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諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

本文作者:木子 2019-10-11 21:15
導語:鋰電池終獲諾獎。

鋰電池終獲諾獎。

10月9日下午,瑞典皇家科學院宣布將2019年諾貝爾化學獎授予約翰·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域的貢獻。

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

上世紀90年代,鋰離子電池被成功運用到手機中,它正式走進人們的生活。如今,它更是大施拳腳,作為電動汽車的“心臟”,重新“定義”汽車。

月兒彎彎照九州,幾家歡喜幾家愁。

諾貝爾化學獎花落鋰電池的喜訊從瑞典向世界各地擴散,全球目光聚焦鋰電池,人們紛紛致敬偉大的科學家。而在瑞典往南一點,有群歐洲人正心事重重。

俗話說,菜無心可活,人無心必死。

當汽車“話事人”遭遇缺芯難題時,命運又將何去何從呢?

對于歐洲的車企巨頭們來說,Northvolt的誕生,便是他們邁出的關鍵一步。

有關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化學等亞洲勢力一較高下的最強種子選手,Northvolt這家瑞典電池企業可謂含著金鑰匙出生——年紀雖小,但背景卻著實驚人。

依托Northvolt這個平臺,大眾、標致及寶馬等一班平日里打得不可開交的歐州傳統造車“話事人”,悉數登場參與合作。

甚至,他們還愉快地達成協議:將共同組建歐洲電池聯盟,在德國大興電池廠。

明星效應下,成績自是斐然。截至目前,該公司到2030年底的訂單總價值已經超過130億美元。

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

而作為Northvolt背后的投資人之一——大眾扶植這家動力電池新星的目的,早可謂“司馬昭之心路人皆知”。

在大幅度提升集團的電動化攻勢(未來十年推出70款新電動車、電動車產量達到2200萬輛)后,大眾集團投資電池初創公司、成立動力電池研發生產部門逐一而至。近日,有知情人士更是透露,大眾集團為了在中國汽車市場獲得關鍵技術,正在探索對中國零部件供應商進行潛在投資。目前正在考慮的選項包括收購中國供應商的股份或者和中國供應商一起建立合資公司。

事實上,動力電池供應已成為車企電動化戰略的“阿克琉斯之踵”。

美國的特斯拉,在2019年上半年的股東大會上曝出,其電動車產能因為動力電池產能不足而受限,CEO馬斯克不滿松下電池產能供應。

中國的電動車企,在動力電池領域的挑戰則更加嚴峻。可以簡單的概括為:除了比亞迪之外的任何一家電動車企,要想獲得優質的動力電池供應商,需要接受非常嚴苛的付款條件,幾乎沒有任何談判地位可言。

大眾集團旗下奧迪首款面向市場的純電動汽車,也因為動力電池的供應問題,被LG化學折磨得死去活來,死死卡住了脖子。

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

2018年9月,奧迪在硅谷腹地舊金山,發布了e-tron并開始接受預定。

然而,兩個月后,奧迪大量生產出來的e-tron仍只能停靠在大眾位于布魯塞爾的倉庫中,原因是LG化學在波蘭Wroclaw新工廠產出的動力電池還達不到上車所需的質量標準。

那么,怎么提高電池質量呢?

LG化學想了想,嘴里蹦出兩個字:加錢!

據《布魯塞爾時報》報道,e-tron先是遭到了LG化學的一輪10%的漲價需求。而后,在此基礎之上,LG化學還在謀求進一步漲價。

因為動力電池供應不足,奧迪e-tron在挪威提車的等待時間已經從2個月飆升到了6個月。

與此同時,因為動力電池的問題,奧迪原計劃在2019年生產5.5萬輛e-tron也宣布告吹,現已現實地將生產目標下調為4.5萬輛。

習慣呼風喚雨的車企巨頭們,在動力電池供應商面前,怎會如此卑躬屈膝?

一切根源只因——優質動力電池的缺貨正在全球范圍內愈演愈烈。原來,LG化學在波蘭的動力電池制造工廠產能僅有區區4GWh,而這已是歐洲范圍內唯二的動力電池制造工廠(另外一家是已經被中國能源企業遠景收購了的AESC,其在英國的工廠產能只有2GWh,且專供日產聆風和雷諾Zoe)。

為了緩解電池緊缺,大眾亦“陽謀不斷”。

據electrek報道,大眾汽有意與SK創新達成合作,聯合在美國建設了一家電池工廠。

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。

屋漏偏逢連夜雨。

就在大眾欲改變其電池采購計劃時,消息人士就指出,大眾的另外一個動力電池供應商——三星SDI似乎選擇與其韓國同胞站到同一戰線,密謀大幅縮減對大眾的電池供應。

被車企們這般重視的動力電池有多重要呢?

可以說,動力電池是電動車的“心臟”。

以傳統汽車而言,發動機是汽車的心臟。國內外整車廠都有自己的發動機,通過掌握發動機等核心零部件技術和生產工藝,從而保證品牌的核心競爭力和利潤。

而對于電動車來說,核心動力總成是電池系統+驅動系統+電控組成的大三電系統。特別是動力電池的成本占比最高,超過30%,而且技術仍在快速迭代。

2018年底國際分析機構瑞士聯合銀行(UBS)提供報告顯示,目前電池占電動汽車總成本的25-40%,這使它成為迄今為止最昂貴的部件。

有機構預測,到2025年全球動力電池市場將達到約2500億歐元。

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

動力電池增長潛力巨大,且事關行業技術標準制定等話語權權。然而,此前在要不要自行投資建廠生產電芯的問題上,車企們態度較為保守。

戴姆勒曾與贏創工業(Evonik Industries AG)聯手成立Li-Tec公司,于2010年在卡門茨興建鋰離子電芯制造工廠。投產后不久,就于2014年11月宣布電芯生產將在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:

"按照現有技術,戴姆勒無法在鋰離子電芯的自行制造上獲得任何經濟上的優勢。"

另一德國汽車巨頭——寶馬則在首屆“NEXTGen未來峰會”上,由其首席財務官Nicolas Peter公開表示,沒必要每家車企都自己生產電池。

寶馬的理由也簡單,一來電池研發生產要投入大量資金,本來電動車就很難盈利了,再在這上面砸錢沒必要。二來一旦有了這個念頭,短時間內又實現不了自給自足,卻會讓供應商心里不爽,到時候影響了目前的供應鏈,得不償失。

寶馬的話不無道理,去年日產出售了旗下的電池業務,也是因為多年來投入巨大但是不賺錢,還牽扯精力,不如舍棄掉它,專心研發電動車其他技術。

“造不如買。”巨頭們無奈地給出了最符合現實的答案。

當然,這或許也是最優選擇。

因為,事實證明動力電池并不好造。

2019年4月22日,上海徐匯區裕德路泰德花苑小區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在授權服務中心維修時車輛起火。

4月23日,杭州一輛榮威ei6在路上發生起火燃燒。

6月27日,蔚來公開表示,由于部分車輛存在電池熱失控和起火隱患,將召回4803輛ES8電動汽車,為它們免費更換改進后的動力電池包,以消除安全隱患。

海恩法則說:

每一起嚴重事故的背后,

必然有29次輕微事故、300起未遂先兆,及1000起事故隱患。

頻頻發生的起火意外,為整個新能源汽車行業敲響警鐘,亦讓各界將目光投射于動力電池的安全性上。

然而,大量豐富的實車運營經驗,恰好是市場上諸多動力電池企業的短板。

在電動汽車迅速增長的大環境下,電動汽車安全事故發生的背后暴露的是當前電池企業和主機廠都在追求更高的能量密度以獲得更多的補貼,卻忽視了動力電池最根本的安全屬性的問題,而近期頻繁的事故出現,理應為國內追求高速發展的電動汽車行業敲響警鐘。

動力電池對一個對研發、制造、質量控制等各個環節的體系能力要求極高的產業。從研發到樣品到最終的SOP,是需要跨越千山萬水的,哪怕是能夠投入到最終的量產,對制造能力的要求也非常高。

動力電池的制造,大多是在微米級的材料上進行操作。無論是漿料的攪拌,還是涂抹、壓實,以及后面的剪切,對工藝能力要求極高,任何一個環節的不一致性,都將影響動力電池的性能,或者是良率。

動力電池的檢測標準異常嚴苛。以電池圈20多年的“老司機”——比亞迪的標準為例,下面這組數據或許可以帶來更形象的感知:

溫度沖擊測試,以模擬動力電池在運輸或儲存過程中,反復暴露在低溫和高溫環境下的安全性能。

在這個環節,電池需要經歷“冰火兩重天”極端溫度迅速變化的考驗:電池包在-40℃~85℃的極限溫度環境中, 30min內實現兩種極端溫度的轉變,且需要在每個極端環境中保持至少8h,循環多次。試驗結束后電池包無泄漏、著火等現象,且絕緣電阻≥5000Ω/V才算是通過測試,這遠高于國標要求的100Ω/V。

擠壓測試,驗證要求擠壓力能達到100KN,這相當于一頭大象重量的擠壓,亦或是相當于一輛滿載乘客和行李的12米大巴撞擊時的擠壓。

工程師們為每一個電池包采用了獨特的防撞設計,高強度鋁合金托盤及蜂窩結構的加強邊框保證電池包碰撞和擠壓時不受破壞,試驗結束后的電池包無著火、爆炸等現象才算是考試合格。

對安全的極度敏感和行業不確定性的增加,正在讓電池行業經歷慘烈的洗牌。

數據顯示,2018年全球動力電池出貨量前5家電池企業的供貨量已經攀升至總量的73%,二八效應進一步凸顯。

二八效應下,動力電池行業面臨洗牌。來自中汽協的最新數據顯示,2018年我國動力電池規劃和在建項目較2017年明顯減少,盲目擴產項目大幅減少。2018年實現配套的動力電池企業數量較2016年減少了一半,同時排名前10位的企業市場占比達到了83%,意味著產業集中度大幅提升。

國家科技成果轉化基金新能源汽車創業投資子基金合伙人兼總裁方建華表示,“行業洗牌已經開始了,多數不知名的企業會先倒下。到2020年,所有動力電池企業還能留下20-30家,現階段80%以上的都會被淘汰。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欲入局者。

動力電池作為技術密集型和資本密集型產業,只有擁有更強大技術實力的龍頭企業才有可能在險峻的市場中脫穎而出。

技術壁壘廣泛存在于產業鏈各個環節,深淺不一。而電池的高成本一直是電動汽車價格高企的重要原因。

在此背景下,通過興建電池工廠,以規模效應縮減和控制電池成本有著決定性的意義。但快速擴張產能的動力電池行業面臨著巨大挑戰:高昂的產能擴充成本為動力電池企業設置了極高的資金門檻,動輒數十億的動力電池工廠,無形中已篩去無數欲入局者。

根據普華永道汽車領域咨詢師估計,為了建造一個年產能為8千兆瓦時的電池工廠,預計將需要投資8億到10億歐元。而僅根據大眾集團2025年的電動汽車計劃交付量計算,所需的電池容量為一年150千兆瓦時,這意味著在歐盟境內需要近20座8千兆瓦時規模的電池工廠。

對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力電池的嘗試,退出這個主機廠正在瘋狂涌入的“超級賽道”。

博世給出的“退出”理由是,風險和效益不成正比,全球動力電池市場已被東亞新能源勢力所壟斷。

以中國為例,數據顯示,目前,中國動力電池企業的產能已占全球總產能的70%以上。2018年,全球動力電池出貨量前10名的企業中,中國占據七席。

“比亞迪、寧德時代等企業都有著非常強勁的動力,技術層面上也很樂觀。”剛剛獲得諾貝爾化學獎的日本科學家吉野彰曾在一次公開的技術交流大會上如此評價中國兩家頭部電池企業。

有越來越多的中國動力電池企業已經加入到全球電池供應鏈中。今年2月,寧德時代宣布與本田合作共同開發面向純電動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56GWh的電池。2018年底,孚能科技與戴姆勒簽訂供貨協議,供貨期限為2021-2027年。幾乎在同一時期,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生在豐田。

2019年6月7日,豐田汽車在東京舉行發布會,執行副社長寺師茂樹承認,現階段純電動汽車迅猛增長的速度,已經遠遠超出了豐田在2017年的預測。

在那一天他宣布,豐田的新能源戰略將全面提速。根據豐田目前的規劃,到2025年銷售約550萬輛電動汽車,這比豐田在2017年12月之前定下到2030年完成550萬輛電動汽車的目標提前了整整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對外宣布:雙方已達成合作協議,將在新能源汽車領域進行合作。

雙方合作的內容主要有兩點:一方面,雙方將聯合開發純電動汽車,產品包括轎車與低底盤SUV,計劃于2025年前在中國市場投放;

另一方面,雙方將為上述產品共同開發所需的動力電池。

在雙方聯合聲明中,豐田對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版的插電式混合動力車型的企業;從2015年開始,把純電和插混加在一起,比亞迪是連續四年的全球電動車銷量冠軍;比亞迪能夠在公司內部研發和生產電動車的大部分核心零部件,包括動力電池,電機和功率電子……

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

一個日本車企選擇一個中國車企的零部件,這在傳統汽燃油車時代,恐怕是不敢想象的。

有別于與國內汽車廠商此前“市場換技術”的合作模式,豐田本次拿出的是“技術對等”的整車開發合作方案(與比亞迪共同開發純電動車和動力電池),這種禮遇對于中國車企來說也極為罕見。。

而這一切,來之不易。

1999年,一隊歐洲汽車工程師代表團赴中國考察。

代表團的團長來自國際著名豪華車品牌——奧迪。他在詳細了解中國汽車發展的現狀后,給國務院寫了一份信,痛陳中國汽車時弊:

“中國汽車產業不能再走老路了,引進——落后——再引進——再落后,中國要有自己的核心技術。否則,一旦市場形成了,中國汽車就淘汰了,民族工業就沒了。”

在他向中國政府的信中,他還專門建議道,“中國汽車產業要跨越式發展,新能源汽車是個切入口,傳統能源汽車技術中國落后國際先進水平20多年,但新能源技術我們的差距沒有那么大;況且這樣一來,以后有能源危機了,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,并親自引領一場席卷全球汽車工業發展的新能源浪潮。

諾貝爾獎背后的鋰電池迷局:博世退出 大眾加碼

三位鋰電科學家的獲獎,代表了鋰電池領域突破的信號。

對于任何國家而言,能源都是永恒的問題。一旦能源的問題得到解決,在物質不是特別匱乏的情況下,一切來自于生產資料和生產關系之間的矛盾都將得到解決。而由此帶來的社會變革,將是極其恐怖的,甚至將超越前兩次工業革命對人類社會影響的總和。

接下來,全球必然在鋰電池領域加大投入,試圖掌控由鋰電池突破帶來的動力革命。

鋰電池,這塊獨具魅力的“能量魔方”,未來還會產生怎樣的魅力?

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