10億榜樣 | 「中創新航」裝機量達行業第三,2030年規劃産能達1TWh

來源:36氪
發佈時間:2022-01-18
電池廠商的競爭開始“刺刀見紅”

2021年已經結束,作為世界上最大的汽車市場,去年我國的新能源汽車市場及與之配套的動力電池市場數據依舊亮眼。

相關數據顯示,去年9月,中國市場動力電池裝機量約為15.86GWh,同比增長141.2%;去年1-9月裝機量約為95.26GWh,同比增長178.8%。

從動力電池企業來看,寧德時代、比亞迪、中創新航(原中航鋰電,于去年11月份戰略發佈會上正式更名)等頭部玩家今年動作頻頻,建廠、投産、擴産能忙的不亦樂乎。

目前寧德時代仍以絕對的市場份額穩坐國內動力電池企業頭把交椅,中創新航則是行業裏的一匹“黑馬”。

2021年10月中國市場裝機量TOP10(單位:MWh)

中創新航(原中航鋰電)成立於2007年,是國內最早一批從事新能源電池研發生産的企業,它的前身是天空能源(洛陽)有限公司,由中航工業旗下的中國空空導彈研究院孵化成立。到了2009年8月,中航工業與中國空空導彈研究院重新組建了公司,並更名為中航鋰電(洛陽)有限公司。

此後,中航鋰電便開始主要研發客車領域的磷酸鐵鋰電池,在未來的近10年內保持著高速增長。直到2017年,由於市場環境和政策方針的影響,中航鋰電的業績開始下滑,且速度驚人。

掉隊—改變業務方向—急速增長,目前中創新航已經成為國內動力電池裝機量排名前三的企業。而中創新航的發展過程也是國內新能源汽車、動力電池行業的直觀體現。

“高光”和“掉隊”

2017年,新能源商用車迎來了最後的高光時刻,但中航創新卻掉隊了。

這一年,中航鋰電在主要業務線上受挫,磷酸鐵鋰電池和新能源客車市場遇冷。

由於政府出臺了《促進汽車動力電池産業發展行動方案》,改變補貼政策,提出了到2020年,鋰離子動力電池單體比能量〉300Wh/kg的關鍵性能指標及時間節點,能量密度更高的三元鋰電池開始收到市場和企業追捧。這對以磷酸鐵鋰電池主要業務的中航鋰電十分不利。

在此之前,我國還對公交車等商業用車制定了監管方面的措施,例如行駛累計里程達3萬公里才可獲得補貼。而商用車,同樣是中航鋰電的主要市場。

我們將時間線撥回到2007年,彼時我國新能源汽車行業還處於萌芽階段。儘管在2001年我國就啟動了電動汽車重大專項計劃,但直到2007年11月1日,我國正式實施了《新能源汽車生産準入管理規則》,對新能源汽車進行了定義,新能源汽車市場才真正開始迎來發展。

從時間點上來看,當時的中創新航擁有了很好的市場先發優勢。再加上2010年成飛整合入主中創新航,中創新航獲得高速發展,到2015年,搭載中創新航的車輛産品公告就突破了幾十款。

當時中創新航的主要産品為磷酸鐵鋰電池,搭載車輛主要以新能源客車為主。

中創新航相關負責人介紹,在三元鋰電池的研發方面,當時國內和國外存在一定的技術差距,同時由於新能源汽車産業政策引導,並沒有對動力電池的能量密度做出要求,因此國內大部分汽車廠商及新能源電池研發企業均以磷酸鐵鋰電池作為主要市場。

但市場需求和政策導向始終在變化。

2012年前後,政府相關部門已經開始將電池能量密度納入到新能源汽車補貼範疇中,並在逐年減少補貼份額。同時新能源乘用車市場開始發力,2013年,北京率先對新能源汽車的牌照給予優惠且不受限行管制,高額的補貼、免購置稅等一系列推動措施,使得消費者購買新能源汽車的意願大大增加。

中創新航相關負責人表示,此時包括中創新航在內的很多企業開始了能量密度更高的三元鋰電池的研發;到2015年左右,中創新航的三元鋰電池也已經完成了一定程度的乘用車裝機量,但從整體的業務結構上來説,當時中創新航的主要業務仍集中在新能源客車市場。

此後,由於新能源乘用車市場的蓬勃發展,以及此前曝光的“新能源騙補”案例,政府相關部門開始對動力電池能量密度進行更加精細化的分級,並制定了相關補貼政策。搭載磷酸鐵鋰電池的新能源客車市場被迅速壓縮。

根據節能網數據,2016年和2017年新能源客車的動力電池裝機量為16.6GWh和14.3GWh,分別佔動力電池裝機總量的57.7%和39.3%。

2017年新能源乘用車動力電池裝機量佔比為37.6%,和新能源客車裝機量基本持平,此後乘用車市場持續發力,市場佔比不斷提升,客車市場和商用車市場很難再望其項背。

而中航鋰電也在2017年掉隊了。由於收到補貼政策衝擊和市場需求變革,中航鋰電動力電池裝機量一路下滑,在2017年跌出了行業前十。

如何起死回生?

中創新航相關負責人將2017年的公司狀態稱為“打盹兒”。

早在2015年甚至更早的時間,中創新航就已經看到了新能源乘用車市場的潛力和趨勢,但由於公司具有央企背景,人事關係和決策機制複雜,即使敏銳地嗅到了市場風向,也幾乎不可能迅速完成生産變革。

在中航鋰電業務急劇下滑的第二年,2018年,中航鋰電進行了資産重組和巨大的人事調整,成飛整合董事長石曉卿不再擔任中航鋰電(江蘇)公司法人代表,由劉靜瑜接任。

上臺後,這位曾擔任過中航工業旗下天馬微電子股份有限公司董事、總經理的新領導者對中創新航的改革可謂大刀闊斧,明確了暫停商用車業務,瞄準乘用車市場研發三元鋰電池的方向。

明確任務方向是容易的,但擺在中創新航面前的另一大問題是如何實施這項新的戰略決策。

從市場産品上來看,當時以寧德時代為主的新能源電池企業幾乎都在研發高鎳路線的三元鋰電池。而高鎳路線的動力電池對能量密度的提升也是最為直觀的。

例如寧德時代將811電池作為戰略主攻,自2019年年初宣佈量産以來,以240WH/kg的單體能量密度收穫了廣汽、吉利、小鵬、威馬等一種擁躉,連寶馬旗下首款純電SUV--iX3也搭載了寧德時代提供的NCM811電池,市場上甚至出現了“走高端必用811”的聲音。

而此時中創新航正處在業務調整期,面向乘用車市場的産品選擇極為重要。中創新航相關負責人對36氪説:“三元電池我們一直都是高鎳和高電壓兩個方向同布在開發。當時我們也在考慮技術路線的選擇,高鎳技術當時在我們看來並不是非常成熟,還有很多問題需要時間解決。而且如果我們也和大家一樣去推6係或8係的高鎳電池産品,很可能無法快速形成市場競爭力。我們必須拿出一款差異化的新産品,能夠更好的解決當時市場面臨的痛點問題,同時讓客戶看到市場上還有別的甚至更好的解決方案。”

這個新産品就是5係中鎳高電壓三元鋰電池。

高鎳動力電池雖然能量密度大,但對加工工藝要求十分苛刻,同時有著更差的熱穩定性和迴圈性能。換句話來説,高鎳電池更有可能發生熱失控和自燃。

而高電壓技術則是指通過提升三元正極充電上限電壓來提升材料的脫嵌鋰能力,從而實現電池能量密度的大幅提升。利用了高電壓技術的5係中鎳動力電池的熱穩定性比8係高鎳動力電池要好得多。

但高電壓動力電池本身也有技術難點,例如由於要耐受更高的電壓,三元材料自身體相結構和界面保護需要做到精細化設計以對抗高電壓下的結構劣化和界面副反應。

中創新航相關負責人表示“在正極材料配比不變的情況下,提升電壓將會帶來全方位的挑戰。”

在這些方面,中創新航在動力電池材料層面開發了體相原子層級均勻摻雜技術、界面靶向多元素協同包覆技術及高效鈍化電解液添加劑設計技術等,可有效抑制電池在充放電過程中引起的內部結構相變,同時顯著提升了高電壓化學體系高溫壽命和能量輸出能力。

通過精準定位,中創新航從根本上解決了高電壓三元化學體系的行業難題,實現了高能量、高安全、強動力和長壽命的兼顧,並成功的將上述核心技術推向産品。

2018年底,中創新航第一代高電壓産品成功搭載長安、吉利、小康等主力車型。

從2018年中創新航的裝機情況來看,其波動非常大,上半年甚至出現了兩個月裝機量為零的情況,但下半年裝機量猛增。相關業內人士表示,這是中航鋰電戰略調整的結果,中創新航2018年下半年將主要的幾條産線進行改造,全力生産面向乘用車推出的一款拳頭産品。

真正讓中創新航抓住機會的可能是廣汽起火事件。

自2019年下半年起,搭載了寧德時代NCM811動力電池的廣汽新能源AionS發生了多起自燃事故,儘管沒有直接證據表明寧德時代的電池有關,但坊間傳言還是將矛頭指向了8係動力電池。

據了解事後雙方的責任劃分和賠償過程進行的相當不順利,此時中創新航的5係中鎳高電壓電池已經經過了一年的市場驗證,産品性能出色,安全性更好且成本更優,這些因素促使中創新航成為了廣汽第一大供應商。

2019年底,隨著第二代高電壓産品推出,中創新航三元産品力進一步提升,在各主力客戶的滲透率大幅增加,在長安、廣汽等戰略客戶實現全係配套。

至此,中創新航的戰略轉型初步成功,乘用車業務成為公司主營業務,深度綁定頭部乘用車企業,産品實現差異化領先。隨著江蘇二期産線的投産,從2020年二季度開始,裝機量排名步入國內前三。

目前,中創新航5係高電壓産品能量密度達260Wh/kg,並實現高安全不起火、長壽命不衰減、全氣候適應性,且兼具成本優勢。

同時,為了進一步提升高電壓産品的能量密度,中創新航目前已經完成了下一代6係高電壓技術的開發,在安全性能進一步提升的前提下,電池能量密度達到280Wh/kg。

而從市場角度來看,5係中鎳高電壓電池也正在獲得市場青睞。今年上海車展上,幾何汽車全新改款車型幾何A Pro正式上市,首次搭載了鎳55新型NCM523電池,能量密度達183Wh/kg。除此之外,極氪001搭載最大100kWh的電池包,也採用了NCM523高電壓技術,能量密度可達250Wh/kg。

中鎳高電壓電池在安全性、單位成本和製造工藝要求上相較于高鎳系列電池有著不可比擬的優勢,在加上其能量密度不斷通過技術手段獲得提升,也難怪其有了“後來居上”的態勢。

超前設計-One-Stop Bettery(意指Better-battery)

動力電池需要從結構上進行創新,用更小的空間、更簡化的工藝、更少的零部件來實現更高的安全性和更高的能量密度。

新能源汽車對電池能量密度的需求長期存在。高能量密度、高效率製造技術、長壽命技術、低內阻是動力電池發展方向。為此,行業各家都做了不少努力。例如比亞迪研發出了著名的刀片電池、LG去年對外宣佈開發NCMA(鎳鈷錳鋁)四元鋰電池等等。

而在去年9月17日,2021世界新能源汽車大會上,中創新航正式對外公佈了面向“TWh時代”的新産品——One-Stop Bettery。

中創新航One-Stop Bettery宣傳圖

One-Stop Bettery是中創新航交出的一個答卷。

One-Stop Bettery開發了眾多原創技術,包括超薄殼壁,多維殼體成型,多功能複合封裝、一體橋接電連接,高剪切外絕緣,原位無塵裝配整合等技術,這些技術不僅可以有效提升産品的能量密度,同時還有著提升電池生産品控方面的考量。

動力電池生産流程十分複雜,工序包括制漿、涂布、極耳製造、捲繞或疊片、注液、化成、模組成型等等,而這勢必會帶來相當大的品質管控難度。

當大量的檢測手段和品控理念都已經完成部署後,中創新航開始利用第一性原理思考動力電池的生産過程。即如果複雜的加工工藝使産品産生不可避免的缺陷,那是否應該簡化工藝?

從已有的公開資料來看,中創新航One-Stop Bettery動力電池有著極高的整合度,並且利用結構設計簡化了原有的殼體和蓋板構件,也減少了傳統方形電池的裝配過程。

而且從中創新航披露的視頻及One-Stop Bettery造型上來看,其不同於傳統方形電池在電池窄面有著突出的極耳,One-Stop Bettery的極柱採用了模組化設計,位於電池寬面且十分平滑,很可能是與電外池殼一體成形製造的。

中創新航相關負責人表示,多維殼體成形、複合封裝、原位無塵裝配這些技術手段的運用可極大減少電芯的抓取、轉移環節,減少産線異物的出現和轉移損傷對電池品控的影響。

同樣值得一提的是中創新航的One-Stop Bettery電池外殼厚度僅為0.2mm,如果在進行CTP方案時這款外殼依然能夠提供足夠的結構強度,那麼One-Stop Bettery將成為市面上外殼厚度最薄的動力電池。

這麼做有什麼好處嗎?

One-Stop Bettery使電池結構重量降低了40%,零部件數量減少了25%,生産效率提升了100%,這對於中創新航來説可以使其從産品端提升産能,並形成更強大的市場競爭力。

同時在車輛端,高整合度的電芯設計擁有了極大的空間利用率和可拓展性,One-Stop Bettery可通過靈活的尺寸設計和生産調整適應幾乎所有電動汽車底盤。

中創新航One-Stop Bettery宣傳圖

中創新航相關負責人表示“One-Stop Bettery兼具了軟包電池形態的高能量密度,同時又規避了軟包電池在封口強度低、容易漏液和抗衝擊性等方面的先天缺陷。同時由於軟包電池成組的複雜性,其單體能量密度優勢會在pack層級大大減弱,而One-Stop Bettery則完全不會出現這種問題。”

目前中創新航公佈了兩個One-Stop Bettery方案,分別是磷酸鐵鋰電池系統:電芯能量密度為200Wh/kg,電池系統能量密度為160Wh/kg,成組效率為80%,續航里程700km;以及三元鋰電池系統:電芯能量密度為300Wh/kg,電池系統能量密度為240Wh/kg,成組效率為80%,續航里程1000km。

當然,對於這樣的創新,業內也有一些質疑。

首先,可以預見One-Stop Bettery的工藝要求將提高,其帶來的成本提升必須由簡化工序和零部件覆蓋,即使製造技術得到了保障企業也必須核算一筆經濟賬。

同時,目前市場上已經有多家企業也開始了除圓柱、方形、軟包之外的第四類形態動力電池的研發,且不約而同地發展除了“長條”狀電池,以及雖然沒有取消模組,但通過消除側板,把模組做長的技術路線。例如比亞迪的刀片電池、特斯拉及蜂巢能源的L6新型電池模組等。

從電池結構我們可以看到,中創新航One-Stop Bettery在模組設計和電池pack方面和現有“長條”狀電池基本相同,但電芯設計和可以想像的生産工藝仍有很大不同,例如中創新航會在One-Stop Bettery上採用原位複合疊片技術,這相當於直接在外殼中進行電池疊片。

目前這種技術並沒有在其他廠家的動力電池産品中出現過,中創新航的原創性非常高,但技術成熟度需要通過真正的量産來驗證。

此外,在One-Stop Bettery的宣傳視頻中還顯示其將採用柔性泄壓技術,這是由於取消了傳統蓋板,中創新航將必須重新考慮電芯級別的泄壓防爆問題,這種技術也是再比亞迪刀片電池,或蜂巢能源L6上面看不到的。

至於如何泄壓,以及中創新航此前提到的One-Stop Bettery封裝技術,目前都沒有更加詳細的資料和解讀,想要搞清楚這些問題看來只能等到産品上市,買來拆開研究了。

鋰離子電池的天花板

談中創新航的未來,必須要回歸動力電池技術本身。

即使動力電池已經有了蓬勃的發展,但仍有諸多問題沒有得到根本上的解決。

例如無法進行真正意義上的快速充電、續航里程焦慮、寒冷天氣下對電池性能的影響,以及以貴金屬為主要正極材料的電池配方能否持續發展等。

因此,市面上有兩種不同的路徑與聲音。

一類是將上述問題歸結于電化學和材料學體制,因此開始將目光轉向新的電池技術和體系,包括但不限于固態電池、鈉離子電池甚至石墨烯電池。

例如去年7月29日,寧德時代通過一場線上發佈會,發佈了自己的第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度達到了160Wh/kg。從後續的相關報道中可以看到,此款鈉離子電池將於鋰離子電池混搭,以應對寒冷天氣下電動汽車的續航挑戰。

另一類是將目光聚焦于鋰離子電池的性能挖掘上。中創新航就是代表之一。

以電池成組率為例,目前大部分的動力電池體積成組率在60%左右,中創新航的One-Stop Bettery計劃成組率將達到70%以上。這意味著動力電池內部還有大量空間沒有被充分利用。而中創新航提出的目標實在現有鋰離子電池技術框架上,將電池單體能量密度推到可量産的400Wh/kg以上。

而要實現這樣的目標,除了要開發能量密度更高的化學材料,還要依靠更巧妙的設計、整合度更高的結構。中創新航相關負責人對36氪説:“化學材料的技術升級對動力電池能量密度以及性能的提升是功不可沒的。化學材料的迭代升級往往需要更長的時間,應用到電池上可靠性驗證的時間也更長。就電池能量密度而言,無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,過去幾年各個廠商的新産品能量密度不斷提高,其主要依靠的不是更加先進的‘材料配方’,而是産品構型,以及支撐這些新結構的製造能力。”

例如近年來,動力電池的電池殼體越做越薄,從最初1.2mm,到0.8mm、0.5mm,還有集流體、隔膜的厚度也越來越輕薄,其對電池能量密度的提升效果是巨大的。

資本和企業試水新材料電池的另一大原因是,在材料端,鋰礦去年太貴了。截至2021年11月15日,電池級碳酸鋰的價格為19.5萬元/噸,而在三個月前,還不到9.5萬元/噸。年初至今,碳酸鋰的漲幅已經超過230%。

除了新能源汽車,3C産業也是碳酸鋰的需求大戶,因此大量新能源電池上游企業開始佈局海外鋰礦,再加上有寧德時代這樣的企業推出鈉離子電池站臺,新材料電池的話題一時間甚囂塵上。

中創新航相關負責人對36氪説:“行業裏上游原材料大規模漲價不是第一次了,在2015年、2016年左右,碳酸鋰的價格就一路狂飆,最高漲到了17萬元/噸,但最終也回歸了平穩。

本輪動力電池原材料上漲與電動乘用車市場需求猛增有關,但隨著主要産業鏈企業不斷擴産,以及後期産能逐漸釋放,市場供需緊張狀態將得到緩解。”

但在未來可以預見的一段時間,鋰離子電池仍會是新能源汽車和動力電池企業最好的選擇。 而長期來看,新材料和新結構兩條電池路線之爭仍將存在。

競爭還在繼續

規模效應,是這個行業的潛規則之一。

由於動力電池行業有顯著規模經濟特點,一家動力電池製造商只有具備一定生産規模,才能更穩固的獲取上游資源,並通過規模攤薄生産成本、提高毛利率。頭部企業甚至可以通過絕對的市場份額,以及通過雄厚的資金實力收購原材料供應商把控上游企業和下游客戶。

此前傳出的寧德時代對車企實施“有錢才發貨”原則,以及與車企簽署協議,收取保證金等情況,都可以看出來車企作為動力電池的買家基本不具備議價能力。而今年出現的“電池荒”更加劇了此類情況,某儲能系統從業者表示“對於中小企業來説,你有錢都不一定買得到寧德時代的電池。”

規模效應帶來的另一現象是:車企與動力電池製造商的關係被綁定的更為緊密。

一款動力電池需要大量的裝機和長期的市場驗證才能證明其産品性能,而産品性能一旦被證明,就會樹立品牌,使電池廠商獲得車企認可,進而促進更深度的合作。

同時,動力電池作為電動汽車的心臟,價值和成本決定了其需要電池廠商長時間、穩定地供貨。一家車企和一個動力電池廠商一旦建立某款車型的定點供應關係,一般在該款車型的全生命週期裏不會再更換供應商,客戶粘度極大。

從這幾個角度我們可以清晰地看到中創新航與寧德時代間的衝擊,以及其自身面臨的威脅。

首先,中創新航從2018年的715.8MWh裝機量,在短短三年時間內完成了重生,2021年1-10月中創新航的裝機量已經達到6.42GWh,在國內動力電池企業裝機量中佔比6%,排名第三位。

同時,中創新航已經設立了常州、洛陽、廈門、成都、武漢、合肥六大産業基地,並在今年9月份完成了120億的股權融資,規劃了到2025年公司産能超過500GWh,2030年預計産能達1TWh的戰略目標。

今年8月,中創新航在合肥新建年産能50 GWh的動力電池及儲能電池産業基地的消息,已經被外界解讀為在和寧德時代“搶地盤”,這並不是空穴來風,以中創新航目前的市場表現,擴大産能將直接帶來更多的配套汽車廠商。

而合肥被稱為新能源汽車之都,目前已經相繼佈局了50多個新能源汽車重大項目,今年11月甚至有過“特斯拉第二工廠落戶合肥”的傳言,中創新航落址合肥的戰略意義不言而喻。

除了中創新航大規模擴産,寧德時代與中創新航高度重合的市場定位和業務範圍也加劇了彼此的競爭。

由於目前裝機量排名第二的比亞迪的大部分電池産品仍主要供給自家車型,即使刀片電池已經開始對市場放開,但動力電池畢竟是電動汽車的核心零部件,再加上車型競爭,其他車企大範圍接受比亞迪的電池仍需時間。

這樣一來,寧德時代的直接威脅就來到了中創新航身上。

寧德時代和中創新航目前都擁有磷酸鐵鋰和三元鋰電池的産品線,只不過先後順序不同。寧德時代是先研發三元鋰電池,後推出了磷酸鐵鋰電池,而中創新航正相反。

近期也傳出了由於小鵬汽車創始人何小鵬計劃將中創新航引入電池供應商,導致其與寧德時代創始人曾毓群發生激烈爭吵的話題,也側面證實了中航鋰電正在蠶食寧德時代的客戶。事實上與小鵬汽車合作之前,中創新航已經取代寧德時代成為廣汽新能源車的第一供應商。

但説中創新航已經能與寧德時代分庭抗禮還為時過早。從市場份額上來看,寧德時代目前仍以超過50%的市場份額穩居行業第一,中創新航目前的市場份額仍較小,短期內仍將保持追趕的態勢。

同時由於動力電池頭部廠商的競爭加劇,中創新航現在的市場地位也並非穩固。

首先,由於我國新能源汽車市場的持續火爆,松下、LG等日韓動力電池廠商正在開始加快重返中國市場的節奏,這將會給國內的動力電池行業競爭帶來更多的不確定性。

其次,國內其他一、二線動力電池廠商也在通過各種戰略佈局擴大自己的市場份額,例如比亞迪與豐田合作探討動力電池的開發、大眾中國入股國軒高科成為第一大股東;比亞迪、欣旺達都在今年12月宣佈建設年産能30GWh的動力電池項目等。

同時從去年1-10月各國內動力電池廠商裝機量數據來看,國軒高科裝機量為6142.09MWh,和中創新航的6397.36MWh相差僅僅250MWh左右。在磷酸鐵鋰電池重回大眾視野、備受關注的當下,國軒高科的業務也可能迎來新的增長點。

動力電池行業目前還是一個增量市場,且基本不會發生重大變局,但由於技術門檻高、前期投資大,中小型企業很難獲得較大的市場空間,隨著時間的推移,動力電池行業的馬太效應可能會愈加嚴重,強者愈強、弱者愈弱。

這會造成行業頭部玩家的競爭日趨激烈,且隨著技術迭代、産品升級、産能釋放等企業的後續市場表現,以及官司、客戶易主等消息、傳聞,這樣激烈的競爭或將持續下去,並牽動每一個從業者的神經。

本文圖片來自:視覺中國採訪供圖 正版圖庫