用誰的電池？車企要自己掌控

文 / 齊策

最近一段時間，業(yè)內(nèi)分歧最大的固態(tài)電池，貌似又向?qū)嵱没~了一步。

近日，三星SDI建了全球第一條全固態(tài)電池試驗線。LG、SKI則落后一點(diǎn)，都在開發(fā)階段。韓企的目標(biāo)，都是2030年開始量產(chǎn)。

固態(tài)電池彎道超車？

跨國車企不約而同，都將固態(tài)電池視為電動技術(shù)的“拯救者”。福特、奔馳、寶馬、豐田、本田、日產(chǎn)都制定了固態(tài)電池裝車之后的商業(yè)規(guī)劃，并不遺余力地支持供應(yīng)商開發(fā)。

今年4月，日產(chǎn)還聲稱要親自下場，建立固態(tài)實(shí)驗室，2024年在橫濱設(shè)立生產(chǎn)線，2028年實(shí)現(xiàn)正式裝車。本田則表示，將投資430億日元（約合人民幣21.3億元）建立示范生產(chǎn)線，2024年春季投產(chǎn)。更早喊出2025年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的豐田，仍然堅持目標(biāo)時間節(jié)點(diǎn)。

看上去，跨國車企都希望固態(tài)電池能盡快扮演“關(guān)鍵第三方”的角色?，F(xiàn)在似乎輪到跨國企業(yè)希望彎道超車了。

這也是為什么三星比LG要更積極的原因。經(jīng)過多年競爭后，三元和磷酸鐵鋰（LFP）是當(dāng)前乘用車很難撼動的兩條主流路線。而三星在三元上競爭不過SKI，遑論LG，LFP業(yè)務(wù)更是無從追起。

理論上，固態(tài)電池因為硫化物或聚合物作介質(zhì)，安全性更好；石墨硅或者鋰金屬作負(fù)極，可增加能密，導(dǎo)熱性好也可以將電池單體做得更大；“雙極電芯”創(chuàng)新，更能提升能密。

但是，在固態(tài)電池工程化上，仍然存在技術(shù)障礙（主要是材料成本和負(fù)極穩(wěn)定性）。

國內(nèi)車企其實(shí)也有類似計劃，諸如比亞迪、蔚來、北汽新能源、東風(fēng)汽車、上汽集團(tuán)、長城汽車等企業(yè)，只不過喊得不如外企兇。其中，蔚來愿意用“半固態(tài)”作為過渡方案，嘗試上車。

基于同樣的理由，電池業(yè)務(wù)大廠都對此表示謹(jǐn)慎。寧德時代暗示，不會早于2025年之前，部署小規(guī)模試制生產(chǎn)線。

有固態(tài)電池布局的，還有弗迪（比亞迪）、孚能科技、蜂巢能源等。它們都和寧德時代一樣，沒有在2025年前商業(yè)化部署的意思。

但是二線電池供應(yīng)商的熱情就比較高漲了，5月28日，國軒高科研究院副院長出來表態(tài)說，該公司研發(fā)的半固態(tài)電池，單體能密達(dá)到360Wh/kg，系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg。今年下半年裝車。

而贛鋒鋰業(yè)則聲稱，其研發(fā)的“二代”固態(tài)電池能密達(dá)到360Wh/kg。

順便說一句，小規(guī)模試驗線、示范線，都算不上商業(yè)化部署，只有上了批量，交到普通消費(fèi)者手里才算。目前還沒有人聲稱，在2025年之前就實(shí)現(xiàn)全固態(tài)商業(yè)化。這證明，雖然態(tài)度有差異，但是大家對固態(tài)電池的工程實(shí)現(xiàn)難度，還是有共識的。

這里面比較有意思的是，主機(jī)廠中間，電動業(yè)務(wù)規(guī)模愈小的，愈是喊打喊殺，似乎憋著洗牌重來、一洗當(dāng)前競爭劣勢。

這種態(tài)度差異，透露了一個隱含的關(guān)鍵信息：更換電池方案是有高昂成本代價的。

硬勝于軟

電池方案包含兩部分內(nèi)容，即電化學(xué)部分和物理部分。前者指的是用什么正負(fù)極和介質(zhì)，后者則涉及到電池單體用什么封裝模式。

在固態(tài)電池上車之前，電化學(xué)方案是二選一，三元和LFP。

主機(jī)廠產(chǎn)能較小的時候，一般傾向于選其中一種，高性能的選三元，中低端選LFP。但是LFP現(xiàn)在日益侵蝕三元的地盤，以至于有些30萬元的整車，都開始用LFP。大廠則更喜歡兩者都要。

而物理方案則有硬殼和軟殼兩大流派。

硬殼有圓柱和方形，各自又可以分為鋼鋁外殼方案。而軟殼即軟包，也有鋁塑膜和鋼塑膜兩種，但鋼塑膜在動力電池里采用的太少，不討論。

硬殼的好處很明顯，就是成組結(jié)構(gòu)簡單、散熱好，缺點(diǎn)是能密沒有軟包高；軟包則相反，能密高，但機(jī)械強(qiáng)度差，成組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且防爆設(shè)計不好做。

如今，我國業(yè)內(nèi)方殼占了絕對優(yōu)勢，大概占了七成半，圓柱占兩成，剩下軟包占半成。

圓柱工藝最簡單，最先采用。當(dāng)初特斯拉是沒有別的選擇，只能接受數(shù)千個電芯組成電池包，所以特斯拉算是被迫點(diǎn)了BMS的算力、管理的“技能樹”。

圓柱改成大圓柱之后，單體數(shù)量是降下來了，但一個顯著的缺點(diǎn)就是浪費(fèi)空間嚴(yán)重。就算4680+CTC（無模組）封裝，空間利用率也只有七成，好處就是鼓包、放氣容忍度高。

方殼之所以成了主流，不僅因為機(jī)械承壓好、成組方式和散熱都容易設(shè)計，號稱“工程師之友”，而且防爆閥很容易安排。

不過，方殼是封裝，里面電芯還分卷繞和疊片。卷繞的疊放方式，好比衛(wèi)生紙（再壓扁）；疊片則好比面巾紙。卷繞制造設(shè)備成本低，但尺寸很難改；疊片則良品率低、生產(chǎn)控制難。

但是，疊片不但可以做很大的極片，還可以改尺寸。到這里，大家就都知道了，長刀短刀什么的，都是疊片工藝。

所以，先開始投的都是卷繞，如今在比亞迪、寧德時代、蜂巢能源的帶動下，疊片上車尚未占據(jù)實(shí)際優(yōu)勢，但占了輿論優(yōu)勢。這幾位名為比武互踩，實(shí)則造成一種氛圍，好像不用疊片就落后了一樣。

同時，因為鋼殼太重，大家愈加傾向于鋁殼，然后在底盤上想辦法加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。順便說一句，“油改電”就不用操這個心了，因為底盤結(jié)構(gòu)動不了。大體而言，“油改電”無法全方位參與當(dāng)前的電池技術(shù)軍備競賽。

而軟包是韓國人喜歡擺弄的技術(shù)，所以美國整車企業(yè)在本土生產(chǎn)，都是軟包。就連福特電動F150那么大的電池，也用的是雙層軟包。

剛才提到軟包的防爆設(shè)計讓工程師抓狂。韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部的統(tǒng)計，2017年到2021年，47起動力電池起火事故中，軟包占了七成。通用汽車當(dāng)年大規(guī)模召回Bolt，就是LG軟包。國內(nèi)現(xiàn)在采用軟包電池的主機(jī)廠，要么避而不談，要么聲稱有特別安全設(shè)計。

相比方殼，軟包還有個要命的缺點(diǎn)，就是單體做不大，不能像方殼疊片那樣隨心所欲地改尺寸。現(xiàn)在方殼疊片都把電芯容量做到300Ah以上了，軟包還卡在100Ah左右，只能通過將大量單體并聯(lián)使用，這樣就限制了電池包設(shè)計的靈活度。

當(dāng)然，也有人說國內(nèi)的鋁塑膜工藝水平不行，產(chǎn)量上不去，限制了軟包路線。這話擱在3年前很有道理，但現(xiàn)在鋁塑膜供應(yīng)已經(jīng)沒問題了。不過，已經(jīng)不可能回到當(dāng)初那個歷史岔路口。

而軟包的出路也是有的，那就是固態(tài)電池適合軟包。這就很容易理解了，為什么美企對固態(tài)電池這么積極。只要固態(tài)電池上馬，北美大規(guī)模建設(shè)的包裝生產(chǎn)線，稍加改造就可以繼續(xù)勝任。給供應(yīng)商省了錢，就等于采購價格低，就等于整車成本低。

下一代競爭核心

國內(nèi)新勢力里面，特斯拉目前是堅定的圓柱派，無論它用三元還是LFP的方案；蔚來是單一的方殼方案；小鵬則是圓柱和方殼并舉。

而北美的新勢力，諸如里維安（Rivian）和Lucid，當(dāng)前用的都是三星2170圓柱電池。

傳統(tǒng)車企里面，大眾汽車、沃爾沃、斯特蘭蒂斯、奔馳、寶馬、豐田、本田，都用的方殼；而通用汽車、福特、大眾（MEB出臺之前）、沃爾沃（二代電動平臺之前）、斯特蘭蒂斯旗下的克萊斯勒舊部、雷諾、日產(chǎn)、現(xiàn)代起亞，都是軟包方案。

現(xiàn)在德企的心思比較活絡(luò)，正謀劃著換坑。寶馬正忙于推出Gen5、Gen6兩個面向未來的電動平臺，自2020年就開始向20多家電池釋放RFI（信息邀請書）。而去年一汽奧迪在升級樣車模組方案，評估了8家供應(yīng)商多達(dá)67版方案。

寶馬的要求很清楚，800V高電壓+200kW快充+后驅(qū)/四驅(qū)。如果納入固態(tài)電池，寶馬出人意料地傾向于大圓柱方案，而非軟包。這與之前所有寶馬旗下的電動車方案，有根本的不同。這就是徹底的跳幫了，而非騎墻。

因為特斯拉在圓柱上成功降本的經(jīng)驗，珠玉在前，寶馬面對的主要誘惑，也是成本。其實(shí)，更大圓柱（4680、4695）是否就意味著更便宜，特斯拉也在摸索。

斯特蘭蒂斯的歐洲業(yè)務(wù)，也正在尋找低成本的圓柱電池方案，這個時間點(diǎn)是在2025年之后，可能是對中大型電動平臺高昂成本的一種糾偏行動。

而里維安、路虎、奔馳、通用汽車都在考慮大圓柱電池。當(dāng)然，有的考慮LFP，有的寄希望于固態(tài)。而軟包則乏人問津，將來可能更加式微。

下一代電動車的核心競爭力，將是快充、大倍數(shù)放電（意味著飆出高性能），而非絕對意義上的大電量。這意味著主機(jī)廠對電化學(xué)技術(shù)發(fā)展沒有寄予厚望，只好寄望在物理方案上卷出新高度了。

如今主機(jī)廠、電池供應(yīng)商與市場消費(fèi)者博弈的結(jié)果，讓技術(shù)發(fā)展的未來愈加清晰。

2025年之前，方殼疊片+無模組技術(shù)實(shí)用性將占據(jù)絕對優(yōu)勢。而從長遠(yuǎn)來看，如果固態(tài)電池最終證明用圓柱更優(yōu)，那么圓柱大概率和方殼分庭抗禮。即便排除固態(tài)電池加入的時間線，圓柱+LFP也將擴(kuò)充地盤，不會像現(xiàn)在這樣被方殼壓一頭。

無論未來走向如何，我們可以看到，主機(jī)廠向上游投入、強(qiáng)化自研，并不斷引進(jìn)新的供應(yīng)商，同時作出精妙的平衡操作，逐漸把控制電池技術(shù)走向的主動權(quán)抓到手里。

當(dāng)前電池供應(yīng)商出來吆喝現(xiàn)成方案，主機(jī)廠只能被動接受、不能換坑的現(xiàn)狀，將成為明日黃花。