全球電動汽車產(chǎn)業(yè)已風(fēng)起云涌 整車企業(yè)殺入動力電池領(lǐng)域

近年來，全球電動汽車發(fā)展趨勢已蔚然成風(fēng)，不僅中國制定了以純電驅(qū)動為主的發(fā)展戰(zhàn)略，德國也全面扶持電動汽車發(fā)展。特斯拉已是鼎鼎有名的電動汽車生產(chǎn)商，在特斯拉的成功感召下，國內(nèi)涌現(xiàn)出一股造車新勢力。

縱觀全球知名的汽車企業(yè)，把電動汽車作為發(fā)展重點(diǎn)的不在少數(shù)，就連混動技術(shù)占有絕對優(yōu)勢的豐田汽車也加大了電動汽車的研發(fā)力度。經(jīng)過多年不懈努力，全球電動汽車產(chǎn)業(yè)已風(fēng)起云涌。

在電動汽車產(chǎn)銷大幅度增長的帶動下，動力電池迎來強(qiáng)勁的需求。在動力電池的全球競爭中，中日韓三國處于相對領(lǐng)先地位。盡管電池誕生已有上百年歷史，只是近年來動力電池才得到飛速發(fā)展，被人們稱為新生事物。動力電池還有很多不確定性因素，導(dǎo)致中日韓三國電池企業(yè)發(fā)展策略和技術(shù)路線有區(qū)別。大家都在朝著自己的既定目標(biāo)奮勇前進(jìn)，競爭趨于激烈。

高比能量是共識

我國制定的動力電池目標(biāo)與日韓企業(yè)的目標(biāo)大致相當(dāng)，都追求高比能量電池。能量密度越高，續(xù)駛里程越長，大家的認(rèn)識一致。

我國制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》繪制了動力電池技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖，2020年，純電動汽車動力電池單體比能量達(dá)到350Wh/kg，2025年達(dá)到400Wh/kg，2030年則要達(dá)到500Wh/kg。

我國動力電池領(lǐng)先企業(yè)寧德時(shí)代的三元電池單體能量密度達(dá)240Wh/kg，2019年推出單體能量密度達(dá)到280kWh/kg以上的NCM811電池，并計(jì)劃在2020年之前將電芯能量密度提升到300Wh/kg。

目前三星SDI第3代動力電池的能量密度為550Wh/L，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)三星SDI的規(guī)劃，預(yù)計(jì)在 2019年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的第3.5代動力電池能量密度可以達(dá)到630Wh/L。同時(shí)，三星SDI還在加速第4代電池和第5代電池的研發(fā)，能量密度分別可以達(dá)到700Wh/L（相當(dāng)于270—280Wh/kg）和800Wh/L（相當(dāng)于300 Wh/kg），預(yù)計(jì)分別在2021——2022年和2023年以后量產(chǎn)。

2018年，LG化學(xué)實(shí)現(xiàn)NCM811電池小批量生產(chǎn)，2020年LG化學(xué)將推出第三代動力電池，單體電芯能量密度目標(biāo)為270——280Wh/kg，比目前量產(chǎn)的能量密度高出50％。

目前松下生產(chǎn)的NCA材料18650電池單體能量密度最高達(dá)到250Wh/kg，特斯拉Model3使用的21700圓柱形電池單體能量密度達(dá)340Wh/kg，是目前市場中能量密度最高的電池。

各家企業(yè)在提高能量密度的路上，不約而同地把目光瞄向三元體系，NCM或者NCA成為提升能量密度的法寶，從523發(fā)展到622，如今811已量產(chǎn)，高鎳化成為大家的共識。在動力電池論壇上，有專家說，有的國外企業(yè)打算不用鈷元素進(jìn)一步提升能量密度。

總體來看，盡管大家對高比能量的認(rèn)識一致，在高比能量的競賽中暫時(shí)分出了高低，松下憑借21700電池的高能量密度領(lǐng)先于其他企業(yè)，三星SDI落后于其他對手，處于墊底地位。

策略各有千秋

動力電池不是一種規(guī)格或者型式，方形、圓柱、軟包分別被不同的企業(yè)采用。這種區(qū)別來自于企業(yè)的策略不同，沒有一種型式的電池完勝對手，各有千秋。

LG化學(xué)和SKI以軟包電池為主。軟包電池有較好的安全性，軟包電池發(fā)生安全問題時(shí)，一般會鼓氣裂開，不會爆炸。軟包電池的重量輕，比等容量鋁殼鋰電池輕10%-20%。軟包電池的內(nèi)阻小、循環(huán)性能好、設(shè)計(jì)比較靈活，可根據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。軟包電池也有自身的缺點(diǎn)，一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液，技術(shù)門檻高。

三星SDI和CATL的主打產(chǎn)品是方形電池。方形硬殼電池能夠生產(chǎn)大容量單體電池，硬外殼對電芯的保護(hù)作用優(yōu)于軟包電池，電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善。方形電池的成組效率達(dá)到88%，高于軟包、圓柱電池的成組效率。方形電池的型號較多，工藝難以統(tǒng)一，這是難以克服的缺點(diǎn)。

與其他企業(yè)大多數(shù)采用NCM三元體系不同，松下電池采用NCA體系，并且主要生產(chǎn)圓柱電池。圓柱形電池的生產(chǎn)工藝成熟，良品率高，18650、21700等統(tǒng)一規(guī)格型號，整體顯現(xiàn)出成本優(yōu)勢。NCA正極材料在充放電過程中容易產(chǎn)氣，安全性較差，需要配備非常好的熱管理系統(tǒng)，另外，模組以及PACK集成難度大，能量密度利用率較低。

電芯只是基本單元，需要成組才能發(fā)揮效能。各種不同類型的電池成組效率有較大的區(qū)別。LG化學(xué)與SKI主打的軟包電池單體能量密度比方形電芯高，但是在成組效率方面較低，目前能量密度轉(zhuǎn)化率約為80%。

三星SDI與CATL主推的方形電芯成組效率最高，電芯至模組的能量密度轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)90%。松下為特斯拉供應(yīng)電池，不同的車型采用不同的電池，成組效率也不同。

特斯拉Model 3有兩種規(guī)格模組，能量密度轉(zhuǎn)化效率高達(dá)84%。Model X（90kWh版本）能量集成效率為60.41%；Model 3能量集成效率為64.2%?？傮w來看，方形電池的成組效率最高，圓柱電池最低。

循環(huán)壽命是動力電池的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前，LG化學(xué)的循環(huán)壽命能達(dá)到2000次循環(huán)，三星SDI的動力電池循環(huán)壽命可以達(dá)到1500次，松下的18650電芯循環(huán)壽命約500-1000次。CATL的523體系動力電池電芯循環(huán)壽命可以達(dá)到1800次，與韓國企業(yè)的壽命指標(biāo)比較接近?？傮w來看，中韓電池的循環(huán)壽命處在一個層級上，松下電池的循環(huán)壽命顯著偏低。

爭搶整車配套

動力電池的競爭趨于激烈莫過于爭奪配套用戶。目前，全球領(lǐng)先的電池企業(yè)基本上把配套版圖劃分完畢。

松下動力電池的核心客戶是特斯拉，憑借著特斯拉銷量不斷攀升，松下電池的產(chǎn)銷量也不斷增長。松下的客戶名單中還有大眾、通用、日產(chǎn)等，在全球用戶版圖劃分中，松下有日本客戶6家，歐洲客戶4家，美國客戶2家。松下在美國和中國大連都建立了電池生產(chǎn)工廠，就近為用戶提供配套服務(wù)。

LG 化學(xué)曾與現(xiàn)代起亞達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，其核心客戶包括通用、雷諾、現(xiàn)代起亞、沃爾沃、CT&T 等，主要配套車型有雪佛蘭Bolt、Volt、雷諾Zoe。LG化學(xué)的生產(chǎn)工廠分別設(shè)在韓國吳倉，中國南京，美國密歇根和波蘭。

設(shè)在韓國的工廠滿足韓國企業(yè)需要并負(fù)責(zé)調(diào)控全球市場訂單，在中國設(shè)廠瞄準(zhǔn)了中國龐大的電池需求，在美國設(shè)廠主要供應(yīng)美國車企通用、福特等，波蘭是LG 化學(xué)在歐洲的首個大型動力電池生產(chǎn)基地。

三星SDI的合作伙伴比較多，成為30多種電動車型的核心電池供應(yīng)商。三星SDI與BMW 結(jié)成戰(zhàn)略合作伙伴，核心客戶還包括大眾、馬恒達(dá)、Lucid Motors 等。三星SDI 在韓國、中國、美國、匈牙利及奧地利等地都布局了汽車動力電池的工廠，分別瞄向經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)，或者最有活力的地區(qū)。

在爭奪配套企業(yè)的比賽中，寧德時(shí)代攢下了一長串名單。在去年的廣州車展上，23個汽車品牌的40多款車搭載寧德時(shí)代電池。近年來，寧德時(shí)代加快了市場開拓的步伐，與上汽、東風(fēng)、一汽等簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，國內(nèi)排名前列的汽車企業(yè)基本上都與寧德時(shí)代合作。寧德時(shí)代的核心客戶不限于國內(nèi)，寶馬和大眾也向?qū)幍聲r(shí)代伸出了橄欖枝。

盈利能力有高有低

跑馬圈地之后，動力電池企業(yè)最終要盈利，盈利能力反映出企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，對未來的發(fā)展有一定的影響。

2月4日，松下發(fā)布2019財(cái)年三季報(bào)（日本財(cái)年從每年4月1日開始至次年3月31日），前三季度受益于動力電池業(yè)務(wù)快速增長，松下實(shí)現(xiàn)營收6.08萬億日元，同比增長2.9%，二次電池所在的能源業(yè)務(wù)部營收為5223億日元，同比增長26.4%。松下預(yù)計(jì)能源業(yè)務(wù)整個財(cái)年?duì)I收將達(dá)到7150億日元，同比增長27.1%。能源業(yè)務(wù)營業(yè)利潤有望達(dá)到201億日元，同比增長81.1%，營業(yè)利潤率約為2.8%。

2018年，LG化學(xué)實(shí)現(xiàn)營收28.18億韓元，同比增長9.67%，主要增量來自能源業(yè)務(wù)、化學(xué)與基礎(chǔ)材料業(yè)務(wù)。除能源業(yè)務(wù)利潤大幅度增長外，其他主營業(yè)務(wù)盈利水平有不同降，其中貢獻(xiàn)公司利潤95%的化學(xué)與基礎(chǔ)材料業(yè)務(wù)營業(yè)利潤減少24.1%，營業(yè)利潤同比下滑4.3個百分點(diǎn)。

2018年LG化學(xué)實(shí)現(xiàn)凈利潤1.52億韓元，同比減少24.88%。電池業(yè)務(wù)所屬的能源解決方案分項(xiàng)實(shí)現(xiàn)營收6.52萬億韓元，同比增長42.95%，在總營收中達(dá)到23.1%。預(yù)計(jì)2019年LG化學(xué)能源解決方案業(yè)務(wù)營收將達(dá)到10萬億韓元，占比提升至31%。

能源解決方案業(yè)務(wù)是LG化學(xué)財(cái)報(bào)的亮點(diǎn)，2018年該項(xiàng)業(yè)務(wù)營業(yè)利潤達(dá)到2090億韓元，同比增長6.2倍。

三星SDI的業(yè)務(wù)主要包括鋰電池和材料業(yè)務(wù)。2018年三星SDI實(shí)現(xiàn)營收9.15億韓元，同比增長44.31%，其中鋰電池業(yè)務(wù)全年?duì)I收6.95萬億韓元，同比增長60.66%。

未來技術(shù)動向有區(qū)別

動力電池的競爭越來越激烈，各家企業(yè)為了保持自己的優(yōu)勢，朝著既定目標(biāo)紛紛加大了研發(fā)力度，在未來的技術(shù)發(fā)展中，各家企業(yè)的策略也不相同。

LG化學(xué)未來將從622向70％的鎳，10％的鈷和20％的錳發(fā)展，既研發(fā)712電池。未來的發(fā)展目標(biāo)是通過向NCM添加氧化鋁，使鎳含量接近90％，鈷含量低于10%，即NCMA電池。LG化學(xué)712型正在積極開發(fā)，會在兩到三年內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。LG化學(xué)研發(fā)生產(chǎn)的NCM811正極材料更適用于圓柱電池，會大量生產(chǎn)用于電動公交車。

三星SDI未來會采用NCA材料，鋰離子在充放電過程中，容易在NCA表面形成一些殘留，影響使用壽命。三星SDI通過在NCA表面做一層金屬涂布，減少殘留，提高它的使用壽命。

松下已開發(fā)出鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等鋰電池，并已量產(chǎn)為企業(yè)配套。為了解決鎳氧化物帶來的熱穩(wěn)定性低和安全方面的問題，松下在正極材料表面進(jìn)行了納米涂層處理，特別注重通過“松下固溶液Panasonic Solid Solution”（PSS）等技術(shù)提高安全性，該技術(shù)在新的正極中采用“耐熱層”（HRL）技術(shù)。

目前，SKI軟包電池正極材料主要為NCM622，在2019年可能發(fā)展為NCM811混合體系，2020年發(fā)展為100%的NCM811體系，2021年以后預(yù)計(jì)Ni的含量將達(dá)90%。負(fù)極材料目前采用石墨，預(yù)計(jì)2021年后采用硅碳負(fù)極。

目前，寧德時(shí)代的正極材料主要為NCM 523，在2019年底有望量產(chǎn)NCM 811體系電池，正極材料除了往高鎳方向發(fā)展，寧德時(shí)代還致力于高電壓平臺的正極材料研發(fā)，并有望在2020年后量產(chǎn)，量產(chǎn)后將改善電芯的能量密度。

在去年中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟動力電池分會成立大會上，寧德時(shí)代副總裁、首席科學(xué)家吳凱介紹了寧德時(shí)代的發(fā)展思路。大約在2020年，寧德時(shí)代會采用硅碳負(fù)極材料以提升負(fù)極的理論能量密度，從而提高電芯的能量密度。電解液通過優(yōu)化配方并添加新型添加劑，使其耐高壓性能、熱穩(wěn)定性能更好，隔膜主要采用涂覆濕法隔膜。

整車企業(yè)殺入動力電池領(lǐng)域

多年來，整車企業(yè)除比亞迪生產(chǎn)電池外，全球著名的汽車企業(yè)都依靠中日韓的電池企業(yè)配套供貨，這種局面將被打破。

2017年10月11日，歐盟在布魯塞爾舉行一次會議，商討從歐盟層面來解決電池生產(chǎn)的問題，創(chuàng)建企業(yè)聯(lián)盟將是該會議的重要內(nèi)容之一。此前，歐盟能源機(jī)構(gòu)發(fā)言人安娜-凱撒 伊特柯南（Anna-Kaisa Itkonen）曾表示，歐盟委員會將歐洲的電池生產(chǎn)看作是一個戰(zhàn)略目標(biāo)，大公司必須在電池投資上迅速作出決定。歐洲企業(yè)必須在供應(yīng)鏈上展開合作，同時(shí)提高大眾消費(fèi)者對電動汽車的認(rèn)識與接受度。

歐盟的倡議得到了德國政府的支持，德國汽車企業(yè)也積極響應(yīng)。大眾將在德國薩爾茨吉特（Salzgitter）建造新電池廠，投資100億歐元（約合人民幣784.4億元），從投資規(guī)模和配套的車輛數(shù)量來看，大眾新電池廠產(chǎn)能或許是特斯拉超級電池工廠的2倍。奔馳打算在Kamenz地區(qū)由旗下全資子公司ACCUMOTIVE投資約5億歐元（約合人民幣39.22億元）建設(shè)新電池工廠。

寶馬也建立了電池工廠，寶馬在華首家高壓電池工廠項(xiàng)目位于華晨寶馬沈陽發(fā)動機(jī)工廠內(nèi)。根據(jù)此前公布的消息，這一高壓電池中心正式投產(chǎn)后，將為全新一代寶馬530Le iPerformance提供高壓電池配件，可生產(chǎn)3.3萬套/年的高壓電池組。

作為電動汽車的先行者，特斯拉原本由松下供應(yīng)電池，如今，特斯拉也興建了Gigafactory。Gigafactory是特斯拉第一座超級電池工廠，2014年6月開建，2018年投產(chǎn)后產(chǎn)能將達(dá)35GWh，這座工廠準(zhǔn)確名稱是Gigafactory 1，預(yù)示著特斯拉未來還將建造第2座超級電池工廠。有資料顯示，特斯拉在必要時(shí)將把電池產(chǎn)能擴(kuò)大到150 GWh。

動力電池作為新能源汽車的核心部件之一，各家企業(yè)都在積極投入資金研發(fā)，原有的電池企業(yè)與新進(jìn)入者交織在一起，市場競爭趨于激烈，國內(nèi)電池企業(yè)的洗牌在所難免。