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汽车制造

中国动力电池发展格局 宁德时代与比亚迪争老大

来源:21世纪经济报道2020-05-26 我要评论(0 )   

在业内看来,刀片电池挑战三元锂电池市场地位的关键就在于,更优的安全性。动力电池行业老二比亚迪,准备借刀片电池打一场翻身仗。王传福寄予厚望的刀片电池,宁德时代...

在业内看来,刀片电池挑战三元锂电池市场地位的关键就在于,更优的安全性。动力电池行业老二比亚迪,准备借刀片电池打一场翻身仗。王传福寄予厚望的刀片电池,宁德时代董事长曾毓群却表现得有点不屑。

中国动力电池两大龙头企业比亚迪和宁德时代,这对已经明争暗斗许久的对手,近期上演了一场“互怼、反击”的精彩戏码。

这场好戏,由一根钢针引发。

一根针引发的争论

3月29日,比亚迪发布刀片电池。

刀片电池和传统动力电池的最大差别体现在电池的设计上。和以往块状或者圆柱结构不同的是,比亚迪刀片电池设计成又长又薄的形状,形似刀片,然后叠加起来组成扁平化的电池包,平铺在车底。

根据比亚迪当时介绍的情况,刀片电池的主要优点包括刀片电池设计有利于电池包整体的散热,散去多余的热量可以降低高温对电池的损害,从而延长电池使用寿命;提升电池包的整体刚度,有效减少因电池包变形导致内部线路或者插接件挤压、磨损等引起的事故,从而提高电池的安全性。

值得注意的是,比亚迪对外公布了刀片电池顺利通过“针刺试验”的完整测试视频,予以佐证其在安全性方面的优势。比亚迪股份副总裁、弗迪电池董事长何龙称,“针刺测试”是目前行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段,“电池的针刺测试,就像我们攀登珠穆朗玛峰这个难度”。

比亚迪公布的三种动力电池针刺对照测试结果显示:三元锂电池在钢针刺入后迅速冒烟、剧烈燃烧,表面温度超过500℃,电池表面的鸡蛋被炸飞;磷酸铁锂块状电池在针刺后虽然无明火,但是有烟,电池表面温度超200-400°C,电池表面的鸡蛋被烤焦;而比亚迪刀片电池无明火、无烟,表面温度只有30-60℃,电池表面的鸡蛋无变化。

“刀片电池将改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的技术路线回归正道,并重新定义新能源汽车的安全标准。”比亚迪董事长王传福如此表示。

在业内看来,刀片电池挑战三元锂电池市场地位的关键就在于,更优的安全性。动力电池行业老二比亚迪,准备借刀片电池打一场翻身仗。

王传福寄予厚望的刀片电池,宁德时代董事长曾毓群却表现得有点不屑。

5月11日下午,曾毓群在宁德时代(300750.SZ)2019年度业绩网上说明会时如此回应:目前据报道的刀片电池是我们2016年量产的CTP结构创新概念中的一种,我们已经选择并量产CTP结构创新里最优的几种,比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。

这样的说法,就像是在说“比亚迪的刀片电池技术,不过是宁德时代玩剩下的方案”。

对于针刺测试,宁德时代副董事长潘健则表示,宁德时代的三元电池和磷酸铁锂电池都有可通过针刺测试的产品。

曾毓群的说法更加直接,“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,但有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全”。

电池的针刺测试,其实是电池的滥用测试中的一种。

“在锂电子电池的历史中,索尼电池在2005年的时候是可以通过所有滥用测试的,但是索尼的锂离子电池在2005年经历了锂离子电池历史上最大的市场安全召回事件,从此索尼电池一蹶不振、黯然离场。”曾毓群说,“我们关注要关注真正的市场安全,我们的设计、生产、检测等安全措施都要集中在市场的汽车碰撞、汽车充电、汽车进水、汽车结露、电池包设计、电芯设计制造等全场景、全周期、全方位、全系统安全。”

这样的说法,显然引起了比亚迪的不满。

5月11日晚,比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在微博“反击”:“不服?!那也来扎一下吧!针刺是难度最大的,堪比登珠峰!珠峰都登得了,其他峰肯定都登遍了!”

随后,宁德时代予以回击,真的“来扎了一下”。

5月22日,宁德时代发布一则“宁德时代三元电池包针刺测试”短视频。

视频显示,测试人员使用直径5mm、锥角45°的钢针,以25mm/s的速度穿刺三元电池包底部。钢针刺向电池包的过程中,就已被折断了。

“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是技术?是体质?是巨头的面子?不,是钢针!”宁德时代称,宁德时代的三元电池包,钢针根本刺不穿。

不过,这样的一则视频引发了网友的质疑。针刺测试的对象应该是电池的电芯,而非外部包裹的电池包,有人认为宁德时代偷换概念。

5月23日,宁德时代又发布了一则新视频。

视频显示,某款宁德时代5系三元电芯,穿刺前电芯的电压是4.213v,温度为23.9℃。穿刺后,没有任何的冒烟起火现象。按照国标规定观察一小时之后,电压降至3.724v,温度上升到93.7℃。某款宁德时代8系三元电芯,穿刺结果则是,电压从4.156V下降到4.075V,温度从24℃上升到37.6℃。

同时,宁德时代还在视频中晒出文件,宁德时代让三元电芯通过针刺测试的技术,在2017年通过德国莱茵TÜV的测试认证。当时的针刺测试条件是,电池满电,钢针直径3mm,刺入速度80mm/s,刺入深度贯穿整个电池,整个过程电池没有任何质量损失,电解液无泄漏,安全阀未打开,电池未起火,未爆炸。

宁德时代还特别提到,“电池温度35.1度,鸡蛋肯定烤不熟”。有网友称,这样的说法是在“内涵”比亚迪。

“宁德时代早在2017年就已掌握三元电芯通过针刺测试的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测试=电池安全吗?”宁德时代在视频最后提到。

有网友在宁德时代的微博下调侃,“宁德时代轻松跃过比亚迪的珠穆朗玛峰。”

5月24日晚,李云飞再次发表微博回应:同为行业一线及主导品牌,我们有责任和义务把产品通俗化、形象化,而不是绕圈搞晕大家!

“刀片电池自3月底发布至今,也只是客观地讲述各类电池的品类特性和优点劣势,三元电池不安全等,这些都是行业共识和常识,没有提谁,也从未针对过谁!”李云飞表示。

他认为,针刺实验的核心目的就是要让电池短路,以便观察电池的热失控及制定更好的安全防护策略;针断了也好,真刺了也罢,但电池没短路,其实针刺实验就已然失败了(短路是目的,针刺只是最直接的方法而已);针刺让电池不短路,与通过针刺让电池短路看电池的热安全性,是两回事;针刺让电池不短路,实现的方式有很多种,很多家电池公司都已掌握该技术;刀片电池针刺实验视频能看出,刀片电池是短路了的,但它很安全。

路线之争

针刺测试只是验证电池安全性的一个方面,电池的安全是一个系统化的工程。通过针刺,不等同于电池的综合安全。

“从化学材料的构成来看,磷酸铁锂电池材料本身的热稳定性更好,三元电池能量密度更高,二者的优缺点都是很明显的。”有业内人士对记者表示。

磷酸铁锂电池成本更低,安全性更高,但能量密度难以提高,因此电池续航里程的提升节奏缓慢。三元电池的能量密度随着正极化学材料的配比变化而不断提升,但对安全性提出的要求也越来越高。能量密度跟电池安全,存在难以调和的矛盾。

在过去的十年,动力电池经历了磷酸铁锂和三元锂电池主导的两个时代。比亚迪之所以被宁德时代反超,除了供应体系封闭化之外,更加重要的原因是随着技术的进步、能量密度的提高、以及补贴政策对续航里程的标准调整,让市场对高能量密度追逐,这也让三元锂电池成为新能源乘用车市场的主流。

研究机构EVTank最新的数据显示,2017年,国内磷酸铁锂电池与三元锂电池的装机量占比分别是49.61%和44.69%。随后几年,三元电池市场份额一路攀升,磷酸铁锂则相应下滑。今年1-4月,国内三元锂电池装机量占比升至72.87%,而磷酸铁锂电池的装机量进一步跌至22.93%,锰酸锂电池(LMO)以及其他电池加起来占的比例不足5%。

从近年来的发展方向来看,三元正极材料向高镍方向发展是趋势。例如,宁德时代测试中的5系电池和8系电池分别是NCM523和NCM811电池,NCM811电池指的是三元锂电池的正极材料镍、钴、锰三种金属比例为8:1:1的电池,与现在市面上常见的NCM523和NCM622电池相比,提高了镍的含量同时降低钴和锂的量。镍的比例增高,能够增加能量密度,但也带来了更加激烈的电化学反应,影响电池的安全性能。不过,由于减少了钴的用量,NCM811电池也将大幅降低电池的价格,对于车企来说,这样的电池极具吸引力。

“无论是否担心安全,阻止不了能量密度往前走。这是行业的趋势,也是市场需求。”有电池行业人士此前曾在接受21世纪经济报道采访时表示。

值得注意的是,近几年来电动车起火自燃事故的频发,也为行业敲响了警钟。业内担忧,这是过度追求高能量密度所带来的后果。

安全事故是新能源汽车发展的致命隐患,而新能源安全事故的本质,是电池热失控。

导致热失控的诱因主要有两种,一是机械电气诱因(针刺、碰撞等事故导致),二是电化学诱因(过充、快充、自发性短路等),电池单体热失控之后传递给相邻单体,随后大面积蔓延,最终导致安全事故的发生。

从三元电池的发展趋势来看,电池能量密度会继续提高,体积和能量都提升是不可逆转的趋势。而在这种情况下,对安全防控的技术要求会越来越高。

“正是对电池能量密度不切实际的追求,彻底带偏了动力电池行业的发展路线,并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。”王传福说。

与三元锂电池相比,磷酸铁锂的材料热稳定性有着明显的优势。这也是王传福喊出“刀片电池让电池技术回归正道”的底气所在。

不过,有业内人士分析认为,现阶段高续航仍然是消费者买车的重要因素。在短期内,三元电池的市场主流地位难以发生改变。“磷酸铁锂电池在短期内依然占有成本优势,不过,从能量密度等方面看,磷酸铁锂电池始终有着局限性,虽然当前磷酸铁锂电池比燃料相对活跃的三元锂电池安全些,但通过系统、工艺、设计等方面的努力,三元锂电池的安全性也可提升。”

根据比亚迪官方透露的信息,比亚迪的刀片电池将首先搭载在比亚迪汉之上,这款车的NEDC续航里程可达605KM。不久前,比亚迪汉正式开启预售,共推出四款车型,预售价区间为23万-28万元,其中包括了3款纯电动EV车型与1款PHEV插电混合动力车型。

据了解,比亚迪汉将在6月正式上市。比亚迪和磷酸铁锂电池的反击战,也将一触即发。

值得注意的是,曾毓群在宁德时代的2019年年度业绩沟通会上透露,宁德时代有自己的“无钴”电池技术储备,并用“全新的、颠覆性的”来形容这一产品。

此前,特斯拉就曾表示未来将采用“无钴电池”的新技术路线。

不过,出人意料的是,最先发布“无钴”电池的是中国车企长城汽车旗下成立只有两年的的蜂巢能源。

5月18日,蜂巢能源发布了115Ah电芯和L6薄片无钴长电芯两款产品。115Ah电芯的容量为115Ah,能量密度为245Wh/kg,车辆续航里程为600公里,预计在2021年6月推出。L6薄片无钴长电芯的容量为226Ah,能量密度为240Wh/kg,预计搭载在哈弗的一款高端车上,续航里程为880公里,预计在2021年下半年推出。

蜂巢能源的无钴电池,由现有的镍钴锰三元材料,变成镍锰二元材料。同时,采用两种化学键能更大的元素替代钴,掺杂到材料中。具体来看,无钴电池的成本和续航里程高于磷酸铁锂电池,但低于三元电池,材料安全性则有可能高于三元电池。

不过,“无钴”电池应用到实车,仍然需要一段时间。现阶段,无法明显改变三元电池和磷酸铁锂电池之间的战局。

龙头之争

在2016年以前,比亚迪一直稳居中国动力电池市场的冠军,从2017年开始,宁德时代反超并逐渐拉开与比亚迪之间的差距。2019年,宁德时代的电池装车量达到了31.46GWh,而比亚迪只有10.75GWh。

更大的差距体现在市场对于两家公司价值的评估。宁德时代(300750.SZ)的市值已经超过3000亿元,是国内汽车制造及零部件行业市值最高的公司,也是比亚迪市值的两倍。

“电池大王”王传福憋着一股气。比亚迪,这家因为动力电池优势而抢到中国新能源汽车整车先发优势的车企,错过了动力电池高速增长的市场先机。

此前,比亚迪的动力电池只垂直供应给比亚迪的新能源汽车。产生这一业务格局的原因是,王传福对比亚迪动力电池技术和工艺很有自信。王传福认为,新能源车最核心的技术是动力电池,而比亚迪的动力电池技术和工艺也遥遥领先。为了保证新能源车在市场上的领先地位,王传福关闭了动力电池外销的通道。

这一战略在当时为比亚迪获得了竞争优势,比亚迪不仅不缺电池,而且搭载到新能源车上的动力电池的品质也优于平均水平。在2015年和2016年,比亚迪传统车业务不稳定的前提下,利润都有较大增长,主要来源于新能源车的布局。

但是从2017年下半年开始,王传福开始改变这个策略,提出开放动力电池业务。促使王传福做出这个决策的原因有两个:1.新能源车补贴大幅度下滑,比亚迪面临盈利压力。而比亚迪的动力电池技术和工艺仍然领先,王传福实际上是放着一个“金矿”没有开采;2.动力电池市场发生了很大变化,宁德时代等动力电池企业开始疯狂进攻,王传福感受到了压力。

2017年,宁德时代的出货量10.4 GWH,反超比亚迪,成为动力电池市场的出货量第一的电池商。王传福的动力电池封闭战略,为整车布局抢得了优势,但没有想到的是,同时也给了宁德时代机会。

为了扩张在动力电池的市场份额,比亚迪已经开始行动。这两年,比亚迪给外界最直观的改变就是,比亚迪变得“越来越开放”了。

2018年10月,王传福在北京接受21世纪经济报道记者独家采访时就已透漏,有将电池业务分拆并上市的打算,但并未明确具体时间。当年年底,王传福则在接受其他媒体的采访时表示,将于2022年前将公司旗下的汽车电池业务分拆上市。而在上市之前,比亚迪会将其汽车电池业务分拆为一家独立公司。

今年3月,比亚迪成立五家弗迪系公司,进一步加快新能源核心零部件的对外合作。这5家子公司,分别是弗迪电池有限公司、弗迪视觉有限公司、弗迪科技有限公司、弗迪动力有限公司、弗迪模具有限公司。

其中,最受关注的就是弗迪电池。在外界看来,分拆独立,会让比亚迪的电池业务进入新的发展阶段。“几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”比亚迪有限公司副总裁、弗迪电池有限公司董事长何龙此前表示。

与大力拓展“朋友圈”的比亚迪不同的是,宁德时代不缺合作伙伴。

2019年工信部公布的新能源车型有效目录共4600余款车型,其中由宁德时代配套动力电池的有1900余款车型,占比约41.5%,是配套车型最多的动力电池厂商。宁德时代的客户包括上汽、吉利、宇通、北汽、广汽、长安、东风等国内主流车企以及蔚来、威马、小鹏等造车新势力,也与宝马、丰田、戴姆勒、捷豹路虎、大众、沃尔沃等跨国汽车集团有着深入的合作,是动力电池行业客户数量最多的企业。

宁德时代还拿下了汽车圈“网红”特斯拉的订单。据了解,宁德时代今年下半年将开始向特斯拉供应电池,供货不限于磷酸铁锂或者三元电池。

业务层面上,宁德时代尚未显著受益于特斯拉国产,不过其竞争对手LG化学却已经因为特斯拉而在中国市场大出风头。受到新冠疫情的影响,今年一季度中国新能源汽车销量大幅下滑,动力电池装车辆也受到了明显影响。

韩国SNE Research发布的最新报告显示,2020年第一季度,全球电动汽车动力电池市场最大供应商易主,LG化学以27.1%的市占率跃居首位;松下则以25.7%的市占率继续位居第二;宁德时代以17.4%的市占率位列第三,比亚迪则从去年第三下滑至第六。

日韩电池是宁德时代、比亚迪等中国电池企业的主要竞争对手,但此前由于政策的隐形限制,其并未参与到中国新能源汽车市场的发展。而随着去年6月电池“白名单”废除,新能源汽车补贴不再受电池厂商限制,中国的动力电池企业才重新对外开放。

“中国动力电池更大的优势在成本方面,在产品设计和技术上还存在些许差距。未来,中国新能源汽车的发展,本土电池企业还需要不断提升自己技术水平。”5月23日,全国乘联会秘书长崔东树对21世纪经济报道记者表示。

中日韩三国动力电池企业的竞争即将进入白热化。对宁德时代和比亚迪来说,战事进入中场阶段,考验也才刚刚开时。


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