鉅大LARGE | 點擊量:2024次 | 2019年01月08日
全球動力電池企業(yè)競爭優(yōu)勢對比
這里主要通過核心技術、研發(fā)實力、工藝制造、客戶資源、供應體系、成本管控等幾個方面綜合對比中日韓幾家主流鋰電池企業(yè)之間的競爭優(yōu)勢。
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核心技術:松下最為領先,LG材料優(yōu)勢明顯
1.1. LG化學電池材料領先
材料是動力電池的性能的關鍵因素之一,LG化學作為唯一一家以化學品和材料為基礎的電池公司,經(jīng)過數(shù)十年的深入研究、建立配料和發(fā)展化學品的經(jīng)驗,在材料領域具備領先于其他企業(yè)的的顯著優(yōu)勢。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在正極、負極、電解液、隔膜四大關鍵材料領域,LG化學都具備全面的技術儲備。在實現(xiàn)規(guī)?;徒档筒牧铣杀镜耐瑫r,LG化學還兼顧對材料特性的改善,使電芯具有更強的競爭力。
1.2. 三星SDI獨創(chuàng)的方形電芯技術
為了提高鋰離子電池領域的技術競爭力,三星SDI研發(fā)中心開發(fā)了鋰離子電池的核心材料,并且根據(jù)研究成果獲得了眾多相關專利。三星SDI在方形電池針刺安全保護裝置(NSD=Nail Safety Device)、過充安全保護裝置(OSD=Overcharge Safety Device)、安全功能層(SFL=Safety Functional Layer)、泄壓裝置均擁有核心專利,是其超越同行企業(yè)的核心競爭優(yōu)勢。
針刺安全保護裝置(NSD,Nail Safety Device):這是在卷芯的最外面加上了金屬層,例如銅薄片。當針刺發(fā)生時,在針刺位置產(chǎn)生的局部大電流通過大面積的銅薄片迅速把單位面積的電流降低,這樣可以防止針刺位置局部過熱,緩減電池熱失控發(fā)生。
過充安全保護裝置(OSD,Overcharge Safety Device):目前這個安全設計在很多電池上都能看到。一般是一個金屬薄片,配合fuse使用,fuse可以設計到正極集流體上,過充時電池內(nèi)部產(chǎn)生的壓力使得OSD觸發(fā)內(nèi)部短路,產(chǎn)生瞬間大電流,從而使Fuse熔斷,從而切斷電池內(nèi)部電流回路。
1.3. 松下NCA+硅碳技術全球領先
松下采用高鎳硅碳,能量密度全球最高。特斯拉Model S和Model X采用的均為松下的18650型NCA電池,Model 3采用的是松下的21700型NCA電池。21700型NCA電池通過進一步提高NCA的鎳含量、采用硅碳負極、加大單體尺寸,單體的能量密度可以達到300Wh/kg(目前Model 3電芯單體實測為260Wh/kg),比原來18650電池的250Wh/kg提高約20%以上。這一水平,不但遠遠高出國內(nèi)使用率最高的NCM 523體系單體200Wh/kg的能量密度水平,而且也明顯高出國內(nèi)剛剛出現(xiàn)且最為領先的NCM 811體系單體250Wh/kg的能量密度水平,是世界上能量密度最高的量產(chǎn)鋰離子電池。
三元材料主要分為NCM和NCA兩種類型,隨著人們對電動車續(xù)航里程的要求越來越高,容量更高的NCM 811和NCA材料的研發(fā)也越來越迫切。目前國內(nèi)和韓國企業(yè)尚未大規(guī)模量產(chǎn)NCM 811體系動力鋰電池,而且NCM 811體系主要應用在圓柱形電池,在方形和軟包領域電池企業(yè)還處在內(nèi)部安全測試階段。
NCA技術松下全球領先,國內(nèi)尚無相關產(chǎn)業(yè)鏈。NCA材料綜合了LiNiO2和LiCoO2的優(yōu)點,不僅可逆比容量高,材料成本較低,同時摻鋁后增強了材料的結(jié)構穩(wěn)定性和安全性,進而提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性,但是在制作過程中,由于Al為兩性金屬,不易沉淀,因此NCA材料制作工藝上存在門檻。其次,從電池生產(chǎn)過程來看,NCA電池的生產(chǎn)難度也更大。全球能夠大規(guī)模生產(chǎn)NCA電池的主要是松下,松下從電池、NCA正極材料、到前驅(qū)體的開發(fā)都較早,技術更加成熟先進,并且上下游之間已經(jīng)形成了相互配套的產(chǎn)業(yè)鏈和相對穩(wěn)定成熟的供應鏈。而中國國內(nèi)主要的電池廠家以NCM正極材料為主,在NCA方面整體上尚處于開發(fā)起步階段,除了前驅(qū)體之外,全產(chǎn)業(yè)鏈技術上均存在一定的差距,產(chǎn)業(yè)鏈尚未真正形成,暫時生產(chǎn)不出一致性、穩(wěn)定性高的NCA材料。
NCA產(chǎn)業(yè)化難點主要有以下幾個方面:NCA制備技術難度較大、生產(chǎn)設備要求特殊、材料生產(chǎn)成本較高、NCA電池單體設計制造難度較高等。目前NCA材料的主要供應商有日本化學產(chǎn)業(yè)株式會社、戶田化學(Toda)、住友金屬(Sumitomo),韓國的Ecopro和GSEM也有產(chǎn)品銷售。戶田化學主要供應給韓國LG,住友金屬主要供應給松下和PEVE,韓國的Ecopro主要供應給三星SDI,應用場合主要為電動工具和充電寶使用的圓柱形電池。
松下規(guī)?;瘧霉杼钾摌O,國內(nèi)尚處于探索產(chǎn)業(yè)化階段。特斯拉Model 3搭載的NCA21700圓柱電池,能量密度全球領先除了采用高鎳正極材料的緣故,在負極上松下還使用了碳硅復合材料,在傳統(tǒng)石墨負極材料中加入了10%的硅,其能量密度至少在550mAh/g以上。硅的克容量為4200mAh/g,而純石墨負極克容量僅為372mAh/g,摻入了硅的碳硅負極材料克容量能夠達到400-650mAh/g的水平,可以通過提升電池中活性物質(zhì)含量來提升單體電芯的容量,從而進一步推高了電池的能量密度。
相比于石墨負極材料,硅碳負極材料目前在中國鋰電池產(chǎn)業(yè)中應用案例還較少,國內(nèi)大多數(shù)材料企業(yè)在硅基負極材料領域的應用還處于初級階段,正在探索商業(yè)化之路。寧德時代的NCM 811配合碳硅負極動力鋰電池預計2020年推出,預計能量密度可以達到300Wh/kg??偟膩碚f,松下在高鎳硅碳動力鋰電池的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;瘧玫墓?jié)奏上,領先中國動力電池龍頭企業(yè)至少2-3年,在技術層面上,仍然是公認的世界第一。
1.4. CATL快充技術獨具特色,安全性媲美日韓
CATL憑借其豐富的研發(fā)資源、技術實力、智能制造、完善的測試認證體系,已取得多項先進的研究成果。
15分鐘快充技術:在動力電池的快充方面,CATL遙遙領先,已經(jīng)在開發(fā)出能量密度190Wh/kg,15分鐘可以滿充的快充三元電池,主要應用于乘用車領域。CATL研發(fā)的正極“超電子網(wǎng)”和負極“快離子環(huán)”技術雙劍合璧,開發(fā)出來磷酸鐵鋰快充電芯成組后擁有最高5.2C的高倍率快充,12分鐘內(nèi)可完成純電動客車100%充電。
超高能量密度以及持久壽命:公司E-car三元材料電芯能量密度最高可達270Wh/kg,并且推出了長壽命電芯,為電動乘用車電池包及系統(tǒng)承諾不低于5年或10萬公里的質(zhì)保,與整車同壽命;同時,E-bus磷酸鐵鋰電芯能量密度已提高至150Wh/kg以上,其在電動大巴上應用的標準使用壽命長達8年,長壽命電芯使用壽命長達15年15000次循環(huán)。
多重安全可靠:CATL電芯、模組、電池包均通過多項濫用測試,電池管理系統(tǒng)主動安全保護與被動安全保護相結(jié)合,充分保障其安全。電池包的防塵防水級別達到IP67超高水平,電芯的使用溫度范圍很廣,可以在-30℃至60℃環(huán)境中使用,具有超強的環(huán)境適應能力。
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研發(fā)實力:日韓企業(yè)較強,CATL異軍突起
2.1. 研發(fā)投入,LG全球領先
2017年CATL、LG、三星SDI、松下、SKI等日韓主要電池企業(yè)在鋰電池方面的研發(fā)投入分別為16.3億、35億元、28億元、20億元、10億元。LG研發(fā)費用最高,高額研發(fā)投入助推了企業(yè)發(fā)展。CATL也在高研發(fā)投入之下得到質(zhì)的改變:強大的研發(fā)團隊、國家重點實驗室、雄厚的技術專利、豐富的科研項目和科學的研發(fā)體系。讓CATL作為一家僅僅成立6年的本土企業(yè)創(chuàng)造了中國鋰電行業(yè)的一個奇跡,成為國內(nèi)唯一家可與松下、三星、LG等國際電池巨頭直接競爭的動力電池制造商。
2.2. 以人為本,人才是核心競爭力
LG化學研發(fā)人員2013年-2017年人數(shù)逐年增多,2017年達到4800人,占全部員工29573人的16.23%,占比很高。LG化學的電池事業(yè)部員工相比其它企業(yè)也具有相當優(yōu)勢,2017年韓國梧倉工廠總共接近4000人,其中管理層2%,技術人員60%,辦公室人員38%;韓國技術院總共近2800人,其中管理層2%,技術人員70%,辦公室人員28%;南京工廠2016年近350人,2017年近520人,2018年預計870人,2019年預計達到1000人。
三星SDI:2017年擁有2215名研發(fā)人員,其中碩士博士占比達到40%,研發(fā)人員占比整體員工比例高達24.2%。三星SDI有超過400名汽車電池研究人員和工程師正在開發(fā)新一代鋰離子電池,為汽車制造商和他們的客戶提供更好的動力驅(qū)動性能和更長的行車距離。三星材料研究所(Samsung Material Research Complex,SMRC)是韓國第一個電子材料研發(fā)機構,擁有超過530名科學家和研究人員進行合作研究,推進突破性材料的開發(fā)。其中,有380名研究人員特別關注未來電池材料,三星SDI希望通過這樣的合作產(chǎn)生協(xié)同作用,取得了很多研究成果,專利數(shù)量遙遙領先。
松下公司:松下幸之助先生曾經(jīng)說過:“沒有人就沒有企業(yè)”。松下公司2018年3月份擁有274,143名工作人員,連續(xù)3年增長,其中AIS業(yè)務員工占比高達37.7%,AP業(yè)務員工占比23.6%,ES業(yè)務員工占比18.8%,CNS員工占比11.6%,員工數(shù)量龐大,AIS員工占比最多,表明了公司側(cè)重于AIS業(yè)務。
CATL:CATL已建立起一支涵蓋產(chǎn)品研發(fā)、工程設計、測試驗證、制造等領域的強大研發(fā)團隊,共有來自全球各地著名高校及著名實驗室的3700多名高端科研人員,其中包括2名國家專家、7名福建省百人計劃專家及創(chuàng)新人才,博士逾130名,碩士近1000名,以及海歸專家40余名。從事電動汽車電芯材料、機理、可靠性研究與仿真模擬等崗位的技術人才達720余人,專業(yè)從事材料研發(fā)人員200余人,仿真計算人員40余人。
2.3. 研發(fā)模式各具特色,松下最為先進
LG:作為唯一一家以化學品和材料為基礎的電池公司,經(jīng)過數(shù)十年的深入研究、建立配料和發(fā)展化學品的經(jīng)驗,在正極材料、負極材料、隔膜、電解液、導電材料、粘接劑等領域均有布局。LG化學在正極材料自供方面具有一定的成本優(yōu)勢,同時也與外部優(yōu)質(zhì)的供應商進行合作開發(fā)供應,保證原材料的穩(wěn)定供應,降低成本,另外LG化學的材料也對外進行銷售。
三星SDI:采用協(xié)同性的研發(fā)結(jié)構不但可以提升現(xiàn)有產(chǎn)品的性能,同時通過開發(fā)顛覆性的技術超越極限。三星綜合技術研究院(SAIT)負責前沿研究,與國內(nèi)外大學研究機構共同合作,一同設立重要技術課題,一道解決商品化開發(fā),共同推進研究項目創(chuàng)造協(xié)同效應;Samsung Material R&D負責下一代材料、產(chǎn)品及技術平臺開發(fā);Samsung SDI R&D Teams進行短期的產(chǎn)品漸進改善,實現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)化。
松下:研發(fā)智能化、數(shù)字化,縮短材料開發(fā)周期。在新一代鋰電池的研發(fā)中,比如固態(tài)電池和新型電池,新材料的開發(fā)至關重要。同樣,通過原子/分子水平的分析來了解鋰電池在使用過程中鋰離子的具體運動特性也及其重要。在開發(fā)新材料過程中,花費太多時間在強調(diào)經(jīng)驗的試錯試驗上一直是個有問題的開發(fā)方式。松下推廣“材料信息技術”開發(fā)理念,這是一種基于人工智能和數(shù)據(jù)科學的全新材料搜索方法。松下努力發(fā)揮公司內(nèi)部電池材料專家和信息技術專家的人才優(yōu)勢,利用AI對電池材料的合成過程進行合理預測,可以將電池新材料的開發(fā)周期縮短一半?!安牧闲畔⒓夹g”至關重要的是人工智能所必需的信息數(shù)量以及其質(zhì)量。松下與外部機構合作,正在構建一個包含文獻報告、仿真數(shù)據(jù)和材料信息的龐大數(shù)據(jù)庫。同時,松下最大限度地使用公司50多年來在電池研究上所積累的龐大技術數(shù)據(jù)。通過在原子水平上自己獨特的先進材料分析方法和其“材料信息技術”,已經(jīng)成功地全球首次可視化研究了固態(tài)電池的鋰離子特性。所以,松下將在全球領導電池新材料及其下一代電池的開發(fā)。
CATL:CATL具有完整的動力電池研發(fā)體系,掌握包括:納米級別材料開發(fā)、工藝研發(fā)、電芯研發(fā)、模組研發(fā)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電池包開發(fā)的核心技術,并遙遙領先于國內(nèi)動力電池企業(yè)。CATL的研發(fā)鏈條環(huán)環(huán)相扣,在可靠性設計、壽命模型、產(chǎn)品安全等各方面都具備很強的實力,確保其能夠打造出完美的安全產(chǎn)品。CATL的產(chǎn)品開發(fā)周期一般需要3年,分為A樣、B樣、C樣、D樣階段。各階段部件的工藝產(chǎn)線、研發(fā)投入、產(chǎn)能規(guī)劃、研發(fā)階段周期都需要在前期規(guī)劃完整,并且能夠順利推進規(guī)劃。同時在整個產(chǎn)品開發(fā)周期過程中,需要重復不斷地對產(chǎn)品進行需求分析、設計完善、測試認證、優(yōu)化方案、驗證可行性。
校企合作,全球智庫。2015年CATL設立寧德博士后工作站,并成立院士工作站,以陳立泉院士為學術委員會主席,主要成員包括歐陽明高教授、吳峰教授等世界級專家學者二十余人,為CATL的成功提供了巨大的支持和幫助。除了中科院、清華、中國電子技術標準化研究院、中汽研、臺灣工業(yè)技術研究院,CATL還與德國MEET國家實驗室、美國汽車工業(yè)協(xié)會、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、美國Argonne實驗室、美國AVL、法國國家研究中心等國際知名研究中心建立了合作伙伴關系。全面構建多領域、多層次的動力電池研發(fā)體系,相繼在上海、美國、德國、日本建立研發(fā)院,加強與先進技術的融合,強化產(chǎn)品優(yōu)勢。
2.4. 日韓企業(yè)專利積累深厚,國內(nèi)落后差距較大
日韓企業(yè)由于進入鋰電池領域較早,因此在專利方面較國內(nèi)占有一定的優(yōu)勢。截止2017年12月31日,CATL及其子公司共擁有907項專利及17項境外專利,正在申請的境內(nèi)和境外專利合計1440項。在智慧牙全球?qū)@麕鞌?shù)據(jù)庫中檢索Lithium Battery關鍵字,截止2018年11月,CATL共擁有專利達1900項。LG化學檢索的結(jié)果為8134項,三星SDI檢索的結(jié)果為8792項,豐田檢索結(jié)果為7551項,松下檢索結(jié)果為5361項,BYD檢索結(jié)果為1209項。
在全固態(tài)電池領域,相關專利申請量排名靠前的均為日韓企業(yè),其中絕大多數(shù)為日本企業(yè),韓國公司有1家,排名第一的豐田專利申請數(shù)達218件,占據(jù)總數(shù)的20.15%,松下34件,LG 18件,充分說明日本和韓國,尤其是日本公司在全固態(tài)鋰電池方面具有較雄厚的實力。
豐田在全固態(tài)鋰電池方面,投入了大量研發(fā)精力,推出了原型固態(tài)鋰離子電池:正極、負極和固體電解質(zhì)層分別采用鈷酸鋰、石墨和硫化物類電解質(zhì),開發(fā)的電池組平均電壓為14.40V,充電后輸出電壓高達16.26V,這種電池預計在2020年可小批量實現(xiàn)商業(yè)化示范應用,到2025年得到實質(zhì)性改善。
全球全固態(tài)聚合物電解質(zhì)專利申請量排名前12位的專利權人排名前4名的專利數(shù)量較多,均達到了30件。前10名專利權人全部來自日本與韓國,并且都為全球知名企業(yè),可見日本、韓國在全固態(tài)聚合物電解質(zhì)這一領域處于國際領先優(yōu)勢,國內(nèi)鋰電企業(yè)尚存在巨大差距。
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工藝制造:全程可視化制造,CPK值尚存差距
LG化學電芯層壓工藝,優(yōu)化模組PACK熱管理。
電芯層面:LG化學的動力電池電芯目前生產(chǎn)工藝主要為Stack&Folding堆疊工藝,復合電極材料置于一張隔膜上以折疊的工序完成組裝,可以減少了電極開裂的可能性,并有助于制作更加輕薄的電池,另外擁有高容量和高密度,發(fā)熱面積較大可以調(diào)節(jié)最適當?shù)臏囟?,有利于保持長壽命與高性能。下一代電芯將采用新型的生產(chǎn)工藝:層壓工藝。能夠更適于生產(chǎn)高能量密度和電芯,同時通過簡化生產(chǎn)工藝,縮短電芯的單產(chǎn)時間。LG在這種工藝方面具有獨家專利,層壓工藝能夠?qū)ell內(nèi)部的死角空間最小化,保障電芯的長循環(huán)壽命,同時通過LG高可靠性隔膜讓電芯具有較好的熱穩(wěn)定性。
模組層面:鑒于軟包電芯的導熱性較差,硬度較軟的缺點,LG化學的電芯傳統(tǒng)的成組工藝需要一片薄鋁板來進行導熱以及固定結(jié)構,導致軟包電池的模組能量密度轉(zhuǎn)換率比方形電芯低。為了提高電芯的能量密度轉(zhuǎn)化率,在模組成組工藝方面LG采用灌封膠通過電芯邊緣來散熱的方式,能夠提高模組的空間利用率,刪除薄鋁板后減少了零部件數(shù)量,提高模組的能量密度,整體的模組散熱效率也得到相當提升,從而保障了電池的安全性和使用壽命。
三星100%自動化生產(chǎn),質(zhì)量管控嚴格:通過生產(chǎn)自動化等技術的變革,可以從整體上降低電池的生產(chǎn)成本,增加產(chǎn)量和生產(chǎn)速度。三星SDI有15年鋰離子電池大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗,在過去的15年間售出70億塊電池, 目前每年銷售超過10億塊電池。三星SDI的生產(chǎn)線自動化程度達到100%。此外,三星SDI供應的汽車用方形鋰離子電池的生產(chǎn)準備時間相對較短,工藝穩(wěn)定性高,相比其他類型的電池生產(chǎn)效率更高,成本更低。此外,IT產(chǎn)品電池使用的原材料大約80%可以用于汽車電池,通過大量采購形成規(guī)模經(jīng)濟效應,利用綜合價值鏈的優(yōu)勢。
三星SDI在設計及生產(chǎn)階段由于嚴格遵守規(guī)范,沒有出現(xiàn)過任何質(zhì)量相關事故。除了標準的汽車質(zhì)量管理工具,如FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)和次級供應商管理系統(tǒng)等以外,三星SDI已經(jīng)開發(fā)并設置了先進的內(nèi)部流程,如Manufacturing Executing System (MES)等,以保證生產(chǎn)出最高品質(zhì)的產(chǎn)品和100%的可追溯性。因此, 由三星SDI生產(chǎn)的每一塊電池,通過數(shù)以百計的測量檢查點進行檢查,可以分別跟蹤。以此確??蛻粼谄嚨恼麄€使用壽命期間,電池有最為穩(wěn)定的高性能表現(xiàn)。
松下可視化制造,全過程保證質(zhì)量:在新一代可充電電池的研發(fā)中,除了開發(fā)新材料外,追求新的制造工藝和客戶的滿意度同樣極其重要的。通過與制造工程部門合作推進產(chǎn)品的快速原型設計,松下相信自己能夠通過下一代可充電電池的開發(fā)來領導鋰電池這個行業(yè)。不管在前期開發(fā)階段,還是在質(zhì)量生產(chǎn)階段,確保質(zhì)量對電池來說都是至關重要的,松下積極地監(jiān)控整個生產(chǎn)過程中材料的物理特性以及加工狀態(tài)。除了材料的加工外,松下還致力于自己開發(fā)設備和生產(chǎn)線,以保證設備的百分之百質(zhì)量,從而避免發(fā)生任何大規(guī)模的生產(chǎn)缺陷。這方面,松下還制造了能夠感知其物理特性和性能的設備。另外,松下努力通過可視化所有工廠信息來確保質(zhì)量的可追溯性,所有的現(xiàn)場信息被數(shù)字化,相關的數(shù)據(jù)被快速地處理和積累,以便可以在數(shù)據(jù)庫中進行處理,必要的信息也會被提取出來,整個過程質(zhì)量是可以進行實時可視化分析的。松下的目標是從簡單的“控制質(zhì)量”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨WC零缺陷”。
CATL制造智能化,人機互動性強。目前,CATL投資數(shù)十億元建立智能化、自動化產(chǎn)線,該產(chǎn)線在“智慧工廠”和工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的指導下,實現(xiàn)了高度的自動化。廠區(qū)內(nèi)使用了大量的高科技機器人、中控系統(tǒng)、在線檢測設備和信息追溯系統(tǒng),以做到“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化”、“生產(chǎn)過程透明化”、“生產(chǎn)現(xiàn)場無人化”。而且CATL根據(jù)離散型制造的特點,將其組織結(jié)構設計、經(jīng)營管理流程、生產(chǎn)制造、倉儲物流設計、產(chǎn)線設備自動化都采用系統(tǒng)化管理。所建成的智能化車間,具有較強的技術成果可復制性和可擴展性。
CATL通過物聯(lián)系統(tǒng),對人、機、料、法、環(huán)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、采集、分析、處理,實現(xiàn)對突發(fā)事件的快速反應和產(chǎn)品全制成可追溯性;并在大數(shù)據(jù)基礎上,實現(xiàn)統(tǒng)計、測評、管理、考核以及報表自動生成等活動。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)對產(chǎn)線上每臺設備的進行數(shù)據(jù)自動采集,通過中央專家系統(tǒng)與分布式控制系統(tǒng)對設備異常進行預警,并對產(chǎn)品制造信息進行數(shù)據(jù)挖掘分析,實現(xiàn)產(chǎn)品制造全過程管控。保證只有正確的物料、有資質(zhì)的人員、正確的機器設備和正確的工藝參數(shù)被用來生產(chǎn)產(chǎn)品。
顛覆傳統(tǒng)任重道遠,電池CPK提升為關鍵。對于動力電池而言,單體能量密度僅僅是性能優(yōu)越的一方面,更重要的是所有單體電池的高度一致性,然而鋰電池的工藝非常復雜,工序非常繁多,每道工序?qū)﹄姵氐男阅芏紩泻艽笥绊懀虼苏麄€制造過程都需要對環(huán)境進行控制。采取高精度和穩(wěn)定性高的自動化設備,可以減少電池的差異性,從而提升電池的質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計,LG化學、三星SDI、松下采用的多是日韓先進設備,電芯及模組的自動化率大于85%,對電池產(chǎn)品的一致性和良品率有一定的保障,而國內(nèi)的CATL在83%左右。
全球的動力電池之爭是中日韓之爭,而中日韓各有特色,雖然使用的化學體系以及材料等大同小異,但由于制造能力和管理水平的差距,產(chǎn)品合格率及一致性存在較大差異,傳統(tǒng)汽車要求核心零部件企業(yè)的CPK值為1.67,而我國動力電池企業(yè)大部分在1.5以下。CPK值反映的是電池的品質(zhì),直接影響的是電池的安全和成本。目前CATL的CPK值最高可達1.67,三星、LG、松下的CPK值則以1.67為基礎的,甚至可達2.0,意味著100萬只電池里面幾乎沒有次品,電池性能幾乎完全一致的。
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客戶資源:日韓深耕歐美,CATL立足本土
LG化學客戶遍布全球,客戶資源優(yōu)質(zhì)。LG化學的電動汽車客戶遍布美國、歐洲、中國、韓國,分布較廣,且均為國際知名車企,客戶資源遠遠優(yōu)于國內(nèi)企業(yè)。在全球20大汽車品牌中,LG化學已與其中13家展開合作,且不論產(chǎn)能,單從合作廠家數(shù)目來看,LG化學已成為全球“最大”車用鋰電池供應商。另外LG化學在EV、PHEV、HEV、48V等領域均有布局,產(chǎn)品類型多樣,擁有電動汽車行業(yè)最優(yōu)質(zhì)的客戶群。LG化學也憑此積累了10年多的量產(chǎn)配套經(jīng)驗,實車數(shù)據(jù)庫龐大,遙遙領先于其它同行。
在EV領域,LG配套的量產(chǎn)車型主要有雷諾的Twizy、ZOE、Fluence,福特Focus、通用的Spark、Bolt,HMC IONIC等國際熱銷車型,累計銷量近29萬輛。在PHEV領域,LG配套的量產(chǎn)車型主要有沃爾沃的V60、S60L、XC90,凱迪拉克ELR、雪佛蘭Volt、榮威e950、榮威e550等全球熱銷車型,累計銷量近24萬輛。在HEV領域,LG配套的量產(chǎn)車型主要有HMC的Sonata、Grandeur、IONIC,KMC的K5、K7、Niro等熱銷車型。48V主要為奧迪的SQ7車型。
三星SDI深度綁定BMW,客戶偏向高端。三星SDI被選為30多個汽車電氣化項目的核心的電池供應商,并且項目數(shù)量還在不斷的增加。三星SDI已經(jīng)證明其商業(yè)、安全性和技術競爭力。首次安裝三星SDI電池的汽車有Fiat 500 e(純電動汽車),寶馬i3(純電動汽車),寶馬i8(插電式混合動力車)。另外Audi Q7,保時捷Cayenne S,Panamera S,Panamera Turbo S,BMW X5 XDrive40e、大眾e-Golf等高端車型均配套的三星SDI動力電池。在銷量方面,BMW的銷量占比約60%左右,大眾的銷量占比約34%左右,其它的如菲亞特550EV占比約6%。
目前三星SDI的深度合作客戶主要集中在歐洲,中國由于政策特殊性合作的案例較少,美國Tesla采用松下的動力電池,GM采用LG的軟包路線,三星SDI合作項目較少,在2016年三星SDI與美國新興電動汽車企業(yè)Lucid Motors簽約了電動汽車電池戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議。另外,歐洲、美國和亞洲的許多主要汽車制造商已經(jīng)開始與三星SDI開展合作項目,在未來幾年,將會推出由三星SDI電池驅(qū)動的車輛。
松下深度綁定特斯拉,同時尋求更多合作。松下的整車客戶主要為特斯拉,是特斯拉的獨家戰(zhàn)略供應商。2008年12月,松下耗費64億美元并購了實力強大的三洋電機進入動力電池領域,三洋電機在動力電池和儲能電池領域均有先進的技術儲備,松下并購三洋強強聯(lián)合,成為全球最大的鋰電池供應商。2009年,憑借頂級的電池技術,松下與特斯拉首次展開合作,成為特斯拉獨家供應商,從此迅速崛起。目前特斯拉主要車型有Roadster、Model S、Model X、Model 3。
特斯拉銷量憑借其創(chuàng)新性,引領全球新能源汽車發(fā)展,銷量不斷創(chuàng)新高,隨著Model 3產(chǎn)能的釋放以及國產(chǎn)化進程的推進,將會給松下的動力電池業(yè)務提供更大的業(yè)績貢獻。
除了和特斯拉的深度合作外,松下為了擴展業(yè)務同樣尋求了更多的其它合作伙伴。截止2018年3月底,松下已供貨車型/已取得訂單車型/在洽談車型分別為58款/16款/74款,客戶遍布日本、美國、歐洲,其中已供貨日本/美國/歐洲分別為6家/2家/4家車企,日本有29款車型交付、美國有14款車型交付、歐洲有15款車型交付。
其中具有代表性的車企主要有大眾集團、福特集團、豐田集團、戴姆勒,大眾集團旗下品牌大眾e-UP、e-Golf、奧迪 A3 e-tron、福特最暢銷的C-MAX、Fusion、豐田普銳斯等多款新能源車型均使用松下動力電池。同時,松下還在積極擴展市場,以期未來諸多中國廠商提供其先進的動力電池。
CATL國內(nèi)首家國際化配套企業(yè),深度綁定國內(nèi)龍頭。CATL雖然成立僅7年,但是背靠ATL深厚的技術積累,憑借其產(chǎn)品過硬的品質(zhì)贏得了BMW的認可,是國內(nèi)第一家給國際車廠配套的動力電池企業(yè),目前華晨寶馬X1電池包已經(jīng)下線。與BMW的合作為其在新能源汽車領域的推廣建立了一種強有力的品牌效應。法國雪鐵龍(PSA)、韓國現(xiàn)代、奔馳、上汽大眾均已與CATL簽署采購協(xié)議。
由于國內(nèi)電池企業(yè)目錄的存在,新能源車型推薦目錄與其相捆綁,除了比亞迪這種垂直一體化的車企,國內(nèi)進入電動車領域的車企都會選擇一個或多個本土電池供應商進行合作,強強聯(lián)合是最好的選擇。在乘用車領域,一汽、北汽、吉利、上汽、上汽通用五菱、長安汽車、蔚來、廣汽、奇瑞、長城、東風和江淮等國內(nèi)主流整車企業(yè)均與CATL建立了深厚的合作關系。在客車領域,CATL更是獲得了宇通的高度認可,成為其獨家供應商,其它的海格汽車、金龍汽車、福田汽車、東風商用車等客車企業(yè)也與CATL建立了合作關系。
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供應體系:日韓技術先進,中國產(chǎn)業(yè)完整
LG化學深度綁定鋰鈷資源,正極自產(chǎn)為主外部為輔。LG化學為滿足未來鋰離子電池市場需求,與很多全球知名原材料供應商建立戰(zhàn)略合作關系。另外,LG化學作為唯一一家以化學品和材料為基礎的電池公司,經(jīng)過數(shù)十年的深入研究、建立配料和發(fā)展化學品的經(jīng)驗,在正極材料、負極材料、隔膜、電解液、導電材料、粘接劑等領域均有布局。LG化學在正極材料自供方面具有一定的成本優(yōu)勢,同時也與外部優(yōu)質(zhì)的供應商進行合作開發(fā)供應,保證原材料的穩(wěn)定供應,降低成本,另外LG化學的材料也對外進行銷售。
三星SDI供應體系開放,國際化采購。與日本封閉的鋰離子電池供應體系相比,三星SDI的供應體系較為開放,積極地與眾多全球知名材料供應商建立戰(zhàn)略合作關系,以滿足未來鋰離子電池市場需求。正極材料供應商主要有浦項制鐵、ECOPRO、L&F、格林美等;負極材料供應商主要有三菱化學、日立化學、貝特瑞;電解液供應商主要有三菱化學、新宙邦等;隔膜供應商主要有旭化成、日本東麗、恩捷等。
松下供應體系封閉,但技術先進。松下電池原材料供應商主要來自日本本土,這是因為松下對電池性能和品質(zhì)的完美追求,日本電池供應商技術更為成熟和先進,不過也有中國廠商小部分供貨,未來隨中國廠商技術和工藝的成熟,憑借成本優(yōu)勢,有可能會占據(jù)更多的份額。其中供貨給特斯拉的NCA電池,正極材料全部來自住友金屬,中國的芳源環(huán)保小批量供應NCA前驅(qū)體;負極主要來自日立化學和日本碳素,同時中國廠商貝特瑞提供部分硅碳負極材料;隔膜主要由住友化學供應;電解液主要由三菱化學供應。
CATL國產(chǎn)化率高,培育本土供應體系。CATL除了擁有極其優(yōu)質(zhì)的下游客戶結(jié)構,在上游供應體系方面,也極力扶持本土企業(yè),為中國電池產(chǎn)業(yè)貢獻力量:從其核心供應鏈可以看出,CATL并沒有盲目采用進口設備和材料,而是鼓勵大規(guī)模的國產(chǎn)化,帶動國內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在電動汽車百人會論壇中,曾毓群明確指出:“我們的理念是引領國產(chǎn)化,所以設備國產(chǎn)化率是86%,材料是88%,帶動了相當多的電池企業(yè)上市?!?/p>
CATL垂直整合能力強,布局鋰電回收業(yè)務。公司通過廣東邦普開展鋰離子電池材料業(yè)務, 將廢舊鋰離子電池中的鎳鈷錳鋰等有價金屬通過加工、提純、合成等工藝,生產(chǎn)出鋰離子電池材料三元前驅(qū)體(鎳鈷錳氫氧化物)等,使鎳鈷錳鋰資源在電池產(chǎn)業(yè)中實現(xiàn)循環(huán)利用。三元前驅(qū)體是制造三元鋰離子電池正極材料的原材料,也是新能源汽車動力電池的關鍵材料之一。目前,廣東邦普已成為全國領先的鋰電池材料三元前驅(qū)體的供應商。
綜合對比:LG化學、三星SDI、松下的動力電池供應商主要以日韓系為主,部分消費類電池和儲能類電池采用國內(nèi)供應商,在供應商產(chǎn)品品質(zhì)方面優(yōu)于國內(nèi)企業(yè),CATL主要采用國內(nèi)供應商,憑借自身在鋰電材料方面積累的豐富經(jīng)驗,電芯產(chǎn)品品質(zhì)與日韓企業(yè)差距較小,產(chǎn)品成本具有優(yōu)勢,未來隨著國內(nèi)中游材料企業(yè)的技術不斷提升,LG化學、三星SDI、松下國產(chǎn)化后,國內(nèi)企業(yè)極有可能成為其B點供應商,達到降低電池成本的目的。
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