文 / 孟華
上個月舉辦的特斯拉2021年第四季度和全年收益電話會議上,特斯拉宣布,其位于加州佛蒙特Pilot(試點)工廠已經(jīng)生產(chǎn)了100萬枚4680電池(相當于1000輛Model Y的用量)。
而2020年秋天特斯拉發(fā)布4680電池的時候,預言3年左右才能量產(chǎn),現(xiàn)在相當于量產(chǎn)提早了一年。
仍在等待審批通過的特斯拉柏林工廠,據(jù)稱已經(jīng)配套了一個4680電池工廠,規(guī)劃產(chǎn)能高達100GWh,能根據(jù)需要擴產(chǎn)到200-250GWh,可以滿足超過300萬輛電動汽車使用,足以覆蓋未來5年內(nèi)歐洲對特斯拉的需求。
這些所謂的規(guī)劃,一個月前并未受到輿論重視,畢竟特斯拉有多次預言落空的歷史。
不過,近期特斯拉釋放了生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)信息,讓量產(chǎn)目標變得可信起來。根據(jù)試生產(chǎn)7條產(chǎn)線(包含一條特殊封裝線)的生產(chǎn)記錄,電芯平均良率92%。封裝后良率在79%-97%之間。
一般而言,良率超過90%才具備量產(chǎn)條件。馬斯克因此聲稱,2022年第一季度就可以見到搭載4680電池的Model Y了。對于計劃拖拉著稱的特斯拉,這實在令人驚訝。
更令人驚訝的是,特斯拉的電池量產(chǎn)能力,居然走在其供應商(松下、寧德時代、LG能源)之前。
據(jù)說,寧德時代和比亞迪都在試產(chǎn)4680電池,但寧德時代拒絕透露具體試產(chǎn)安排。
另有消息稱,中國國內(nèi)的二線、三線電池供應商,諸如億緯鋰能、比克電池也已經(jīng)推出自己的4680電池方案。
供應商當中,松下投產(chǎn)4680電池的信息比較明確。今年1月份,松下CFO忠信和夫稱,松下投資7億美元改造工廠的計劃正在落實,產(chǎn)能部署在大阪附近的和歌山縣,計劃新財年(2022年4月1日起)開始試產(chǎn)4680電池。
忠信和夫表示,這些電池“優(yōu)先”滿足特斯拉。這其實透露了很關鍵的信息,即特斯拉并不掌握4680電池的核心專利,松下有權將產(chǎn)品直接提供給其他整車廠商。
三星SDI和LG能源都表示,正在努力開發(fā)4680電池。這其實也反映了同樣的意思,雖然特斯拉在圓柱電池方案上做出了重要思想貢獻,但電池供應商仍然需要針對量產(chǎn)目標,就具體技術細節(jié)進行摸索。
說到底,電動車的競爭,仍然是電池能密的競爭。這也是為什么特斯拉將企業(yè)前途押在4680電池上的原因。
大家都知道,特斯拉擁有自己的技術護城河,包含自動駕駛、車機系統(tǒng)和“三電”設計應用等。
特斯拉在電動車生產(chǎn)組織規(guī)模攀升的過程相當曲折,但結果還是成功的,因此積累了豐富的中高端電動車生產(chǎn)經(jīng)驗。目前能做出中高端車型的品牌,產(chǎn)能拼不過特斯拉;而產(chǎn)能超過特斯拉的品牌,平均價格又明顯低于它。
但是,這不表明特斯拉擁有全車每一個細節(jié)的知識體系。業(yè)內(nèi)早就清楚特斯拉對新技術和產(chǎn)品的宣傳,往往有夸大嫌疑(在韓國還因此被罰過)。就4680電池而言,特斯拉就不僅僅是宣傳技巧的問題。
譬如,馬斯克宣揚4680電池的能量是松下2170電池的5倍,功率是松下21700電池的6倍,他故意沒有提到4680電池的體積是后者的近5.5倍,那是因為4680電池的尺寸更大:46X80毫米,而不是21x70毫米。這就意味著功率密度的提升相當有限(特斯拉自稱提升16%)。
從形態(tài)上,18650、21700和4680的區(qū)別,似乎只是“衛(wèi)生卷紙”越做越大而已。
當前動力電池從堆疊方式來看,的確只有兩種:一種是卷繞,一種是疊片。方殼電池是“卷繞壓實”,寧德時代技術領先,并在這個環(huán)節(jié)構筑了專利防御的重點區(qū)段,多家業(yè)內(nèi)企業(yè)被寧德時代起訴專利侵權。
比亞迪刀片電池、蜂巢電池主打疊片,可以避開寧德時代的專利墻。而寧德時代也表示在后續(xù)生產(chǎn)規(guī)劃里,將部分選用疊片工藝。
中企唯一不擅長、不待見的工藝是軟包。LG在軟包上栽了大跟頭,賠了幾十億美元召回費用。而福特、通用汽車都使用韓企的軟包電池,現(xiàn)在很難回頭了。
4680電池好處不僅僅是“大卷”,還在于“全極耳”(或稱“無極耳”)和“干法工藝”,增強了電池功率與安全性,提升了生產(chǎn)效率,降低了電池成本,提升了循環(huán)性能。特別是全面支持4C、6C快充,讓4680電池技術尚未成熟的時候就受到持續(xù)關注。
4680電池的工藝難點在于“全極耳”的制作和焊接,這也是影響良率的瓶頸。
和人們認為4680電池必須是三元的印象相反,4680電池不僅可以用三元方案,也可用磷酸鐵鋰(LFP)方案。當時業(yè)內(nèi)預測,4680+CTC,將成為特斯拉拉開與對手差距的重大技術改進。實際上,過于看重4680電池的人,可能將會失望。
特斯拉柏林工廠將采用CTC工藝,即取消了PACK(電池包)設計,將電芯和模組直接安裝在底盤上,用底盤和上覆件充當PACK,散熱設計也變得簡單(雖然有人認為大電池散熱變差了)。
結構簡化的結果,就是能密上去了,這是特斯拉將企業(yè)前途押在4680電池上的原因。說到底,電動車的競爭,仍然是電池能密的競爭。
國內(nèi)經(jīng)歷了多年的補貼退坡,仍然留在補貼范圍內(nèi)的標準是能密達標。車企因此都咬牙上三元鋰電池。
而去年開始磷酸鐵鋰電池一躍超過三元鋰電池,與補貼接近退光不無關系。不止因為磷酸鐵鋰電池每度電成本大概低150-200元,更因為磷酸鐵鋰電池高溫安全性好。
當前,磷酸鐵鋰+CTP(寧德時代主導)+刀片(比亞迪主導)、磷酸鐵鋰+變種刀片(蜂巢主導的長條電池LCTP),是國內(nèi)競爭主流。
特斯拉進入中國后,因松下不愿意在華擴大產(chǎn)能,被LG能源摘了桃子。但是特斯拉這種車企,不會讓任何一供超過50%,什么封裝都會的寧德時代馬上成為新寵。如今,寧德時代甚至比LG拿到的特斯拉訂單都要多。
現(xiàn)在,4680電池加入戰(zhàn)團,形成4680+CTC一體方案,是否會在國內(nèi)乃至全球改變供應鏈的局面?
其實大概率不會,因為特斯拉缺乏帶動電池技術革新的根本性力量。
電池的核心技術首推正負極材料,其次電解質(zhì)、隔膜,最后才是封裝。圓柱、方殼、軟包都是封裝技術,而4680電池是對圓柱工藝的改進,和比亞迪將方殼改成刀片,相差不多。為什么沒人提比亞迪的刀片電池改變了電動車產(chǎn)業(yè)呢?這里恐怕有個品牌認知誤區(qū)的問題。
我們也可以理解,寧德時代成為市值萬億的巨頭,比亞迪電池(弗迪)、松下、LG、SKI市值/估值都很高。同時,正負極材料、隔膜也有一批上市公司。而電控、電機、BMS專業(yè)企業(yè),則很難做大。
后幾樣技術護城河很淺。電池企業(yè)順手就把PACK做了,主機廠可以直接采購整包電池,也可以自己設計PACK乃至無PACK堆裝。不能做BMS的主機廠,現(xiàn)在很少見。這幾樣技術都很難養(yǎng)活獨立企業(yè)。
因此,新能源車(EV、PHEV)的改進最強大的推動力在于電池技術,而電池技術革新首要在于正負極材料和電解質(zhì)的改進。高鎳(或者無鈷)、摻硅補鋰和固態(tài)(半固態(tài))分別對應正極、負極、電解質(zhì)的方向,這些技術都直接以能密和安全性為目標,算是核心技術。
相對于電池核心技術,4680電池的改進相對邊緣一些,很難對汽車行業(yè)格局產(chǎn)生大的影響。特斯拉的宣傳能力往往跑在工程能力的前面,多年來,相信大家也對此心中有數(shù)。
剛才提到,特斯拉很可能不擁有完整的電池專利。在4680電池之前,特斯拉采購松下電池,后來即便沒有那些恩怨,特斯拉也會引入供應商平衡松下的影響力。
特斯拉雖然對“無極耳”技術大書特書,但更基礎的正負極方案,特斯拉卻一直秘而不宣。種種跡象表明,特斯拉沒有完整的4680電池生產(chǎn)技術。
現(xiàn)在問題來了,特斯拉自己生產(chǎn)的4680電池,電池正負極材料、隔膜、電解液技術(包含生產(chǎn)工藝)授權來自于誰?
松下、寧德時代、比亞迪等供應商生產(chǎn)4680電池,需要從特斯拉獲得什么樣的專利授權?
這兩個問題可以聯(lián)系在一起,大概率是特斯拉與供應商達成“交叉授權”協(xié)議。就像ICT產(chǎn)業(yè)幾大廠商常做的那樣,即大家把技術專利拿出來,拼在一起,形成完整的4680電池技術。然后,各自回家琢磨生產(chǎn)工藝。因此我們可以看到各個供應商進度不一。
而比克電池、億緯鋰能等電池廠商,不屬于特斯拉供應商行列,也在試圖生產(chǎn)4680電池,和上述猜想不矛盾。很有可能,它們生產(chǎn)的4680電池,與特斯拉所稱的4680電池,只是尺寸相當,而技術細節(jié)大相徑庭。
這也說明,封裝技術沒那么難以突破。
有消息稱,寶馬下一代電池平臺可能轉(zhuǎn)向4695圓柱形電池。整個德系品牌都奉方殼為圭臬,突然改弦更張,意味著新技術已經(jīng)醞釀很長時間,小規(guī)模試制恐怕也過關了,量產(chǎn)有點譜了。
更重要的是,寶馬也找到了愿意生產(chǎn)的供應商。如果無法證實技術的可靠性,任何一個供應商都不會瘋狂到投入數(shù)億元改造產(chǎn)線,只供主機廠驗證一下奇思妙想。
這樣一來,雖然4680電池不具備碾壓能力,但也能形成一個可靠的技術方案,實現(xiàn)技術主流化。更重要的是,無論方殼,還是4680為代表的大圓柱,都要和CTP或者CTC結合,才能構成對三元和磷酸鐵鋰競爭格局的影響力。
電池供應鏈格局的慣性,比我們想象的更大,但無論誰占優(yōu),軟包的邊緣化,似乎不可避免。