避免受制于人?自研電池整車廠現狀盤點

2024-01-19 00:10:05 作者:李喆

  【太平洋汽車 技術頻道】在商言商,對于各家車企來說,追求利潤率是無可厚非的事情,而有效提升利潤率的方式,首選降低生產成本。在新能源車當中,動力電池是成本大頭,在前兩年全球動力電池供應緊張和原材料大幅漲價的那段日子里,甚至有車企表示,動力電池成本占到汽車總成本將近60%。雖然去年以來動力電池原材料價格已經明顯回落,但動力電池所占成本比例依然較高,對車企來說,自研自產動力電池,理論上既可以進一步降低成本,又可以提升自己在產業鏈中的話語權,避免受制于人。那么,當初那些選擇走自研自產電池路線的整車廠,如今都有哪些落地的成果呢?

面對車企自研電池,“寧王”亞歷山大

  成立于2011年的寧德時代,憑借過硬的研發實力和技術儲備,逐漸成為具有全球影響力的國產動力電池供應商;而到了2019年,寧德時代的市值已突破萬億,幾乎包攬了國內新能源汽車產業的電池供應份額,也牢牢把控著動力電池的定價權和分配權。

  然而最近幾年,隨著各大整車廠被電池成本壓得喘不過氣,以及對降本增效的堅定追求,有技術及資金實力的整車廠紛紛開啟自研自產動力電池的布局,寧德時代的市場份額逐漸被蠶食。截至2023年,公開數據顯示,在汽車動力電池產業中,寧德時代的市場份額為34%,其他電池品牌市場份額分別如下:比亞迪16%、LG 14%、松下8%、SK 5%、三星SDI 5%、其余廠商18%。

自研電池整車廠,繞不開比亞迪

  以電池起家的比亞迪,其實早在1996年便開始布局自研動力電池的生涯路線。彼時的比亞迪,雖然看著像草莽英雄往未知的領域埋頭奮進,但是從科技樹的發展進程看,盡早布局,堅持下去,就能等到收獲紅利的那一天。

  2003年,比亞迪電池的出貨量已經攀升至全球第一,同年開始布局電動汽車市場,其首款插電式雙模電動車比亞迪F3DM在2008年正式上市。直到2017年,比亞迪決定將電池業務拆分出去,獨立為“弗迪”品牌,以便更好地推進市場化。而后續的劇情大家也都有所耳聞:比亞迪憑借革命性產品刀片電池,不僅一舉扭轉磷酸鐵鋰電池在行業內的局面,而且還帶動了磷酸鐵鋰電池市占率的快速提升,打破三元鋰電池的壟斷。

  “刀片電池”采用的是CTP(Cell to Pack)無模組結構設計,省去了中間模組環節,直接將電芯集成為電池包。如果將刀片電池拆解開來,我們可以得到一堆長度1米、寬度10厘米、厚度不到2厘米的電池單體,這些電池單體緊密排在一起,就像“刀片”一樣插進電池包,所以才得名刀片電池。

  刀片電池包內部幾乎沒有橫梁或縱梁,薄如刀片的磷酸鐵鋰電池組合起來就能起到提升電池包整體結構強度的作用。于是,寸土寸金的電池包內部得以安裝更多塊電池單體,體積利用率得到極大提升,電池包總容量也就提上來了。在采用磷酸鐵鋰電芯的前提下,刀片電池結構將磷酸鐵鋰電池的容量和續航水平都拔高到了三元鋰電池的同一水平線。

  而在安全方面,磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動溫度高、放熱慢、產熱少、材料在分解過程中不釋放氧氣難以起火等四大優勢,相比三元鋰電池來說,安全性無疑更勝一籌。

  如今,弗迪電池的產能已經達到263GWh,在國內動力電池裝車量也達到了94.48GWh,占比27.81%;弗迪電池在100%自供比亞迪的同時,還成功開發了長安福特、一汽紅旗、東風汽車等國內客戶,以及特斯拉、豐田、PSA等海外客戶。自研自產電池整車廠成功案例模板,非比亞迪莫屬,大家都想抄它作業。

極氪007已搭載金磚電池

  金磚電池是極氪正式發布的首款量產800V磷酸鐵鋰超快充電池,誕生于衢州極電工廠,其最顯著的特征就是渾身金燦燦,形似“金磚”。這款電池主要有體積利用率高、充電速度快、安全防護水平高這三大特點。金磚電池已經率先搭載在極氪最新上市的純電轎車極氪007上。


【極氪007率先搭載金磚電池】

  為了能在電池包內放置更多電芯,極氪工程團隊對電池包結構進行了徹底改造:在電池底部使用一體化液冷托盤替代傳統水管結構,減少結構件對電芯空間的擠壓;采用電芯、上蓋、底板的“緊湊三明治結構”,釋放電芯倉縱向空間;在電芯之間采用航空級超薄熱阻隔材料,充分提升體積利用率。相較傳統設計,金磚電池的采樣線路總長度也縮短了157 米,核心零部件數量減少35%,電池質量能量密度也提升了10%以上;而最重要的成果,是使得金磚電池的體積利用率達到了83.7%,位居行業首位。

  得益于極氪自研的全域800V架構,匹配800V極充技術,金磚電池最高充電功率可達500 kW,最大充電倍率達到4.5C;在10%~80%快充區間內,可以實現充電15分鐘續航增加500 km以上。

  而在安全防護層面,金磚電池金燦燦的外觀,其實是專屬的金色耐高壓絕緣膜,可承受4000V直流高壓,耐高壓能力提升27%,相當于電芯的“金鐘罩”。 金磚電池還將電池包安全措施升級為8項,實現電池包全域安全的實時防護。

  據極氪官方介紹,投產金磚電池的衢州極電工廠,是全球最大的三電及儲能系統智能制造綜合基地,在工藝創新和智慧聯動兩大方面有突出的表現。

  通過電芯成份優化、電池包結構優化、產線智能化,金磚電池的生產效率提升超過40%,對比同等性能的三元鋰電池,每度電的綜合成本降低14.8%。純電汽車最昂貴的零部件之一——動力電池的成本,就這樣被極氪給降下來了。

埃安實現動力電池自給自足

  2022年8月,廣汽埃安成立了因湃電池公司,專注于自主電池產業的發展,項目總投資達到109億元人民幣;2022年12月,因湃電池科技有限公司正式開始建設;2023年9月15日,因湃電池工廠的正極合漿產線順利完成了首次投料;12月12日,因湃電池智能生態工廠正式竣工投產,也標志著廣汽埃安正式掌握了電芯全棧自研自產的能力;而彈匣電池2.0系列的最新也是最重要的產品,P58微晶超能電池也在同一天正式下線。

  以埃安彈匣電池2.0技術為核心的P58微晶超能電池,是在彈匣電池1.0的基礎上,新增了超穩電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統等一系列原創安全技術,讓其綜合熱失控管理能力提升了5倍,可抵抗多個電芯同時熱失控帶來的沖擊力。

  除了強悍的防護性能之外,P58微晶超能電池還擁有高能量密度,其中質量能量密度為195Wh/kg,體積能量密度為450 Wh/L,這個數據甚至比很多三元鋰電池密度還高。此外,埃安通過方型疊片、頂蓋/極耳直連焊接等優化設計,實現電池內部體積利用率超過90%,最終可使整車續航里程突破700km;同時,這款電池還具備3C快充能力,可實現充電10分鐘,續航250km,進一步解決用戶的續航焦慮。


【埃安P58微晶超能電芯裝包工序演示】

  P58微晶超能電芯實現量產之后,將優先供應給埃安與昊鉑兩大品牌車型裝配使用,后續還會將供應范圍擴大到廣汽集團其他品牌車型,實現動力電池自給自足。

蜂巢能源“短刀+飛疊”技術路線

  源自長城汽車的蜂巢能源,于2018年從長城汽車的動力電池事業部獨立出來,其總部位于常州,擁有鹽城、南京、成都、遂寧、上饒、湖州、馬鞍山和德國薩爾州等多個生產基地。截至目前,蜂巢能源有效產能已經超過27GWh。

  在剛剛過去的2023年,蜂巢能源正式確定了“短刀+飛疊”技術路線。所謂“短刀”,是相較于比亞迪那種1000mm長度的刀片電芯而言,使用400mm或600mm長度的電芯。相比傳統的方型電池,短刀電池優勢多多,既能大幅提升電池包空間利用率和能量密度,降低電池內部電阻,又能便于電池的保溫和散熱,最終實現大幅提升電動車續航里程、提高電池安全性能和使用壽命等目標。

  至于“飛疊”,則是蜂巢能源在2022年發布的第三代電芯高速疊片技術,以0.125S/pcs的疊片速度,實現了與卷繞工藝的效率持平。

  在明確技術路線的加持下,2023年蜂巢能源電池一共搭載了40款在售車型,涵蓋長城、理想、吉利銀河、嵐圖、五菱、哪吒、零跑汽車等主流品牌,總出貨量達到13GWh;此外,蜂巢能源已經開始向最近獲得生產資質的光束汽車生產的寶馬MINI電動版批量供貨。

  而根據最新數據顯示,2023年蜂巢能源憑借7.18GWh的動力電池裝機量位居國內第七;而在2023年12月底,蜂巢能源泰國工廠首款電池包下線,將搭載在長城泰國羅勇工廠生產的歐拉好貓車上,預計在今年一季度批量供貨,開啟出海征途。

總結

  對于寧德時代這種電池行業巨頭來說,整車廠自研電池的局面,對“寧王”的行業地位造成了明顯的沖擊,也迫使其調整市場策略,主動降低姿態,以尋求與更多整車廠合作的機會;對于自研電池的整車廠來說,最大的好處,就是消除電池供應焦慮,擺脫產業鏈的制約,避免受制于人。

  相比直接在市面上采購電池,車企若具備自研自產電芯的技術能力,便可結合電池進行整車一體化設計,通過研發、生產制造實力為產品賦能,一款電芯即可覆蓋品牌內部所有車型,帶來更極致的性能和更優的成本,最大限度提高產品平臺化,形成規模效應,提高全產業效率;未來也可以根據開發車型的屬性,推出更極致、高品質的電池賦能產品,為用戶帶來更好的產品體驗。(文:太平洋汽車 李喆)

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    李喆 主編

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