钜大LARGE | 点击量:837次 | 2020年02月24日
大众汽车:我的电池我做主
大众汽车全球的动力锂电池布局,雏形初现。
早在2017年七月,大众汽车就被传与宁德时代、嘉能可(Glencore)签订2万吨钴产品的三方供货协议。虽然3家公司均未对此置评,但后来的事实证明,大众汽车从未停止电池原材料领域的筹划,并成立了电气化原材料团队,专门从事原材料行业市场调研和业务拓展。
与此同时,大众汽车一边继续扩大电芯供应商朋友圈,和SKI、宁德时代、LG等确定了采购关系;一边加速自研、(合作)自产电池,与新创电池公司Northvolt合资建厂,并组建300名专家的电池研发团队,投产电池试生产线。
在众多布局中,位于德国下萨克森州Salzgitter市的电池卓越中心,堪称大众汽车动力锂电池战略决策的司令部,承担着大众汽车集团动力锂电池研发、采购和质量管控的任务。
用该中心负责人FrankBlome的话称,电池卓越中心试生产的启动,是大众汽车在Salzgitter市建立超级工厂(gigafactory)的重要一步他所指的正是大众汽车和Northvolt在该市合资投建的电池工厂。
虽然FrankBlome曾公开表示,大众汽车尚无独立自产电芯的计划,量产电池重要来自供应商和合作生产的公司。但从目前的布局来看,从原材料供应、电芯开发、电池系统装配,到电池回收,以及现有供应商体系维护,大众汽车都已有部署。
大众汽车重要动力锂电池布局
2017年十二月,大众汽车公布的一则任职声明引发了外界关注。
声明称,自2018年一月一日起,FrankBlome将成为大众汽车电池卓越中心的负责人。时年48岁的FrankBlome拥有电器工程学位,以及22年的从业经验,曾担任大陆集团电驱动项目总经理和DeutscheACCUmotive公司董事会主席。
DeutscheAccumotive成立于2009年,负责戴姆勒旗下混合动力汽车和纯电动汽车电池的研发和生产。
2017年五月,戴姆勒宣布,将新建一座号称超级工厂(gigafactory)的电池工厂,加速电动汽车开发,参与该工厂开幕仪式的,除了德国总理默克尔、时任戴姆勒CEO蔡澈,还有FrankBlome。
比起FrankBlome从戴姆勒跳槽到大众汽车,人们更在意的是,大众汽车为动力锂电池部门专门设立了一个新的高管职位,足见其对电池研发团队的重视。
据介绍,电池卓越中心拥有约300人的专家团队。300名电池专家是什么概念?不妨横向比较一下。十一月十四日,宝马集团在慕尼黑启动的全新电芯技术中心目前拥有200名电池专家,Northvolt的全部员工也不过500多人。
而由FrankBlome带领的电池卓越中心不负所望,上任不到两年,就建立起大众汽车第一条动力锂电池试生产线。
九月二十三日,大众汽车宣布,耗资1亿欧元在电池卓越中心建设的电池试生产线正式启动,该生产线将重要用于开发、测试、试用创新生产技术,以获得动力锂电池研发和生产的实际经验。
试生产线启动仪式上,FrankBlome称,该产线的工作将保证大众汽车电池的性能、成本和质量优势,进而掌握从原材料到生产、回收的全价值链技术。
只有积累自己的经验,才能在发展和市场初期确立技术路线。在对电池卓越中心的介绍页面上,写着这样一句话,大概可以概括大众汽车对该中心的期待,以及动力锂电池布局的总体观念。
大众汽车方面介绍,在大众集团的电池战略中,电池卓越中心发挥了关键作用。该中心的重要功能包括集团范围内所有电池产品研发,采购、质量管控等,以确保大众汽车电池和电动汽车的成本优势和核心竞争力。
另外,选择Salzgitter市建设电池卓越中心,对大众汽车电动汽车布局的物流优势也很明显。比如,十一月四日,下线大众汽车旗下首款ID.车型纯电动ID.3的德国茨维考工厂,距离Salzgitter市只有300公里路程。
自2017年起,大众汽车集团的电池业务已经逐步向电池卓越中心整合。
积累自己的经验,大众汽车对电池卓越中心寄予厚望。正如大众汽车CEO迪斯所说,长期来看,我们一定不能依赖少数几家亚洲电池供应商。
电池卓越中心试生产是如何进行的?从官方公布的试生产线素材,我们可以窥见大众汽车对电池研发、质量管控的一些细节。
大众汽车官网介绍,在电池浆料生产环节,对计量精度和环境清洁度的要求极为苛刻,工作人员要穿着特殊制服;最大压力为200吨的辊压机,辊压厚度的偏差最大不超过4微米,相当于人类头发直径的1/25;叠片精度达到±0.3毫米。
FrankBlome介绍,大众汽车全新电池系统有形似巧克力棒的扁平形状,每套电池系统由数量不同、但基本结构相同的电池模块组成。这种模块化结构十分灵活,车辆需求的续航里程越长,模块数量越多。这样的电池结构设计,能同时提升电动汽车的灵活性和经济性。
大众汽车的电池技术是如何配合其全新的电动汽车平台的?
到目前为止,大众汽车旗下电动汽车的电池系统重要在德国下萨克森州的Braunschweig工厂装配,大众汽车e-Golf和e-up!的电池包就出自这里。
不过,这些老款大众汽车电动汽车的综合续航都不超过300公里,难以适应眼下不少电动汽车用户的出行需求。
MEB平台锂离子电池厂家的出现改变了这一局面。
大众汽车方面宣称,基于MEB平台开发的ID.家族,续航里程在330公里-550公里之间。为实现这个续航要求,大众汽车开发了全新的电池系统,以为消费者供应更多续航选择。
2018年四月,大众汽车与Braunschweig工厂签订合同,后者每年为其生产的电池包多达50万套,其中相当一部分正是MEB平台的电池包。
值得一提的是,早在2017年,就有外媒报道称,大众汽车正在开发高端电动汽车平台PPE,应用于旗下保时捷、奥迪、宾利等品牌的电动汽车。
2018年三月,时任奥迪技术研发总监PeterMertens确认,未来,保时捷MissionE的生产平台J1和奥迪E-TronQuattro的生产平台MLB都将被PPE平台替代。不过,大众汽车目前没有公开PPE平台的更多细节,该平台的电池开发、生产等细节信息尚不可知。
值得一提的是,集团层面,2019年一月,大众汽车集团成立独立业务实体VolkswagenGroupComponents,重要负责集团旗下电动汽车相关零部件开发和生产。
VolkswagenGroupComponents下属5个业务领域:动机和铸造零部件、变速箱和电动系统、底盘、座椅、电动出行(E-Mobility),电动出行领域包括电池、充电基础设施、电池回收业务。
大众汽车方面称,独立成立VolkswagenGroupComponents,目的之一就是加速Braunschweig工厂的电池生产,顺利实现年产50万套电池系统的目标。
未来,更多大规模批量供应ID.家族车型的电池,相当一部分将来自大众汽车和Northvolt的合资电池厂即FrankBlome所说的超级工厂。
超级工厂并非大众汽车独创。gigafactory一词原本是特斯拉为称呼其在美国内华达州工厂生造的词语,字面意思是能生产以吉瓦时(giga)单位计的电池的工厂。
两年前,时任大众汽车CEO穆勒公开批评特斯拉产量低、烧钱快。如今,大众汽车掌门人迪斯承认特斯拉是值得尊敬的对手,又自称要建gigafactory,颇有点挑战特斯拉的意思。
巧合的是,Northvolt的创始人团队中,有两名关键成员就来自特斯拉。
六月十三日,大众汽车宣布,计划2019年与Northvolt公司以50:50的股比成立合资公司,并在Salzgitter市建设一座初期产能为16GWh的电池工厂。该工厂最早将于2020年开始建设,并于2023年底或2024年初开始,为大众汽车生产电池。
大众汽车对Northvolt的投资额达到9亿欧元,部分资金用于设立合资公司,剩余部分将直接对Northvolt投资,并收购该公司约20%的股份。
为何大众汽车选择Northvolt,这家成立只有3年的新势力?
一方面,Northvolt的朋友圈堪称豪华。除了大众汽车,ABB集团、宝马集团、大众汽车汽车旗下斯堪尼亚集团、西门子、瑞典电力公司SkellefteKraft、欧洲投资银行、丹麦发电机制造商Vestas、加拿大锂业公司NemaskaLithium等都是Northvolt的合作伙伴。
另一方面,Northvolt和大众汽车都极为看重高能量密度电池研发。
大众汽车汽车预测,到2020年,锂离子电池单体比能量将达到300瓦时/千克,到2025年,这一数值将达到350瓦时/千克。据FrankBlome介绍,Northvolt和大众汽车合资电池厂生产的电池能量密度能达到300瓦时/千克。
Northvolt对能量密度的追求更激进。
Northvolt首席发展官YasuoAnno称,Northvolt的电池产品,虽然起步和竞争对手产品的能量密度相当,或者高一点,但到2030年,Northvolt的电池能量密度要比目前翻一番。
目前,Northvolt的量产产品尚未问世,但按照YasuoAnno的说法,2030年,该公司的电池能量密度可能比大众汽车预测的350瓦时/千克还高。
另外,Northvolt以方形电池为主的封装方式很可能与大众汽车汽车的技术路线契合。
YasuoAnno表示,目前,Northvolt聚焦于开发高能量方形电池,重要用于汽车和储能系统,圆柱电池则重要用于工业设备和消费电子产品。
大众汽车负责电动出行业务的副总裁MatthewRenna则强调,MEB平台车型将采用软包和/或方形电池,这两种封装方式更灵活,更易于散热。
大众汽车方面介绍,2025年前,大众汽车在亚洲和欧洲的动力锂电池需求量分别达到150GWh,但目前,欧洲现有的动力锂电池产能仅有20GWh。因此,和Northvolt合资工厂量产之前,大众汽车对电池供应商的依赖不可避免。
2019年十一月十三日,大众汽车在美国田纳西州Chattanooga市工厂的扩建动工仪式上,宣布将在该工厂旁修建另一座电池组装厂,该厂组装的正是来自SKI美国新电池厂的电芯。
大众汽车和现有供应商签订的长期供货合同,足以满足第一阶段电动汽车需求。根据大众汽车官网消息,目前,大众汽车在欧洲的电池供应商包括LG化学和SKI,我国有宁德时代,美国有SKI。
不过,大众汽车已经或正在接触的电池公司可能远不止这些。
2019年八月二十三日,彭博社援引消息人士的话称,大众汽车正在寻求入股某(几)家我国电池公司,其中一家是国轩高科;同月,彭博社再次爆料称,奥迪汽车表示正在与比亚迪就动力锂电池供货一事进行商谈。
关于电池供应商,大众汽车的心情或许是复杂的。
2019年二月,德国媒体ManagerMagazin报道称,大众汽车正在和SKI就在欧洲共建电池厂一事谈判,但此时的大众汽车,已经和LG成立了一个特别工作组,以确保电池稳定供应。
据ManagerMagaz锂离子电池in消息,LG获知此事后,威胁大众汽车汽车称,将在某种情况下停止对其供应动力锂电池。但也有传闻称,大众汽车和LG不和的导火索是前者压价过低,让后者难以接受。
给大众汽车带来麻烦的另一家电池供应商是三星。
2019年五月,彭博社援引知情人士的话称,三星原本同意向大众汽车汽车供应20GWh的电池,但在后期谈判中,双方出现分歧。最终,三星将供货量砍到不足5GWh。
一边是加速自研、自产电池,另一边又密切与亚洲电池公司接触,都是大众汽车迫在眉睫的任务电动化战略已经确定,核心技术却没有话语权,大众汽车不能允许被供应商胁迫断供的事再次发生。
避免电池断供,不仅要确保电池厂供货,原材料供应也不可缺。
2017年七月,路透社援引消息人士的话称,早在2016年十月,大众汽车就和钴矿巨头Glencore,以及宁德时代签署了一份长达4年的三方供货协议,Glencore向宁德时代出售2万吨钴产品,而大众汽车则会从宁德时代采购电池。
虽然以上三方一直未对该报道置评,但大众汽车方面表示,从矿石开采、原材料加工、电芯生产、组装,到整车装配,大众汽车电池专家有全产业链的考量。尤其是原材料供应方面,大众汽车的采购重点已经从传统的欧洲和我国市场,调整到澳大利亚、刚果、南非和我国。
由于钴矿开采,尤其是刚果的钴矿工厂涉及童工和非法劳工雇佣等社会问题,大众汽车方面强调,小规模、非法开采的钴产品不会进入其供应链。
另外,大众汽车宣称,在下一代动力锂电池中,钴的含量将显著降低。大众汽车的中期目标是,将目前12%-14%的钴含量降至5%以下,未来,完全无钴的动力锂电池也有可能实现。
锂产品方面,2019年四月八日,赣锋锂业公布通告称,与大众汽车签署了长期锂供应谅解备忘录,未来十年内,将为大众汽车及其供应商供应锂化工产品。
大众汽车首席采购官StefanSommer将这笔交易称作对大众汽车电动汽车攻势具有关键战略意义的一步。
大众汽车电动汽车采购部主观MichaelBäcker则表示,与赣锋锂业达成的供货协议,是大众电气化原材料团队(e-RawMaterialTeam)经过广泛市场分析后达成的。这支团队的核心任务是与原材料行业建立密切联系,确保动力锂电池价值链(供应)的可持续性。
动力锂电池回收已提上大众汽车的议事日程。
大众汽车方面介绍,2020年,大众汽车集团将在Salzgitter市建立一座动力锂电池试点回收工厂。初期,该工厂的年回收能力约为1200吨/年,大约相当于3000辆电动汽车的退役电池量。大规模回收至少要等到2020年末,届时,首批规模化生产的电动汽车电池寿命将达到终点。
目前,大众汽车电池卓越中心的专业正在研究动力锂电池回收技术。
那么,大众汽车的电池是如何回收的?
首先,依据特殊的测试标准,对退役电池进行分析,根据不同测试结果,退役电池或被重复利用,或被分解回收。
重复利用的一个典型场景是快速充电桩。例如,第一批MEB平台电动汽车的电池退役后,部分将为大众可移动式充电桩供应能量。这些充电桩配备了360千瓦时的电池组,每个充电站直流快速充电功率达到100千瓦。
无法直接利用的电池将在Salzgitter工厂被分解回收。
首先,将单个电池粉碎,粉碎后的材料进行干燥和筛分,其中提取出的的镍、锰、钴、锂等价值较高的原材料被称为黑粉末(blackpowder),这些锂离子电池材料可以单独分离出来,用于全新电池的生产。
大众汽车方面强调,由于贵金属原材料的采购和处理造价高昂,因此,Salzgitter电池回收工厂只是试点项目,重要目的是培训大众自己的员工掌握电池回收技术。为未来几年,大众将在多地部署更多电池回收厂,不仅有利于环保,也利于提升大众电动汽车生产的经济性。
目前,大众汽车动力锂电池原材料的回收率约为53%,Salzgitter电池回收工厂建成后,回收率将提升至72%,而大众汽车的长期规划是,原材料回收率达到97%。这样,才能实现大众汽车电动化可持续发展的终极目标。
未来10年,大众汽车将在全球推出75款纯电动汽车型,近60款混合动力车型;纯电动汽车销量达2600万辆(约2000万辆基于MEB平台生产,约600万辆基于PPE平台生产),混合动力车型销量近60钜大锂电0万辆。
从原材料、电芯、系统,到整车、回收,大众汽车全球范围内的动力锂电池闭环链条初步形成,能否顺利实现如此雄心勃勃的电动汽车规划?
东莞市钜大电子有限公司成立于2002年,总部位于我国广东省东莞市南城区高盛科技园,是一家为全球用户在移动电源、储能电源、动力电源和备用电源的个性化需求,供应特种锂电系统定制化方案和产品的国家级高新技术公司。