導(dǎo)讀：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(dāng)前對核心部件——動力電池在供給、價格和技術(shù)等方面的掌控能力，車企被迫開始與其供應(yīng)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(dāng)下一樣的局面，因為某一類供應(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，進一步激發(fā)了車企的普遍擔(dān)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？
一、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(yù)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(quán)”。
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(yīng)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)模化量產(chǎn)，意味著其在自研自產(chǎn)電池進程上又邁出關(guān)鍵一步，這讓其已經(jīng)完整掌握了包括材料體系、型號規(guī)格、工程制造等電池核心環(huán)節(jié)的自主權(quán)。
在電動化領(lǐng)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(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，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(quán)，另一方面則通過與合作伙伴共同建設(shè)電池工廠來保證供應(yīng)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(yù)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。
二、電池供應(yīng)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(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力電池、智能駕駛等環(huán)節(jié)的主動權(quán)。
二是從技術(shù)產(chǎn)品層面來看，動力電池與整車性能高度相關(guān)，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(lǐng)先，就必須深度參與到電池的前期研發(fā)、規(guī)格定義以及標準主導(dǎo)中，只有開展車輛和電池協(xié)同設(shè)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(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于車用動力電池的標準主導(dǎo)權(quán)。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(quán)和主導(dǎo)權(quán)。
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(yīng)，就必然要提升供應(yīng)鏈的把控力與話語權(quán)。
根據(jù)GGII預(yù)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(cè)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(lǐng)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(yīng)商的多元化，自己涉足電池同樣也是降低供應(yīng)鏈風(fēng)險的重要途徑。
三、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(dǎo)權(quán)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(gòu)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(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)驗以及研發(fā)體系，與設(shè)計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)域目前的實際情況來看，動力電池研發(fā)體系的構(gòu)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(dāng)前全球頭部的動力電池企業(yè)，技術(shù)起步幾乎都始于消費電池領(lǐng)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(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(dǎo)入更為前瞻且高效的跨越式技術(shù)來實現(xiàn)追趕。
四、抓住電池研發(fā)技術(shù)代際革新機遇，擴大“后發(fā)者”優(yōu)勢
導(dǎo)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(shù)經(jīng)驗，這是車企進入電池領(lǐng)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(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(shè)計”進行迭代，通過采用先進的仿真設(shè)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(shù)供應(yīng)商，迎來了這一“電池研發(fā)技術(shù)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(xué)車輛與運載學(xué)院李哲副教授發(fā)表了題為《動力電池的先進設(shè)計技術(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)-實驗試錯，正在逐漸被廣泛采納的第二代技術(shù)-仿真驅(qū)動正向設(shè)計，以及已取得早期突破性進展的第三代技術(shù)-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(shù)的躍升，電池研發(fā)的效率有望被提升10-100倍。
一家電池設(shè)計技術(shù)與軟件供應(yīng)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(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(shù)錨點。
高工鋰電了解到，作為一家具備自主知識產(chǎn)權(quán)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(chǔ)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(shè)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(jié)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(shè)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)。基于此，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(xué)參數(shù)庫、動力學(xué)參數(shù)庫、老化參數(shù)庫等，可以充分為電芯設(shè)計賦能，幫助車企快速有效建立電芯設(shè)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(xué)機理模型和專用求解器，可以精準地反應(yīng)電池真實的物理化學(xué)狀態(tài)，破解設(shè)計基因，準確預(yù)測電池性能。
借助易來科得的仿真設(shè)計工具，從正負極、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(shù)，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(shè)計到數(shù)字化平臺建設(shè)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(shè)計”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，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(shè)計、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、測試對比等知識庫。
另外，在全自動智能化設(shè)計的第三代技術(shù)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(shè)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(guān)合作意向，面向下一代智能化技術(shù)展開新的探索。
結(jié)語
面向未來十年，對于車企而言，掌握動力電池技術(shù)環(huán)節(jié)的主動權(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)，可通過數(shù)字化、智能化的平臺來獲得跨越式技術(shù)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(lǐng)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(lǐng)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(gòu)建其在核心部件領(lǐng)域的“主動權(quán)”。
備注：蘇州易來科得科技有限公司（Electroder Ltd，官網(wǎng)：www.electroder.cn）成立于 2019 年，已與知名機構(gòu)完成數(shù)千萬元天使輪融資，并引進至蘇州智能制造產(chǎn)業(yè)園，目前在蘇州、北京、杜塞爾多夫設(shè)有子公司和辦公室。易來科得專注于新能源產(chǎn)業(yè)，面向全球市場提供包括鋰離子電池、固態(tài)電池和氫能燃料電池的智能化解決方案，致力于通過 “正向研發(fā)”為新能源產(chǎn)業(yè)的設(shè)計-制造-運行全生命周期賦能。
來源：高工鋰電
