為什么有頭有臉的車企都在自研電池？

　　文 / 天璣

　　近一個(gè)月，動(dòng)力電池江湖風(fēng)起云涌，有三個(gè)車企接連公布了自研電池的最新進(jìn)展和規(guī)劃。其中，長(zhǎng)安汽車的“金鐘罩”首款標(biāo)準(zhǔn)電芯正式下線，廣汽埃安發(fā)布了自研P58微晶超能電池，極氪量產(chǎn)首款全棧自研的金磚電池。這三家車企在電池方向上的規(guī)劃都大同小異，重點(diǎn)都是安全、補(bǔ)能等行業(yè)痛點(diǎn)。

　　車企自研電池并非新鮮事，比亞迪和特斯拉已經(jīng)證明這條路是可行的，它們通過(guò)依靠自身強(qiáng)大的銷量規(guī)模，消化掉了前期投入。按圖索驥，其他車企自研電池在理論上是可行的。

　　不過(guò)，此一時(shí)彼一時(shí)，動(dòng)力電池供應(yīng)鏈已經(jīng)成熟，而且即便是同一條路，也未必所有車企都能成功。車企的管理層和相關(guān)人士不會(huì)不明白其中道理，但他們?nèi)赃x擇踏上征程，只能說(shuō)自研電池的魅力讓車企無(wú)法抗拒。

　　誰(shuí)在自研電池?

　　比亞迪是較早進(jìn)入電池領(lǐng)域的車企，而它最初做的電池不是給電動(dòng)汽車用的電池，而是給數(shù)碼產(chǎn)品用的，比如手機(jī)。直到今天，比亞迪還保留著這塊業(yè)務(wù)。

　　特斯拉的自研電池是4680電池，目前它的產(chǎn)量是每周80萬(wàn)塊，每塊電池約100瓦時(shí)，以一輛車的電池組為65千瓦時(shí)計(jì)算，4680電池每周的產(chǎn)量，只能供給約1200輛新車(不包括cybertruck)，而特斯拉11月的銷量超過(guò)17萬(wàn)輛。所以嚴(yán)格講，車企中真正走通自研電池這條路的只有比亞迪，可見(jiàn)這條路有多難走。

　　除了比亞迪和特斯拉，據(jù)節(jié)點(diǎn)AUTO不完全統(tǒng)計(jì)，還有十余家車企公開(kāi)了自研電池的計(jì)劃，它們包括前面提到過(guò)的廣汽埃安、長(zhǎng)安和極氪;還有蔚來(lái)和哪吒，以及吉利、長(zhǎng)城、長(zhǎng)安、嵐圖、五菱、上汽、寶馬、大眾、福特和豐田、本田。

　　在這些車企中，有的選擇了雙向下注，也就是自研+外購(gòu)并行。比如特斯拉，它從2020年7月1日開(kāi)始從寧德時(shí)代采購(gòu)鋰離子動(dòng)力電池，采購(gòu)期限直到2025年12月。

　　車企這樣做的原因在于，自研電池不僅入局門檻高，而且在技術(shù)轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)上非常吃經(jīng)驗(yàn)，不是一朝一夕就能把自研電池研發(fā)出來(lái)并成功量產(chǎn)上車的。此時(shí)，向第三方采購(gòu)部分或者大部分電池，能夠讓保障訂單平穩(wěn)生產(chǎn)、交付，車企也能源源不斷獲得資金，為自研電池提供支持。

　　另外，自研電池難度高導(dǎo)致前景不確定，進(jìn)而可能影響后續(xù)產(chǎn)品布局，也是車企這樣做的原因。

　　比如，蔚來(lái)在2020年就發(fā)布了關(guān)于自研電池的消息，當(dāng)時(shí)蔚來(lái)表示新電池采用了原位固化的固液電解質(zhì)，無(wú)機(jī)預(yù)鋰化的硅碳負(fù)極，納米級(jí)包覆的超高鎳正極。從信息上看，這屬于半固態(tài)電池，是動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一，行業(yè)的龍頭寧德時(shí)代的研究方向也包括半固態(tài)電池。

　　上周末，蔚來(lái)董事長(zhǎng)李斌直播測(cè)試了裝載于蔚來(lái)ET7的半固態(tài)電池包的續(xù)航能力，這個(gè)電池就是蔚來(lái)自研電池的成果，它的研發(fā)用了三年時(shí)間，而且電芯是和衛(wèi)藍(lán)新能源聯(lián)合研發(fā)的，蔚來(lái)自研的是電池包。

　　在自研電池這條路上，更多的是進(jìn)展不順的消息。比如，小鵬汽車去年11月曾招募了寶馬前高級(jí)電池工程師組建自研電池團(tuán)隊(duì)，但后面就沒(méi)有下文了。

　　為什么要自研電池?

　　車企自研電池的原因有三個(gè)。第一個(gè)原因是電池成本過(guò)高，讓車企背上了包袱。這方面有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，其一是電池在新能源汽車成本中的占比較高。據(jù)廣汽董事長(zhǎng)曾慶洪透露，占比在40%~50%，甚至60%，車企在給寧德時(shí)代打工。由此可見(jiàn)，車企如果想要降低成本，首選就是向電池開(kāi)刀，自研電池結(jié)合規(guī)模優(yōu)勢(shì)，就能降低成本。

　　其實(shí)，動(dòng)力電池企業(yè)同樣被這個(gè)問(wèn)題困擾著。寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱曾經(jīng)回應(yīng)過(guò)車企的抱怨：平常也遇到一些客戶對(duì)我們的抱怨，說(shuō)整車廠基本上不是很賺錢，是不是你們電池廠商把利潤(rùn)都拿走了?事實(shí)上，寧德時(shí)代今年(2022年)雖然還沒(méi)虧本，但是在盈利的邊緣上掙扎，非常痛苦。

　　昨天，雷軍在小米汽車技術(shù)發(fā)布會(huì)上也吐槽了電池太貴，他表示“三元鋰+寧德時(shí)代+100度電池包”這三個(gè)關(guān)鍵詞放在一起，就意味著十幾萬(wàn)元的成本，正是由于成本高，小米SU7次啊不可能做到“交個(gè)朋友”。

　　車企和電池廠的抱怨，根本上是電池原材料價(jià)格過(guò)高。在去年，電池級(jí)碳酸鋰報(bào)價(jià)首度突破60萬(wàn)元/噸，氫氧化鋰價(jià)格突破58萬(wàn)元/噸，成本更低的磷酸鐵鋰電池，報(bào)價(jià)曾上漲超過(guò)300%，達(dá)到17萬(wàn)元/噸。以60度電計(jì)算，磷酸鐵鋰每噸漲10萬(wàn)元，一臺(tái)整車的成本會(huì)上漲3500元到4500元。

　　目前，電池級(jí)磷酸鐵鋰的報(bào)價(jià)已經(jīng)降至10萬(wàn)元/噸左右，但車企仍不能放松，因?yàn)樵�材料價(jià)格是波動(dòng)的，如果價(jià)格再出現(xiàn)暴漲的情況，車企還是要“遭罪”，自研電池可以對(duì)沖一部分成本風(fēng)險(xiǎn)。

　　以特斯拉自研的4680 電池為例，它能節(jié)省約86%的生產(chǎn)成本，每kwh成本可降低69%。

　　第二個(gè)原因是，對(duì)車企來(lái)說(shuō)，動(dòng)力電池的供應(yīng)受制于原材料、產(chǎn)能、市場(chǎng)需求，也是波動(dòng)發(fā)展的。據(jù)傳，何小鵬曾經(jīng)在寧德時(shí)代蹲了一個(gè)星期，就為了能早點(diǎn)拿到電池。說(shuō)到底，車企需要用其他手段來(lái)對(duì)沖風(fēng)險(xiǎn)。

　　最后一個(gè)原因是自研電池能讓車企掌握核心零部件，鞏固競(jìng)爭(zhēng)力。這一點(diǎn)，極氪CEO安聰慧說(shuō)得很直白：一家智能電動(dòng)汽車企業(yè)，未來(lái)想要形成競(jìng)爭(zhēng)力，電池是核心、最基礎(chǔ)的要素，三電系統(tǒng)這也是極氪未來(lái)發(fā)展的護(hù)城河之一。

　　自研電池要邁過(guò)哪些門檻?

　　汽車的本質(zhì)是制造業(yè)，相比輕資產(chǎn)運(yùn)行的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，制造行業(yè)的模式更重，投入更多，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化鏈路更長(zhǎng)，這是車企自研電池要邁過(guò)的門檻。

　　首先，車企自研電池的投入規(guī)模較高，車企需要考慮財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。廣汽的自主電池項(xiàng)目總投資約145.9億元，接近廣汽集團(tuán)2021年凈利潤(rùn)的兩倍。廣汽埃安投資的因湃電池工廠總投資為109億元;極氪的衢州極電工廠投資超過(guò)百億元。吉利投資了10余個(gè)大型電池項(xiàng)目，總投資金額超過(guò)1100億元，其中60%用于自建電池工廠。

　　這個(gè)投資規(guī)模，幾乎可以從零開(kāi)始再打造一家新勢(shì)力，蔚來(lái)上市之前在一級(jí)市場(chǎng)融了約22億美元(約150億元人民幣左右)。

　　自研電池的車企可以細(xì)分為兩類，一類是廣汽這種有資金、有銷量規(guī)模支撐的車企，它們有更強(qiáng)的耐力;另一類是蔚來(lái)這樣的新勢(shì)力，投入壓力要大一些。

　　其次，車企需要跨過(guò)投入與轉(zhuǎn)化之間的鴻溝。前面曾提到，4680電池目前的產(chǎn)能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了特斯拉新車交付的需求，一個(gè)重要原因是工程制造技術(shù)難以把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

　　鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液四個(gè)主要部分組成。其中，隔膜的作用是隔絕正負(fù)極、防止短路、提供微通道支持鋰離子遷移，它影響著電池的安全性、倍率性能和循環(huán)性能，在動(dòng)力電池中的成本占比約為10%-20%。

　　隔膜工藝有干法和濕法兩種，目前主流選擇是濕法。濕法的優(yōu)點(diǎn)是制備的隔膜微孔分布均勻性好、孔隙率高、親液性好、內(nèi)阻較低、同時(shí)閉孔溫度低、雙向拉伸強(qiáng)度高，可以制備較薄的隔膜(目前應(yīng)用于動(dòng)力電池的濕法隔膜普遍為9-12um，干法為12-16um)。

　　但是濕法程序較多，需要將電池材料與粘合劑、液態(tài)溶劑混合，然后涂在箔片上，然后把箔片烘烤12個(gè)小時(shí)后，才能使用。

　　信奉第一性原理的馬斯克認(rèn)為，這種工藝效率低且成本高，既然最后要“干” 的，為什么還要先把它弄濕然后再烘干?

　　相比之下，干法工藝能滿足馬斯克的訴求。為此，特斯拉收購(gòu)了全球著名的超級(jí)電容生產(chǎn)企業(yè)Maxwell，將超級(jí)電容器的干法制備工藝嫁接到了鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)中，這樣可以降低鋰離子動(dòng)力電池的成本，并提高性能。

　　Maxwell將少量細(xì)粉狀 PTFE(Teflon特富龍，聚四氟乙烯)粘合劑與電極粉末混合。然后將混合的電極材料與粘合劑粉末通過(guò)擠壓機(jī)形成薄的電極材料帶，再將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上做成電極。

　　但是，由于特斯拉是將超級(jí)電容器的干法工藝嫁接到了動(dòng)力電池生產(chǎn)中，需要重新調(diào)整粘合劑的添加比例，這也是自研電池的一個(gè)難點(diǎn)所在。電池包領(lǐng)域流行的CTC技術(shù)，這本質(zhì)上是物理層面的突破，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)讓電池包的重量更輕、體積更小，而材料學(xué)需要在材料種類、配比等基礎(chǔ)科學(xué)上有突破。

　　此外，制造設(shè)備也需要改變。干法制備工藝的難點(diǎn)之一是原纖維化(Fibrilization )。舉個(gè)例子，在炎熱的天氣下，有人吐了一塊口香糖在地上，有人踩到了口香糖，口香糖會(huì)與鞋底粘在一起，當(dāng)腳抬起時(shí)，口香糖在鞋底與地面之間拉成纖維絲，使黏到鞋底的口香糖纖維化。

　　Maxwell的做法是，通過(guò)混入活躍的負(fù)極或正極材料顆粒的 PTFE原纖維化，形成電極材料的自支撐膜。此時(shí)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)要將PTFE纖維化，使活性物質(zhì)與纖維化的PTFE形成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。特斯拉的做法是自己設(shè)計(jì)設(shè)備，再找鋰電設(shè)備公司做代工生產(chǎn)，合力克服難題。

　　4680電池原計(jì)劃2021年開(kāi)始量產(chǎn)，最后拖到了今年年中，就是因?yàn)樘厮估�提出的這些新要求帶來(lái)了新的難題。

　　長(zhǎng)期來(lái)看，自研電池是車企的提高競(jìng)爭(zhēng)力的好幫手，但這條路很難走，需要投入大量資源和時(shí)間。因此，對(duì)于車企來(lái)說(shuō)，目前的最優(yōu)選是自研+外購(gòu)并行。