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从韩国两大巨头推迟三元811进程,来反思中国的动力电池战略

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-08-07  来源:建约车评
    窥一斑而知全豹。

    一

    几乎在同一天,韩国的两家顶级动力电池巨头被同时打脸。

    一家国际媒体率先撕开了LG化学(LG Chem)和SKI(SK Innovation)的遮羞布。这家媒体爆料称LG化学近日证实,今年公司将只是小规模生产用于电动公交车的NCM 811圆柱形电池;同样,SKI也证实,将推迟NCM 811动力电池的发布。

    大写的尴尬,显露无疑。

    就在不到一年前的2017年8月30日,SKI还对外宣布,已经在韩国工厂开始量产NCM811电池,并将在当年12月供应储能市场。到2018年第三季度实现规模化供应车企。SKI电池研发中心首席研究员李存河(LeeJon-ha)在接受媒体采访时宣称,“SKI的NCM811电池有望使电动车的续航里程延长至500公里。”

    李存河提到的在2018年第三季度规模化供应车企的项目,应该就是长期以来金牌合作伙伴起亚汽车的一款入门级纯电动SUV Niro EV。在今年年初的CES展上,起亚方面宣称这款被赋予众望的Niro EV在WLTP欧盟标准下,装载64kwh电池的版本续航成绩达到450公里,39.2kwh版本达到379公里。而到了7月19日这款车型正式上市,64kwh版本的续航里程从450公里降到了385公里,39.2kwh版本从379公里降到246公里。

    SKI当初放出话来,曾信誓旦旦地承诺NCM 811电池量产配套的时间点,如今却又向后推迟。可怜见起亚这个被坑了的队友,只能啪啪打脸,掉了牙还只能往肚里咽。

    LG化学的情形和SKI极为类似,今年3月在日内瓦车展上现代汽车展示了一款号称全球首款搭载NCM811软包动力电池的Kona EV,续航里程分别为300公里和470公里,对应的电池包容量正好也是39.2kwh和64kwh。

    LG和SKI,现代和起亚……眼不眼熟?意不意外?眼见着Kona EV明年年初上市的时间节点一天天迫近,当初吹过的牛大概率被打脸,不知道现代汽车三电系统的研发人员和工程师们,是不是时常都有种想掐死LG化学那帮工程师们的冲动?

    另一个韩国锂电巨头,三星SDI (Samsung SDI)就非常地“识时务”,其一再宣称要到2018年,给好基友宝马的i3和i8匹配的动力电池,才从比能量160~170Wh/kg的NCM333和NCM523,升级到210~230Wh/kg的NCM622方形电池。匹配270~280Wh/kg的NCM 811,至少要到2021年以后说话了。

    一位深入三星锂电池研究机构的内部人士告诉燕十七,“到2020年,三星的方形电池是肯定达不到300Wh/kg的。”临了还补充了一句:“这个是确定一定和肯定的。”

    二

    中国以外,以日韩系为代表的动力电池第一梯队中,唯一在高镍三元动力电池方面有些实质性建树和进展的,就剩下日本的松下电子了。

    凭借多年在消费锂电池业务所积攒的扎实基础,将圆柱型技术路线的工艺成熟、一致性高的先天优势发挥到极致,以及在特斯拉历代车型Roadster、Model S 、Model X到Model 3上的不断进化,基本奠定了松下从钴酸锂到NCA(镍钴铝),从18650到21700,从250Wh/kg到300Wh/kg一路进化取得的圆柱电池领导者地位。

    特别是这一代应用在Model 3上的21700圆柱型电池,通过改良高镍正极材料和硅碳负极材料的应用,使电池能量密度达到20%的提升,通过减少Pack金属结构件和导电连接件成本以及降低Pack系统管理难度,在提升了Pack整体能量密度的同时,让Pack成本降到1元/Wh的水平。

    动力电池关乎新能源汽车的成败,而能量密度则是关乎动力电池成败的第一要素。针对这一现状,各国纷纷制订了相关的电池产业政策目标,期望引领整个行业。现在看中、美、日、韩等国政府或行业组织制订和提出的2020年目标,基本上都指向300Wh/kg这一数值。

    而明眼人都知道,当今全球动力电池江湖上,欧美列国除了手里还保留着为一些核心专利之外,能打得出来的牌面已经不多了。至少在三元锂电技术路线主导的这未来8~10年,欧美国家是彻底没戏了。而无论是在核心技术的储备,研发人才的兴盛,设备工艺的升级以及整个产业链条的支撑和下游应用市场的匹配上,中日韩三足鼎立共分天下的定局已成不可逆转的大势所趋。

    而就在中日韩内部,也依旧存在着从核心技术到设备工艺,从上游材料到下游应用的鄙视链。很遗憾,中国处于这条链子的最下端。

    虽然,靠着全球市场份额过半的新能源汽车市场,中国境内诞生了全球出货量最大的动力电池生产商,全球动力电池出货量前十中独占7席(沃特玛倒下后,很有可能是6席)。但我们必须认识到,即使是排在国内第一阵营中的宁德时代和比亚迪,在整个业界也刚刚完成从跟随者向并跑者的转型,在涉及到技术、材料、工艺、设备、市场和专利等诸多软实力上,跟日韩系相比还有不小的差距。

    中国的动力电池企业,离全球行业领跑者还差得挺远。唯一领跑的是规模,这我们心里都清楚,我们今天的规模优势是由过去几年,国家层面的政策保护主义换来的。一个国家政策性快速扶持起一个产业无可厚非,但在缺乏市场竞争温室中成长起来的苗木,多少有些揠苗助长的意味。

    三

    中国本土的动力电池,跟日韩存在的差距主要表现在以下几个方面:

    1. 高镍三元正极材料的供应

    不论是NCM811还是NCA,高镍三元电池的正极材料的材料性质、工艺制备以及材料供应都属于全行业的难点。

    随着镍含量的升高,锂电池的循环性、安全性和倍率性能迅速恶化。实验证明,锂电池容量每提升10%,循环寿命大约会降低20%,充放电倍率降低30~40%,同时电芯会有20%左右的温升。

    国内的正极材料厂商以及电池厂,在解决上述问题的核心技术层面,都与日韩有着一定的差距。

    供应上,也是难题。

    目前具备成熟制备技术和批量生产能力主要掌握在日本住友、户田工业、ECOPRO等几家日韩企业手中,国内高端高镍三元材料主要依赖进口。国内能够实现高镍三元正极材料批量生产的厂家,屈指可数,据说只有当升科技可以实现批量量产,但与电池厂的匹配程度也还需要进一步验证。

    还有松下使用的高镍NAC正极材料,其供应商日本住友金属就只给松下一家业内客户独供,国内电池厂根本就买不到。

    2. 硅碳负极材料的供应

    在传统石墨负极材料中加入硅基材料,能有效提升电池的容量。但是,硅基材料在充放电过程中极易膨胀粉碎,从而影响整个电池的循环寿命和安全性。国内在攻克这方面难题方面的研发,依旧与日韩有所差距。

    国外部分企业已经具备了硅碳负极材料的量产能力,如日本信越、日立化成、吴宇化学和美国的安普瑞斯等,且都有着自己的核心技术优势,硅碳负极在特斯拉Model 3上的使用也已经通过过验证。而国内负极材料企业在这方面大多处于试验阶段,且在产业化方面动作较慢,国内只有贝特瑞的硅碳材料已有国外批量订单,其他企业无论是负极材料还是电池企业都还在研发之中。

    3. 电解液和隔膜

    即使有了高镍正极和硅碳负极,没有相匹配的电解液和隔膜,高镍电池也也依旧造不出来。

    一言以蔽之,适合高镍三元电池路线的电解液和陶瓷隔膜,对于整个国内产业界来说,仍旧似难以逾越的大山一般的难。

    4. 工艺设备

    动力电池属于高端制造业,需要极高的制造精度。锂电池的制造工艺复杂,工序繁多,电池厂必须严格把控好每道工序的各个细节,才能达到高一致性。而高镍NCM811不仅需要全套新的机器设备,对生产工艺流程的把控要求更是高了一个级别。

    这就要求电池厂采用更加智能化的设备,提高生产线的自动化水平。而对不起,虽然近几年中国本土的锂电设备供应商在单机自动化方面有些进步,但在系统化的自动化生产线设备和电池测试设备上,跟日韩乃至欧美相比,还存着这较大的差距。许多涉及到核心工艺的的自动化设备都是从日本、韩国和欧洲等国进口。

    要知道,生产设备上落后,怎么能在产品上保持先进。

    5. 市场

    由于起步较早且更具国际化视野,日韩系动力电池企业在跟国际车企巨头合作时有着先天优势,至今已经基本锁定了全球范围内的绝大多数车企。

    例如,松下方面背靠特斯拉这棵大树,之后又和丰田建立了战略合作关系。

    LG化学和美系、韩系、法系等多个品牌开展合作。配套了诸如雷诺Zoe、雪佛兰Bolt等全球销量靠前的主流新能源车型。

    三星SDI多年以来专注于同宝马的深度合作,之后又配套菲亚特、大众等品牌的若干车型。

    反观国内,除了宁德时代在与国外品牌合作方面取得一些进展之外,其他品牌大多都只是供应本土品牌车企。这既不利于与国际巨头合作过程中先进技术的研发和吸收,更可能在未来陷入丢失更多市场份额的恶性循环。当日韩系大举进入中国市场的时候,占一半以上市场份额的合资车企在丢开股比束缚,以及在实际市场压力的情况下,想不倒戈都难。

    6.专利

    举个例子说明问题。

    根据公开资料,三星SDI研发团队拥有2300名开发人员,其中硕士博士占比达到39%。截止2015年第一季度,三星SDI申请国内外专利59498项,拥有注册专利14668项。

    对比宁德时代研发人员3628人,截止2016年,拥有境内专利907项,境外专利17项,正在申请的境内和境外专利合计1440项。

    四

    中国拥有全球超过一半的新能源汽车产销量,新能源汽车看动力电池,动力电池看中国,而中国则要看日韩。

    但就在今天,日韩的高镍动力电池技术路线,正经受着挑战。当技术、工艺和原料来源都处于领先地位的SKI和LG化学尚且啪啪打脸,那么反观国内,是不是就更悬了呢。

    况且,动力电池不仅仅只有能量密度一个指标,成本、安全性、热稳定性、循环寿命和功率密度等都是影响其整体性能的关键性指标。从原材料到最终应用装车更是涉及到一条多种矿产、矿产深加工、前驱体、正极材料、负极材料、电解液、隔膜、电芯、模组、Pack、验证、装车的全产业链。

    我们经常片面地追求单一指标,而往往就忽视了系统性。试想,即使制造出了300Wh/kg比能量的动力电池,脱离了上游正负极材料、电解液、隔膜等形成系统化能力,以及下游车企的研发和配套体系,一味地追求单纯的能量密度,其实意义并不大。

    而反观日韩电池企业,往往更加重视系统化体系能力的建设。例如,三星SDI 的关联企业三星物产积极地布局上游锂钴矿产资源,整个庞大的三星集团内系统的软硬件研发能力、设备制造能力都可以为动力电池部门提供强大助推力;SKI同时又是全球第二大湿法隔膜制造商,隔膜涂布技术独步天下,熟悉锂电产业的人士都知道,隔膜是整个锂电池体系中技术含量最高的原材料,而湿法隔膜正是当前中国欠缺的核心技术。

    日韩整个产业链中的正负极材料生产商、电解液生产商,以及电芯企业、BMS研发企业、Pack系统企业、锂电设备企业检测中心和车企之间都建立了广泛的协同合作的关系,而反观国内,几乎全部各自为战。

    一个鲜明的例子是,国产出产的锂电池设备单拿出来看,自动化程度基本都可以达到电池厂的要求,但由于系统化集成能力不够,设备之间难打通,所以电池厂还得从国外进口设备。这就造成中国整个产业链条上很大一部分利润,都被日韩等国的智能设备供应商给赚走了。

    再比如,由于电池厂和车企协同能力不足,整车的BOM成本很大一部分来自电池,而电池的后期维护成本也由车企直接承受,造成车企承压太重,有种给电池厂打工的心态,这就更不利于车企和电池企业展开系统深入的合作。

    所以,当跑在前面的人慢下脚步来的时候,跟在后面的人是不是需要也跟着慢下来,反思些许片刻呢。
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有460多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、电池设备分会、动力电池应用分会等十个分支机构。
本会服务范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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