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電池行業大考,誰在搶跑?

 

動力電池的市場格局仍存變數。

在2023年之前,領頭的寧德時代巔峰時市場份額過半,比亞迪依靠刀片電池緊跟其后,剩余不到三成的市場內,十余家公司遠離聚光燈生死搏殺。任誰來看都會認為頭部格局已經高度固定,而腰部公司難以掀起浪花。

然而,在一百多年汽車行業的整零關系變化中,極少出現如此強勢的超級供應商。更何況動力電池在整車成本中占比三四成,整車廠無論出于安全還是成本考量,都一定會不斷選出新的二供來制衡龍頭,強勢車企和強勢產品仍有改變戰局的可能。

事實上,類似的變化正在醞釀。今年以來,國內進入工信部新車目錄的新能源車,例如理想L系列、吉利銀河L6/L7等,大多公示了不止一家電池供應商;而在國外,也有媒體報道稱寶馬新一輪160GWh的電池訂單中,歐洲90GWh的訂單給到了國內一家以創新能力見長的電池企業——蜂巢能源。

今年以來,動力電池行業的馬太效應正在減弱,TOP2企業前三季度的電池裝機量同比均有下滑,幾乎所有二線電池廠的市場占比均有提升,屬于二線電池廠的機遇正在到來。

對于拿下寶馬大單的蜂巢能源來說,機會更是彌足珍貴,大型整車廠的選擇往往具備改變供應商命運的潛力。更不用說像寶馬這樣擁有完整動力電池研發、驗證體系的整車廠,在動力電池全球龍頭的發家史中,寶馬的800頁德文技術文件也曾留下濃墨重彩的一筆。

這一次,故事的主角輪到蜂巢能源,在強者割據的中國動力電池市場,這家成立僅僅六年的公司已經能穩定進入前十。寶馬的選擇更代表著終局未定,關于創新、關于制造、關于市場,中國的動力電池企業們還有許多故事可以講。

                                                                          競爭范式的轉變

2023年,當下游車企在卷得死去活來時,上游的電池企業卻普遍面臨產能過剩的困擾。

根據中國汽車工業協會公布的數據推算,今年前九個月,大約有140.5GWh的電池處于庫存狀態,同比增長60%,電池從下線到裝車的間隔也從去年0.5-1個月延長至今年的1-3個月,這導致企業現金流被大量占用,動力電池企業“壓力山大”。

更嚴峻的是,今年上半年,龍頭的產能利用率也一度下降至60%。這種現象似乎在說明:行業的競爭范式正悄然改變。

過去在鋰電行業,一個最為關鍵的指標叫做“良率”,指的是動力電池在下線時達到合格標準的比例。這一比例在產品層面會影響電池的性能、穩定性和一致性,而在市場和企業經營層面,則會轉化為客戶口碑和生產成本,進而決定企業競爭力。

典型如消費電子時代的日韓電池廠,動力電池時代的中國電池廠,無一不是依靠在細節上“吹毛求疵”來取得成功。在行業發展的初期,電池行業的高門檻決定了“高良率”的優質產能存在天然的稀缺性。

然而,在頭部電池廠們將單一工序良率推到99%以上,整線良率推到90%的當下,“高良率”的產線雖然具備相對更強的競爭力,但其稀缺性卻不復往昔。

再加上鋰電行業的下游客戶,整車廠和儲能廠商們對電池的需求也出現分化。這就要求電池企業在追求工藝的同時,還需要對電池材料、產品形態甚至是先進工廠環節進行創新來滿足下游客戶對成本和特定功能需求的期待。

圍繞下游需求的創新能力,成為了這一階段行業競爭新的關鍵要素。

但創新的難度往往是巨大的,工藝的提升能夠依靠不斷地試錯、改進、迭代“勤能補拙”,創新卻要在勤奮的基礎上加上最關鍵的靈光一閃。昔日寧德時代能夠異軍突起,正是在電動汽車的浪潮到來之前,突破了難度更大的三元鋰電池路線并押中了高能量密度的功能需求。

即使到今天,國內排名前十的動力企業中,有能力像龍頭一樣對電池材料、產品形態和工廠同時進行改進的企業也并不多,作為后起之秀的蜂巢能源反而是其中的佼佼者。

作為一家2018年才成立的動力電池企業,論制造經驗,蜂巢在成立之初必然與已經在行業摸爬滾打十余年的同行存在差距,但正因為沒有歷史包袱,蜂巢反而能不受干擾地洞察到行業底層的需求。

例如在2019年,各家電池廠還在追逐高鎳高能量密度的階段,蜂巢能源敏銳地察覺到了成本對新能源車普及的重要性,于是在同年發布無鈷電池,以去除動力電池中噸單價最高且價格波動嚴重的鈷元素。而剛好在今年全行業開始成本競爭的階段,蜂巢能源的無鈷電池開始進入國內大型整車廠的供應鏈,預計全年出貨將達到160萬只。

又比如在新能源車銷量節節攀升,但安全問題卻備受質疑的去年,蜂巢推出龍鱗甲電池系統,在確保電池成組效率的同時實現了熱電分離,確保了電池熱失控時熱噴射物不會與電路發生二次接觸引發嚴重的安全問題。

類似的創新不勝枚舉,在不少電池廠沿既定路線圖向前摸索時,蜂巢能源許多產品創新反而更貼近“第一性原理”的思路。

更重要的是,蜂巢的創新沒有停留在產品層面,電池的研發、制造、驗證是一項體系化工程。在產品背后,先進的現代化工廠同樣是重中之重。

生產產品的產品

一手締造了SpaceX和特斯拉的馬斯克有個著名的觀點:工廠是制造機器的機器。

他將工廠視為特斯拉最重要的產品之一,通過對廠房、動線、庫存以及關鍵生產步驟重新設計,使其每一個步驟都能匹配電動車的生產模式。遵循這一思路,特斯拉先后在內華達、上海、柏林、得克薩斯建成了四座超級工廠,迅速成為全球生產效率最高的電動車公司。

對于特斯拉的成功,同樣在工廠環節投入巨大的蜂巢能源恐怕深以為然。

在蜂巢能源之前,國內大多數動力電池工廠都在做一項看起來“不太合理”的工作,即在方形的動力電池殼體內以圓形的方式卷繞極片。電池廠們有自己的理由,卷繞工藝效率更高更成熟,底層原理是工廠內機械以旋轉方式運動的效率最高。

但這種生產電池的方式就像“以圓形的軌跡打掃方形的房間”,尤其在動力電池越做越大的情況下,邊角留下死區對體積利用率的影響越發嚴重,電池極片彎折處容易受機械應力出現掉粉、毛刺,嚴重時可能會引發短路導致熱失控。

于是蜂巢在生產工藝上選擇了疊片,原理是將電池極片一層層疊好放進殼體內,有點類似于將文件收納進抽屜,但實現的難度遠比他們想象中要大得多。

2019年前后,蜂巢在市面上選擇疊片機時,國內幾乎沒有成熟的疊片機供應商,只能被迫選擇與為韓系動力電池企業提供疊片機的外企聯合研發;疊片工藝的難度也相當大,如何對齊極片、怎么減少切割過程中產生的毛刺等都是業內頂級難題。

盡管蜂巢在金壇工廠投產前完成了第一代疊片機的研發,但疊片效率大約只有0.6s/片,雖然高于市面上的主流疊片設備,但相比卷繞0.2s/片的效率依然較低。

于是在推出第一代疊片機之后,蜂巢迅速啟動了疊片機的全棧自研。2021年,蜂巢能源在確定要將疊片機的效率提升至卷繞之上后,走訪了造紙、飲料、卷煙等多個行業來尋找解法,最終從易拉罐的產線中找到靈感,推出了多工位并聯的新式疊片機,將疊片效率提升到了0.125s/片。

疊片工藝的成功為蜂巢站穩腳跟打下了基礎,但電池的生產是二十多道工藝的復合,而最終的成果遵循“木桶效應”。

因此在重視疊片工藝的同時,蜂巢也幾乎全方位地點滿了制造環節的技能點。以生產環節的監測為例,蜂巢目前在疊片環節配置了CCD和Hi-pot在線檢測功能,蜂巢能源的工程師告訴我們:“這些功能保證疊片過程中對齊度不良可實時監測和剔除,使得產品缺陷檢測能力大幅提升。

在物流環節,由于短刀電芯極組更重,長度更長,傳統的皮帶物流很難保證轉運過程中極組的對齊度。因此蜂巢在工廠內設計了磁懸浮物流線,不僅解決了對齊度的問題,而且運輸效率能夠達到傳統物流線的10倍。

過去三年,蜂巢能源在研發環節的總投入超過了22億元,占其收入比例接近14%,在競爭強度極大的中國市場也排名前列,而高強度的投入最終轉化成了蜂巢能源在制造環節的競爭力。

不過與不少電池廠沉浸于自研的思路不同的是,蜂巢能源也懂得如何借力。去年5月,蜂巢發起“先蜂產業合作伙伴全球招募活動”,招募鋰電前沿與工業互聯網的新興企業,共有8家公司入圍。

其中既包含研發導電劑的希誠新材、研發激光設備的盛雄激光,又包含了提供能源服務的華茂能聯。與外部企業的聯合能保證蜂巢能源的技術創新不至于陷入自我編織的繭房,而與蜂巢能源的合作又能幫助這些企業更快地實現技術落地。          

在制造環節,蜂巢能源如今已經構筑起一套以“疊片工藝+工廠改進+供應鏈投資”為核心的層層嵌套的制造提升體系,如何高效率地運轉這套體系,將會成為其打造“生產產品的產品”這一目標的關鍵。

市場趨勢的助力

如今新能源車市場短期插混、長期純電的趨勢對蜂巢能源非常有利。

2023年1-9月,國內插混車型銷量達到168.7萬輛,同比增長84.5%,市場占比從去年同期的24%增長至今年的32%[3]。

由于插混車型能更好地應對中短期內的“里程焦慮”,以及更快地與燃油車形成了“油電同價”,在很長的一段時間內,插混車型都會成為市場中不可忽視的品類,并對上游電池行業持續造成影響。

從電池廠的出貨量來看,蜂巢能源今年1-8月動力電池配套的車型中,插混車型比例已經遠大于純電車型,即使插混車型單車帶電量更少,插混車型的裝機電量與純電動車裝機電量的比值也達到了6:4。

這一現象對動力電池行業更深層次的影響在于,插混車型和純電動車對電池的需求不同。了解電池行業的朋友可能知道,動力電池可以大致分為能量型電池和功率型電池,前者側重電池的能量密度,而后者關注電池的峰值放電倍率。

純電動車完全依賴電池供電,電流輸出相對穩定,因此采用能量型電池來提升總的續航里程;而插混車型同時依靠電池和發動機驅動,用到電池的工況有很大一部分是需要大功率輸出的急加速、上坡等場景,因此要求電池具備更高的放電倍率。

以蜂巢能源今年4月推出的L400短刀電池為例,該電池脈沖放電倍率超過15C,已經屬于超高倍率的范疇,普通的動力電池倍率通常只有3-10C。        

而電池放電倍率的提升遠沒有看上去那么簡單,微觀層面的晶格排布、導電劑的使用都會影響電池充放電的性能。也正因為如此,行業內目前只有寧德時代和蜂巢能源擁有相對較全的PHEV電池產品線。

在今年插混市場爆發,且整車廠普遍提拔二供的情況下,蜂巢能源成了市場上為數不多的選項。

蜂巢能源董事長楊紅新表示:“目前PHEV電池呈現出供不應求的局面,這種局面至少將持續到明年上半年?!苯刂聊壳?,依靠L400短刀電池,蜂巢能源目前已經拿下了理想L7、吉利銀河L7/L6、東風嵐圖追光/夢想家、哈弗猛龍/梟龍等眾多車型的合作。

 不過在蜂巢的產品規劃中,PHEV電池只是其中一個支點。正如上文所言,當前新能源市場的趨勢是短期插混,長期純電,在不少整車廠的規劃中,也能看到長期看好純電的趨勢。

因此對高性能能量型電池的研發依然是蜂巢的核心工作,比如在今年流行的磷酸鐵鋰超充方面,蜂巢能源向我們透露:“相關產品正在開發,目前已完成對電解液、正負極蓋板、過流、冷卻等核心技術的驗證?!?/span>

又比如在熱門的4680大圓柱電池領域,蜂巢能源目前提出了支持高能量密度的納米網硅負極技術,核心是攻克了硅負極充放電過程中的高膨脹率問題,搭載納米網硅負極的動力電池能量密度將超過300Wh/kg,蜂巢內部已經規劃了2025年5GWh的量產項目。

充足的技術儲備讓蜂巢具備了應對行業周期變化的能力,當動力電池這一輪洗牌結束,產業過剩產能出清,同時手握技術、制造與市場三張牌的蜂巢能源有望進入高速成長的周期。

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