车企对动力电池的新布局

国际车企会是动力电池市场的大变数.

大众达成200亿欧元电池订单、奔驰10亿欧元(约12亿美元)打造全球电池生产网络、宝马2亿欧元建电池研发中心、丰田/松下联合开发方型固态电池……2017年底到2018年初,国际车企频频在动力电池领域引起大轰动.

作为新能源车的核心零部件,当前动力电池在整车成本中所占比重仍高达40%-50%,对整车的综合成本、性能品质,甚至是稳定生产(参考Modle3)都有着举足轻重的作用.因此,对于任何有志于在新能源汽车市场有所作为的国际主流车企来说,动力电池必须被牢牢握在自己的手中.

梳理相应布局不难发现,当前国际车企布局动力电池具有2大特点:

一是布局集中在技术层面,迫切期望增强主动权.更多的车企选择将资金运用于建立研发中心、强强联合研发电池,如宝马建立研发中心,通用/本田、宝马/丰田分别合作研发燃料电池等.实际上,除了特斯拉之外,真正投入巨额资金筹建动力电芯工厂的情况并不多见;

二是技术储备呈现多样化的趋势,重心落在锂电池、燃料电池和固态电池.宝马是这方面的典型代表,在过去的20年里宝马对燃料电池,以及铅酸、Na-S、ZEBRA、镍氢和锂离子在内的几乎所有类型二次电池都进行了丰富实验,但最终筹备推出的新能源车型仍以电动车和燃料汽车为主.

高工产研锂电研究所(GGII)分析认为,随着国际车企对动力电池的布局深化,当前行业内"中日韩"三足鼎立的局面或也将出现变化.

一方面欧洲在传统汽车领域的地位卓越,预计未来这一地区的电池基地数量、产品工艺性能将不断向上提升,另一方面特斯拉在新能源汽车市场地位及其超级工厂投产规模在持续稳固、扩大,未来动力电池市场或将受上述影响,形成"中日韩欧美"五角角逐的局面.

更为复杂激烈的动力电池竞争似乎已在眼前,那么可能打破当前局面的国际车企,其动力电池业务究竟推进到了哪一步?高工锂电梳理了特斯拉、丰田、通用、大众、奔驰、宝马6家顶尖车企在动力电池领域的进展概况以作参考,具体如下:

特斯拉

作为第二轮电动车产业化热潮中成长起来的后起之秀,特斯拉在电池领域的布局重点体现在锂离子电池和储能方面.

为削减电池成本,进一步扩大电动车产能,2014年6月,特斯拉号称全球最大锂离子电池工厂的内华达州Gigafactory工厂正式开工,该项目总耗资约50亿美元,占地3200英亩(约12.95平方公里),预计将在2020年全面建成达产.

目前该工厂已部分投入使用,公司预计,2018年该工厂的电池产能将达35GWh(相当于2014年全球电池的产能总和),有必要的话,甚至可达到150GWh产能.超级工厂强大的产能,也支持特斯拉推出了迄今旗下最为便宜的电动车——Model3,尽管当前Model3的交付不如预期.

值得一提的是,Gigafactory还将配置最先进的循环系统,所有的旧电池组都可回收.为实现能源的自供应,该工厂的屋顶和周围山顶都铺设上了太阳能面板,未被消耗的电能将被储存,以供在没有光照的情况下使用.

后续马斯克曾表示计划在欧洲、中国与印度各建一座Gigafactory,但目前暂未获得相应项目实际进展.

储能电池方面,2017年7月,特斯拉宣布与法国可再生能源公司Neoen合作,将在南澳洲建造100Mw的锂离子蓄电池组.

2018年2月,特斯拉宣城正与SquawValley和LibertyUtilities合作,计划在奥林匹克谷地(OlympicValley)部署电池储存系统,以使用100%的可再生能源.据称,项目将使用最先进的电池储存技术,创新储能方式,并将储存的能源输送至公用电网.该电池系统将在特斯拉Gigafactory工厂建造.

丰田

丰田是全球主流汽车厂商中被公认对燃料电池和二次电池(锂电和镍氢)都有非常深入研究的公司.

氢燃料电池一直是丰田的"掌上明珠",1992年起丰田就开始了燃料电池技术的研究,但由于相关技术、储氢罐及相关配套设施的发展滞后,直到2014年末,丰田才发布了首款搭载"丰田燃料电池系统TFCS(ToyotaFuelCellSystem)"的量产版氢燃料电池车"MIRAI".

发布新车的同时,丰田斥资200亿日元(折合当时人民币10.4亿元)用于提高日本氢燃料电池和燃料箱工厂产能.2015年,丰田无偿公开了燃料电池车"MIRAI"的"丰田燃料电池系统TFCS(ToyotaFuelCellSystem)"技术专利,并设期限至"2020年底之前".出于对丰田燃料电池技术的信任,宝马等国际顶尖车企将其选定为燃料电池研发合作伙伴.

在镍氢电池领域,丰田也拥有着卓越的地位.早在1996年丰田就与松下合资成立了镍氢电池厂PEVE,双方占比分别为80.5%和19.5%.目前,PEVE已为全球约80%的镍氢电池混合动力汽车提供电池,包括丰田的竞争对手.实际上丰田完全具备独立生产镍氢电池的能力.

锂电池领域,丰田对全固态锂离子电池情有独钟.2014年,丰田对外宣称正在全力研发全固态锂离子电池,并已开发出能量密度为400Wh/L的电池原型.丰田研究人员表示,该电池约在2020年实现商业化应用,2025年得到实质性改善.

2017年底,丰田再次与"老朋友"松下达成共识,确认双方将共研发车载方型固态电池.

通用

由于过去一直专注于FC-EV,通用汽车在电池方面的布局主要体现在燃料电池方面,锂电池布局相对缺乏.

由于投资巨大,通用汽车在布局燃料电池时选择与本田合作,早在2013年,两家国际顶尖的汽车商就达成合作,共同开发燃料电池车使用的燃料电池系统和氢罐,共享氢能源电池燃料的知识产权.

2017年初,通用与本田的合作进一步扩大,双方计划在美共同投建氢动力燃料电池系统制造合资企业,后续声明显示,通用与本田将各投资8500万美元研发这项技术,合资企业预计将于2020年左右开始生产.

锂电池方面,2017年底,通用汽车曾对外开放了其位于上海的电池、BMS研发实验室,以展示相应技术发展细况.

大众

整体来看大众的动力电池布局更为全面和谨慎,在燃料电池、固态电池、锂电池以及锂硫/空气电池上都进行了不同程度的布局,预计未来10年,大众将在电动车载电池领域投资500亿欧元.

具体来看,大众在燃料电池领域的研究可以追溯到2007年甚至更早以前,当年度大众汽车宣布将与巴斯夫、博世、Evonik工业公司(前德固赛公司)、Li-Tec等公司共同投资3.6亿欧元,自2008年起合作生产车载燃料电池.

2014年,大众在洛杉矶车展上展出了燃料电池版的AudiA7、Golf以及Passat车型,三款车型均采用大众自主研发的第四代100KW级PEMFC电池组.随后的技术进展显示,大众已开始着手发展定位高端车系的第五代燃料电池系统.

虽然大众涉足固态电池研发的时间相对较晚,但却"固执"地准备单独研发.2014年第三季度,大众表示看好固态电池前景,并入股研发固态电池的创业公司QuantumScape,股份占比5%.

2017年9月,大众CEO穆伦表示,公司已经在计划下一代电动车电池,里程超过1000公里的固态电池,并将于2025年量产.

锂电池方面,2016年大众集团总裁MatthiasMueller透露,公司拟投资100亿欧元,在德国萨尔茨吉特建立自己的锂离子电池生产厂,据称该项目有望超过特斯拉的Gigafactory,成为史上最大电池厂.但迄今为止,该工厂并没有进一步的信息流出.

奔驰

受第一轮电动车产业化思维影响,奔驰在燃料电池领域进行了大量研究,但在第二次电动车产业化热潮的影响下,其在锂电池领域也进行了大规模的布局.

2007年,奔驰母公司戴姆勒联合福特汽车达成了对加拿大Ballard公司汽车燃料电池业务的收购,并借此获得相应燃料电池知识产权、113名原公司科研人员以及部分试验实施.目前,戴姆勒在Ballard公司中的股份占比已达19%

受益于以上基础,并配合后续研发进展,当前奔驰的GLCCell燃料电池堆尺寸相较之前减小了约30%,且贵金属铂的用量减少了90%,成本得到大幅降低.最新款氢燃料电池车型GLCfuel-cell也已于2017年上市.

锂电池方面,此前为获得锂电相关技术,奔驰曾联合主要从事特种化工产品的研发的Evonic成立了Li-Tec公司生产锂离子动力电池,并实现控股,但囿于技术、成本等多重原因,Li-Tec最终难以为继破产告终.

今年以来奔驰在锂电池领域采取了更为激进的举动.2018年1月,奔驰透露,计划投资10亿欧元(约12亿美元)打造全球电池生产网络,在全球范围内建造电动汽车和电池制造中心.

目前,奔驰在全球由6座电池组工厂组成的电池生产网络已经形成,包括德国卡门茨的一号和二号电池工厂(后者将于2018年建设完毕)、德国图尔克海姆电池工厂、北京电池工厂,美国塔斯卡卢萨电池工厂以及新建的泰国电池厂.这些工厂可根据需要,适时准备出口电池组.

宝马

在过去的20年里,宝马对电池技术进行多样的尝试.氢能方面主要是燃料电池、在纯电动车方面,宝马装车试验了铅酸、Na-S、ZEBRA、镍氢和锂离子几乎所有类型的二次电池,积累了丰富的测试经验.

燃料电池方面,早在2013年,宝马就选择稳妥地联合丰田共同合作研发燃料电池技术,并随后一直保持着对该种能源系统的试验热情.其推出的高压低温复合氢燃料存储科技可将氢燃料存储能力提高50%,支持车辆续航超500公里.

为更好地研发氢燃料存储系统,并将其整合到整车,宝马还与德国道达尔、林德集团在加注燃料和技术方面建立了强有力的合作.最新消息显示,全新的宝马燃料电池车预计将在2020年推出.

锂电池方面,2017年底,宝马宣布将在未来4年内投资总计超过2亿欧元在其总部德国慕尼黑建立一座电池研发中心,并于2019年初开始运营.几乎是在同一时期,宝马还确认将联合美国电池公司SolidPower研发新一代电动车固态电池技术.