芯耀
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全球汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出非常清晰的趨勢(shì)，越來(lái)越多的車企加速下場(chǎng)自研、自產(chǎn)電池。
全球新能源汽車市場(chǎng)滲透率的高歌猛進(jìn)，一方面給予車企擁抱電動(dòng)化的信心與動(dòng)力；但另一方面，受制于當(dāng)前對(duì)核心部件——動(dòng)力電池在供給、價(jià)格和技術(shù)等方面的掌控能力，車企被迫開(kāi)始與其供應(yīng)商展開(kāi)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(guò)像當(dāng)下一樣的局面，因?yàn)槟骋活惞?yīng)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(jìn)一步激發(fā)了車企的普遍擔(dān)憂：如果全面電動(dòng)化已如歷史車輪一般快速駛來(lái)、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(guó)柏林工廠的開(kāi)工儀式上，美國(guó)特斯拉公司CEO馬斯克預(yù)計(jì)，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(duì)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(guò)自研及自產(chǎn)，部署作為核心環(huán)節(jié)-動(dòng)力電池的“主動(dòng)權(quán)”。
面向長(zhǎng)期，特斯拉年電池產(chǎn)能(含儲(chǔ)能)需求將超過(guò)1000GWh，馬斯克的思路是采用自產(chǎn)和外部供應(yīng)商兩種方式實(shí)現(xiàn)。
1月初，特斯拉位于加利福尼亞州弗里蒙特的試點(diǎn)工廠生產(chǎn)出了第100萬(wàn)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(kāi)始交付。
由特斯拉首創(chuàng)的4680電池的規(guī)模化量產(chǎn)，意味著其在自研自產(chǎn)電池進(jìn)程上又邁出關(guān)鍵一步，這讓其已經(jīng)完整掌握了包括材料體系、型號(hào)規(guī)格、工程制造等電池核心環(huán)節(jié)的自主權(quán)。
在電動(dòng)化領(lǐng)域“破釜沉舟”的德國(guó)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(biāo)準(zhǔn)電芯）、電池成本下降50%、CTC技術(shù)、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(yīng)，大眾規(guī)劃與合作伙伴攜手在歐洲建設(shè)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(shí)，大眾位于薩爾茨吉特的電池工廠將于2025年開(kāi)始生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電芯，規(guī)劃年產(chǎn)能也達(dá)到了40GWh。
大眾動(dòng)力電池長(zhǎng)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(guò)推出標(biāo)準(zhǔn)來(lái)掌控電池開(kāi)發(fā)的主動(dòng)權(quán)，另一方面則通過(guò)與合作伙伴共同建設(shè)電池工廠來(lái)保證供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的穩(wěn)定與可控。
將視野投向國(guó)內(nèi)，同樣能看到車企在自研電池進(jìn)程上快馬加鞭。
3月10日，廣汽埃安自研動(dòng)力電池試制線開(kāi)建，該項(xiàng)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(cè)試、電性能等實(shí)驗(yàn)室，預(yù)計(jì)2022年底正式投入運(yùn)營(yíng)。據(jù)悉，廣汽埃安自研的海綿硅負(fù)極片電池等就將在此條試制線實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。
在廣汽埃安背后，廣汽集團(tuán)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(jí)快充電芯、下一代新型儲(chǔ)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(shì)，越來(lái)越多的車企加速下場(chǎng)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(guó)際車企，也包括長(zhǎng)城、吉利、廣汽等國(guó)內(nèi)車企。
02、電池供應(yīng)荒、電車零利潤(rùn)：自研自產(chǎn)電池，車企長(zhǎng)期最優(yōu)戰(zhàn)略
高工鋰電認(rèn)為，車企紛紛下場(chǎng)涉足電池研發(fā)及制造，背后的“不得已”與“主動(dòng)性”因素在于：
一是從價(jià)值鏈層面來(lái)看，動(dòng)力電池占據(jù)了電動(dòng)汽車超過(guò)35%以上的成本，這要高于傳統(tǒng)燃油車的動(dòng)力系統(tǒng)占比。
與此同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車，電動(dòng)汽車最大的變化在于核心部件的成本和技術(shù)集成度大幅提升，這打破了傳統(tǒng)Tier1、Tier2的供應(yīng)體系結(jié)構(gòu)，倒逼車企必須要跨鏈掌握包括動(dòng)力電池、智能駕駛等環(huán)節(jié)的主動(dòng)權(quán)。
二是從技術(shù)產(chǎn)品層面來(lái)看，動(dòng)力電池與整車性能高度相關(guān)，車企要開(kāi)發(fā)出更具競(jìng)爭(zhēng)力的車型產(chǎn)品，并保持持續(xù)領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)中，只有開(kāi)展車輛和電池協(xié)同設(shè)計(jì)，才能做到車型的精益開(kāi)發(fā)，也只有這樣，才能開(kāi)發(fā)出更具差異化競(jìng)爭(zhēng)力的車型產(chǎn)品，從而確保車企在電動(dòng)化賽道市場(chǎng)角力中的競(jìng)爭(zhēng)力。
高工鋰電認(rèn)為，無(wú)論是特斯拉主導(dǎo)的圓柱4680電池，還是大眾主導(dǎo)的方形Unified cell、通用主導(dǎo)的Ultium Cells，某種意義上都是要搶占對(duì)于車用動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)權(quán)。從而既確保自身產(chǎn)品的差異化競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也能搶占汽車價(jià)值鏈中的定義權(quán)和主導(dǎo)權(quán)。
三是從供給層面來(lái)看，電動(dòng)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(yīng)，就必然要提升供應(yīng)鏈的把控力與話語(yǔ)權(quán)。
根據(jù)GGII預(yù)測(cè)，全球動(dòng)力電池的出貨量將在2025年達(dá)到1TWh。而從目前供給側(cè)的情況看，已有產(chǎn)能仍存較大缺口，使得市場(chǎng)供給一直處于賣方市場(chǎng)，車企在該領(lǐng)域短期還處于較為被動(dòng)的角色。
在此背景下，車企除了強(qiáng)化外部供應(yīng)商的多元化，自己涉足電池同樣也是降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)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(shí)到掌握電池環(huán)節(jié)主導(dǎo)權(quán)的重要性與緊迫性，但對(duì)于大部分國(guó)內(nèi)外車企而言，要快速構(gòu)建動(dòng)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(jī)械機(jī)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)不同，電池作為能量轉(zhuǎn)換器件其技術(shù)分屬電化學(xué)領(lǐng)域，這意味著，現(xiàn)有整車廠具備的資源、經(jīng)驗(yàn)以及研發(fā)體系，與設(shè)計(jì)制造電池所需的技術(shù)和人才結(jié)構(gòu)并不匹配。
從電池領(lǐng)域目前的實(shí)際情況來(lái)看，動(dòng)力電池研發(fā)體系的構(gòu)建與能力搭建，需要長(zhǎng)期積累，同時(shí)，電池制造屬于重資產(chǎn)投入，對(duì)于車企而言，不僅僅在研發(fā)環(huán)節(jié)需要進(jìn)行大量的投入，同時(shí)也要在制造、工藝等環(huán)節(jié)開(kāi)展積累。按照現(xiàn)有的方式，無(wú)論是在人力、財(cái)力還是在時(shí)間的投入上都非常大，根本無(wú)法跟上電動(dòng)化所需的節(jié)奏。
當(dāng)前全球頭部的動(dòng)力電池企業(yè)，技術(shù)起步幾乎都始于消費(fèi)電池領(lǐng)域，時(shí)間積累長(zhǎng)達(dá)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(wàn)人，占員工總數(shù)近三分之一，每年研發(fā)費(fèi)用最高的超過(guò)50億元人民幣。
在此背景下，通過(guò)復(fù)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(duì)于車企而言顯然并不現(xiàn)實(shí)。
車企沒(méi)有時(shí)間和機(jī)會(huì)像電池企業(yè)起步時(shí)從0到1一步步試錯(cuò)沉淀，也不可能立即組建上萬(wàn)人的電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
對(duì)于這樣的新進(jìn)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(bǔ)足電池環(huán)節(jié)短板，就必須導(dǎo)入更為前瞻且高效的跨越式技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)追趕。
04、抓住電池研發(fā)技術(shù)代際革新機(jī)遇，擴(kuò)大“后發(fā)者”優(yōu)勢(shì)
導(dǎo)入先進(jìn)工具、快速獲得電芯企業(yè)在過(guò)去10年試錯(cuò)得到的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，這是車企進(jìn)入電池領(lǐng)域的一個(gè)重要的共識(shí)，也是大部分車企正在采用的具體技術(shù)路徑。
車企涉足電池研發(fā)領(lǐng)域處于這樣的技術(shù)發(fā)展大背景下：經(jīng)過(guò)十幾年的積累，電池研發(fā)目前正在從“實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)”向仿真驅(qū)動(dòng)的“正向設(shè)計(jì)”進(jìn)行迭代，通過(guò)采用先進(jìn)的仿真設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)電池研發(fā)效率的大幅躍升，已經(jīng)是可以實(shí)現(xiàn)的事實(shí)。
在這一過(guò)程中涌現(xiàn)出的電池先進(jìn)研發(fā)技術(shù)供應(yīng)商，迎來(lái)了這一“電池研發(fā)技術(shù)代際革新”的歷史機(jī)遇。
在3月27日召開(kāi)的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇動(dòng)力電池分論壇上，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院李哲副教授發(fā)表了題為《動(dòng)力電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)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(shù)分為三代，即：
目前仍占主流的第一代技術(shù)-實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)，正在逐漸被廣泛采納的第二代技術(shù)-仿真驅(qū)動(dòng)正向設(shè)計(jì)，以及已取得早期突破性進(jìn)展的第三代技術(shù)-智能化全自動(dòng)所取代。在未來(lái)的3-8年內(nèi)，通過(guò)兩代先進(jìn)方法和技術(shù)的躍升，電池研發(fā)的效率有望被提升10-100倍。
這份報(bào)告擊中了多家國(guó)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(shè)計(jì)技術(shù)與軟件供應(yīng)商易來(lái)科得的CEO陳新虹博士告訴高工鋰電，從去年開(kāi)始與該公司接觸和開(kāi)展合作的客戶，很多都是整車企業(yè)或儲(chǔ)能電站主機(jī)廠。一些車企已購(gòu)買了電芯試制線或投資了小型電池廠，還有的在設(shè)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(lái)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(dòng)化長(zhǎng)期戰(zhàn)略下的核心技術(shù)錨點(diǎn)。
高工鋰電了解到，作為一家具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)企業(yè)，易來(lái)科得的電池開(kāi)發(fā)平臺(tái)正在幫助車企實(shí)現(xiàn)電池的快速高效研發(fā)。
對(duì)于車企而言，在電池研發(fā)環(huán)節(jié)的訴求主要有三個(gè)，一是快速建立電池開(kāi)發(fā)的完整流程，二是在近乎零基礎(chǔ)的情況下建立電池研發(fā)的核心知識(shí)庫(kù)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(lái)科得的仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)，車企可以通過(guò)已經(jīng)固化下來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)流程，結(jié)合自身的差異化特點(diǎn)，快速建立先進(jìn)的研發(fā)流程和體系。
易來(lái)科得的仿真平臺(tái)，覆蓋了電芯設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)的完整流程，從產(chǎn)品規(guī)劃、指標(biāo)輸入及分解、需求梳理、快速計(jì)算，到物料衡算、性能仿真、試生產(chǎn)，再到方案定型、電芯認(rèn)證、量產(chǎn)?；诖耍梢钥焖賻椭嚻笫崂砗徒⒀邪l(fā)流程，實(shí)現(xiàn)新型號(hào)電池開(kāi)發(fā)，持續(xù)積累核心知識(shí)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(duì)于電池材料、工藝的積累，對(duì)于車企而言，僅靠自身摸索，不僅難度大，而且周期長(zhǎng)。
易來(lái)科得的工具平臺(tái)，就可以為車企提供完整的核心知識(shí)庫(kù)，幫助車企在電池研發(fā)時(shí)掌握已有的成熟資源。標(biāo)準(zhǔn)化的熱力學(xué)參數(shù)庫(kù)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)庫(kù)、老化參數(shù)庫(kù)等，可以充分為電芯設(shè)計(jì)賦能，幫助車企快速有效建立電芯設(shè)計(jì)研發(fā)的能力。
與目前業(yè)界的其它工具不同，易來(lái)科得的電芯仿真工具平臺(tái)具備高精度的電化學(xué)機(jī)理模型和專用求解器，可以精準(zhǔn)地反應(yīng)電池真實(shí)的物理化學(xué)狀態(tài)，破解設(shè)計(jì)基因，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電池性能。
借助易來(lái)科得的仿真設(shè)計(jì)工具，從正負(fù)極、電解液、隔膜等關(guān)鍵材料的配方選擇、到工藝參數(shù)的選擇與設(shè)定，都可以通過(guò)仿真進(jìn)行虛擬驗(yàn)證和迭代，支持企業(yè)快速完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。在研發(fā)周期上，能將原本8到36個(gè)月的研發(fā)周期大大縮短至幾個(gè)月甚至幾周。
與此同時(shí)，通過(guò)平臺(tái)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(shù)，更為可行的同時(shí)也大幅降低了整體投入。
高工了解到，多家國(guó)內(nèi)車企正在與易來(lái)科得展開(kāi)合作，采用這套數(shù)字化研發(fā)平臺(tái)建立電池研發(fā)能力。
以吉利汽車和易來(lái)科得的合作為例，根據(jù)雙方達(dá)成的協(xié)議，易來(lái)科得將向吉利汽車提供從具體型號(hào)設(shè)計(jì)到數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)的整體解決方案。該解決方案利用易來(lái)科得在“電池仿真正向設(shè)計(jì)”和“智能尋優(yōu)”領(lǐng)域的核心技術(shù)，幫助整車企業(yè)在獲得所需高性能電芯方案的同時(shí)，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(lái)科得的數(shù)字化平臺(tái)，不僅提供設(shè)計(jì)、電化學(xué)-熱-壽命性能仿真、快充分析和裝車性能等應(yīng)用工具，還將為吉利汽車建設(shè)自有的材料、工藝、測(cè)試對(duì)比等知識(shí)庫(kù)。
點(diǎn)擊查看《深化電芯研發(fā)合作，保障整車電動(dòng)戰(zhàn)略，吉利汽車與易來(lái)科得啟動(dòng)合作》
另外，在全自動(dòng)智能化設(shè)計(jì)的第三代技術(shù)上，易來(lái)科得也在前瞻行動(dòng)。由易來(lái)科得發(fā)起的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)首次無(wú)人化、自動(dòng)化、智能化大規(guī)模型號(hào)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，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(lái)科得達(dá)成了相關(guān)合作意向，面向下一代智能化技術(shù)展開(kāi)新的探索。
結(jié)語(yǔ)
面向未來(lái)十年，對(duì)于車企而言，掌握動(dòng)力電池技術(shù)環(huán)節(jié)的主動(dòng)權(quán)異常關(guān)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(lǐng)先技術(shù)的企業(yè)，可通過(guò)數(shù)字化、智能化的平臺(tái)來(lái)獲得跨越式技術(shù)加持，助力其實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)。
碳中和目標(biāo)下，全球交通與能源領(lǐng)域正在發(fā)生著深刻的變革，動(dòng)力電池是這場(chǎng)變革的中心，面向新的產(chǎn)業(yè)周期，車企在動(dòng)力電池領(lǐng)域的布局還將繼續(xù)加大，以易來(lái)科得為代表的中國(guó)科技企業(yè)，將依托自身的解決方案，賦能國(guó)內(nèi)外車企構(gòu)建其在核心部件領(lǐng)域的“主動(dòng)權(quán)”。
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