斯拉、大眾、奔馳、寶馬、通用這樣的國際車企，也包括長城、吉利、廣汽等國內(nèi)車企。
02、電池供應荒、電車零利潤：自研自產(chǎn)電池，車企長期最優(yōu)戰(zhàn)略
高工鋰電認為，車企紛紛下場涉足電池研發(fā)及制造，背后的“不得已”與“主動性”因素在于：
一是從價值鏈層面來看，動力電池占據(jù)了電動汽車超過35%以上的成本，這要高于傳統(tǒng)燃油車的動力系統(tǒng)占比。
與此同時，相對于傳統(tǒng)燃油車，電動汽車最大的變化在于核心部件的成本和技術集成度大幅提升，這打破了傳統(tǒng)Tier1、Tier2的供應體系結構，倒逼車企必須要跨鏈掌握包括動力電池、智能駕駛等環(huán)節(jié)的主動權。
二是從技術產(chǎn)品層面來看，動力電池與整車性能高度相關，車企要開發(fā)出更具競爭力的車型產(chǎn)品，并保持持續(xù)領先，就必須深度參與到電池的前期研發(fā)、規(guī)格定義以及標準主導中，只有開展車輛和電池協(xié)同設計，才能做到車型的精益開發(fā)，也只有這樣，才能開發(fā)出更具差異化競爭力的車型產(chǎn)品，從而確保車企在電動化賽道市場角力中的競爭力。
高工鋰電認為，無論是特斯拉主導的圓柱4680電池，還是大眾主導的方形Unified cell、通用主導的Ultium Cells，某種意義上都是要搶占對于車用動力電池的標準主導權。從而既確保自身產(chǎn)品的差異化競爭力，同時也能搶占汽車價值鏈中的定義權和主導權。
三是從供給層面來看，電動汽車“電池荒”正在全球范圍蔓延，車企想獲得穩(wěn)定可靠的電池供應，就必然要提升供應鏈的把控力與話語權。
根據(jù)GGII預測，全球動力電池的出貨量將在2025年達到1TWh。而從目前供給側的情況看，已有產(chǎn)能仍存較大缺口，使得市場供給一直處于賣方市場，車企在該領域短期還處于較為被動的角色。
在此背景下，車企除了強化外部供應商的多元化，自己涉足電池同樣也是降低供應鏈風險的重要途徑。
03、自研自產(chǎn)大愿景，電池研發(fā)新“鴻溝”
盡管已經(jīng)意識到掌握電池環(huán)節(jié)主導權的重要性與緊迫性，但對于大部分國內(nèi)外車企而言，要快速構建動力電池的研發(fā)能力，依然面臨著不小的挑戰(zhàn)。
與車企目前所處的機械機構和電氣結構不同，電池作為能量轉換器件其技術分屬電化學領域，這意味著，現(xiàn)有整車廠具備的資源、經(jīng)驗以及研發(fā)體系，與設計制造電池所需的技術和人才結構并不匹配。
從電池領域目前的實際情況來看，動力電池研發(fā)體系的構建與能力搭建，需要長期積累，同時，電池制造屬于重資產(chǎn)投入，對于車企而言，不僅僅在研發(fā)環(huán)節(jié)需要進行大量的投入，同時也要在制造、工藝等環(huán)節(jié)開展積累。按照現(xiàn)有的方式，無論是在人力、財力還是在時間的投入上都非常大，根本無法跟上電動化所需的節(jié)奏。
當前全球頭部的動力電池企業(yè)，技術起步幾乎都始于消費電池領域，時間積累長達10多年。在研發(fā)投入上，企業(yè)的研發(fā)人員數(shù)量接近萬人，占員工總數(shù)近三分之一，每年研發(fā)費用最高的超過50億元人民幣。
在此背景下，通過復制傳統(tǒng)電池企業(yè)的老思路和舊方法去組建電池研發(fā)能力，對于車企而言顯然并不現(xiàn)實。
車企沒有時間和機會像電池企業(yè)起步時從0到1一步步試錯沉淀，也不可能立即組建上萬人的電池研發(fā)團隊。
對于這樣的新進者而言，要想快速、高效、低成本的建立其自身的研發(fā)能力，補足電池環(huán)節(jié)短板，就必須導入更為前瞻且高效的跨越式技術來實現(xiàn)追趕。
04、抓住電池研發(fā)技術代際革新機遇，擴大“后發(fā)者”優(yōu)勢
導入先進工具、快速獲得電芯企業(yè)在過去10年試錯得到的技術經(jīng)驗，這是車企進入電池領域的一個重要的共識，也是大部分車企正在采用的具體技術路徑。
車企涉足電池研發(fā)領域處于這樣的技術發(fā)展大背景下：經(jīng)過十幾年的積累，電池研發(fā)目前正在從“實驗試錯”向仿真驅(qū)動的“正向設計”進行迭代，通過采用先進的仿真設計工具，實現(xiàn)電池研發(fā)效率的大幅躍升，已經(jīng)是可以實現(xiàn)的事實。
在這一過程中涌現(xiàn)出的電池先進研發(fā)技術供應商，迎來了這一“電池研發(fā)技術代際革新”的歷史機遇。
在3月27日召開的中國電動汽車百人會論壇動力電池分論壇上，清華大學車輛與運載學院李哲副教授發(fā)表了題為《動力電池的先進設計技術與研發(fā)模式變革》的主題演講，其中明確提出電池研發(fā)技術分為三代，即：
目前仍占主流的第一代技術-實驗試錯，正在逐漸被廣泛采納的第二代技術-仿真驅(qū)動正向設計，以及已取得早期突破性進展的第三代技術-智能化全自動所取代。在未來的3-8年內(nèi)，通過兩代先進方法和技術的躍升，電池研發(fā)的效率有望被提升10-100倍。
這份報告擊中了多家國內(nèi)、外車企的現(xiàn)階段迫切需求、產(chǎn)生了一系列重要反響。而一家電池設計技術與軟件供應商易來科得的CEO陳新虹博士告訴高工鋰電，從去年開始與該公司接觸和開展合作的客戶，很多都是整車企業(yè)或儲能電站主機廠。一些車企已購買了電芯試制線或投資了小型電池廠，還有的在設立電池研發(fā)部門將近10年后終于下決心自研自產(chǎn)電芯。易來科得正在幫助這些企業(yè)快速具備自研自產(chǎn)電芯的核心能力，建立電動化長期戰(zhàn)略下的核心技術錨點。
高工鋰電了解到，作為一家具備自主知識產(chǎn)權的中國企業(yè)，易來科得的電池開發(fā)平臺正在幫助車企實現(xiàn)電池的快速高效研發(fā)。
對于車企而言，在電池研發(fā)環(huán)節(jié)的訴求主要有三個，一是快速建立電池開發(fā)的完整流程，二是在近乎零基礎的情況下建立電池研發(fā)的核心知識庫并形成良性積累，三是如何用最優(yōu)化的人才投入，建立起電池研發(fā)和創(chuàng)新的能力。
借助易來科得的仿真設計平臺，車企可以通過已經(jīng)固化下來的標準化研發(fā)流程，結合自身的差異化特點，快速建立先進的研發(fā)流程和體系。
易來科得的仿真平臺，覆蓋了電芯設計及開發(fā)的完整流程，從產(chǎn)品規(guī)劃、指標輸入及分解、需求梳理、快速計算，到物料衡算、性能仿真、試生產(chǎn)，再到方案定型、電芯認證、量產(chǎn)?；诖?，可以快速幫助車企梳理和建立研發(fā)流程，實現(xiàn)新型號電池開發(fā)，持續(xù)積累核心知識并規(guī)范期間所涉及的管理規(guī)程。
要建立快速的研發(fā)能力，大前提是具備對于電池材料、工藝的積累，對于車企而言，僅靠自身摸索，不僅難度大，而且周期長。
易來科得的工具平臺，就可以為車企提供完整的核心知識庫，幫助車企在電池研發(fā)時掌握已有的成熟資源。標準化的熱力學參數(shù)庫、動力學參數(shù)庫、老化參數(shù)庫等，可以充分為電芯設計賦能，幫助車企快速有效建立電芯設計研發(fā)的能力。
與目前業(yè)界的其它工具不同，易來科得的電芯仿真工具平臺具備高精度的電化學機理模型和專用求解器，可以精準地反應電池真實的物理化學狀態(tài)，破解設計基因，準確預測電池性能。
借助易來科得的仿真設計工具，從正負極、電解液、隔膜等關鍵材料的配方選擇、到工藝參數(shù)的選擇與設定，都可以通過仿真進行虛擬驗證和迭代，支持企業(yè)快速完成產(chǎn)品的開發(fā)。在研發(fā)周期上，能將原本8到36個月的研發(fā)周期大大縮短至幾個月甚至幾周。
與此同時，通過平臺化＋數(shù)字化的賦能，可以讓車企在電池研發(fā)中打破傳統(tǒng)電池的人海戰(zhàn)術，更為可行的同時也大幅降低了整體投入。
高工了解到，多家國內(nèi)車企正在與易來科得展開合作，采用這套數(shù)字化研發(fā)平臺建立電池研發(fā)能力。
以吉利汽車和易來科得的合作為例，根據(jù)雙方達成的協(xié)議，易來科得將向吉利汽車提供從具體型號設計到數(shù)字化平臺建設的整體解決方案。該解決方案利用易來科得在“電池仿真正向設計”和“智能尋優(yōu)”領域的核心技術，幫助整車企業(yè)在獲得所需高性能電芯方案的同時，建立包括流程、系統(tǒng)和人才在內(nèi)的自主研發(fā)能力。易來科得的數(shù)字化平臺，不僅提供設計、電化學-熱-壽命性能仿真、快充分析和裝車性能等應用工具，還將為吉利汽車建設自有的材料、工藝、測試對比等知識庫。
點擊查看《深化電芯研發(fā)合作，保障整車電動戰(zhàn)略，吉利汽車與易來科得啟動合作》
另外，在全自動智能化設計的第三代技術上，易來科得也在前瞻行動。由易來科得發(fā)起的動力電池產(chǎn)業(yè)首次無人化、自動化、智能化大規(guī)模型號設計實驗，正在挑戰(zhàn)研發(fā)效率極限。包括蜂巢能源在內(nèi)的多家企業(yè)，已經(jīng)與易來科得達成了相關合作意向，面向下一代智能化技術展開新的探索。
結語
面向未來十年，對于車企而言，掌握動力電池技術環(huán)節(jié)的主動權異常關鍵，這將決定其在產(chǎn)業(yè)鏈中扮演怎樣的角色。這意味著，尋求領先技術的企業(yè)，可通過數(shù)字化、智能化的平臺來獲得跨越式技術加持，助力其實現(xiàn)戰(zhàn)略目標。
碳中和目標下，全球交通與能源領域正在發(fā)生著深刻的變革，動力電池是這場變革的中心，面向新的產(chǎn)業(yè)周期，車企在動力電池領域的布局還將繼續(xù)加大，以易來科得為代表的中國科技企業(yè)，將依托自身的解決方案，賦能國內(nèi)外車企構建其在核心部件領域的“主動權”。
聲明：本文章屬高工鋰電原創(chuàng)（微信號：weixin-gg-lb），轉載請注明出處。
