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SUV之王开造动力电池,长城能再造一个宁德时代吗

魏建军的“动力电池梦”:7年长跑,砸260亿元追赶宁德时代。

文|车东西  Bear

新能源汽车产业仍在寒冬中挣扎,作为上游核心供应链,国内动力电池产业的演变也逐渐扑朔迷离。

一边,巨头宁德时代再获宝马巨额订单,比亚迪与奥迪展开动力电池供应合约洽谈;另一边,一纸判决宣告了曾经的锂电巨头沃特玛破产,比克电池也因为下游采购商众泰汽车的困境受到拖累,欠下巨款引发供应链“地震”。

在这样扑朔迷离的大环境下,长城汽车的“掌门人”魏建军跨界带领长城杀入了动力电池产业,而他的这把利刃,叫做“蜂巢能源”。

11月27日,蜂巢能源位于常州金坛的车规级AI智能动力电池工厂一期项目正式投产。这意味着,诞生自长城汽车的蜂巢能源在经历了漫长孵化期后,正式拥有了4GWh的年产能,并将在后续二期、三期项目的产能爬坡中,逐渐具备18GWh的动力电池产能,进入国内动力电池供应商的第一梯队。

但目标如果仅仅是进入第一梯队这么简单,或许魏建军就不足以被称为“保定皮耶希”了。

除了地处常州的动力电池工厂之外,蜂巢能源还在国内长三角、京津冀与西部地区的三处地点另外规划了56GWh产能的动力电池工厂。全部完工之时,蜂巢能源在国内将会拥有76GWh动力电池的产能。

▲蜂巢能源工厂投产

不能忘记的是,蜂巢能源还在欧洲规划了24GWh产能的动力电池工厂。当2025年,蜂巢能源动力电池工厂全部投产之时,这家公司将会拥有100GWh的动力电池产能。这样的体量,足以支撑起长城汽车的新能源转型计划。届时,蜂巢能源将会与宁德时代一样成为总产能超100GWh的动力电池巨头。

这对于魏建军来说,无疑是一场押上了前半生事业与财富的豪赌。据业内人士预测,蜂巢能源所有产能的建设累计将耗费464亿元,超出魏建军夫妇目前332亿身家(参考福布斯2019中国富豪榜)近40%,需要魏建军撬动巨大的经济杠杆,并且没有人能保证他一定大获全胜。

站在魏建军的角度来看,制胜的法宝恐怕被押在了蜂巢能源的四大关键技术概念上:方形叠片生产工艺、无钴电池、四元电池、车规级动力电池。哪怕这三大技术概念中的一条,押在了未来主流动力电池的技术路线上,蜂巢能源都足以成长为一家国际化的动力电池供应商。

本文将会从蜂巢能源的诞生、规划、技术路线以及与长城汽车之间剪不断理还乱的联系来解读这家新生的动力电池企业,一窥蜂巢能源从长城动力电池附庸,到动力电池供应商,再到未来国际化动力电池企业的发展路径。

魏建军的第二次创业 两年时间量产动力电池

蜂巢能源,这家由长城汽车亲手孵化的动力电池企业,成立于2018年2月,也被称为长城“掌门人”魏建军的第二次创业。

2018年2月到2019年11月,21个月不到的时间,蜂巢能源从概念阶段,走到了车规级动力电池工厂落成量产。对于一家需要在技术研发、生产工艺与资金专利上进行大量投入的公司而言,这样的速度不可谓不快。

▲蜂巢能源动力电池工厂

但这是魏建军的决心,为了让这一决心顺利落地,他在七年前已经摆下了局。

虽然从现在来看,长城汽车的新能源转型进度仍然不够快。WEY品牌布局高端插混,欧拉品牌发力纯电小车,所有产品矩阵中也仅有4款新能源车型,在数量与产品力上均落后于北汽与比亚迪。

但在2012年,魏建军就已经在长城汽车内部成立了动力电池项目组,攻关动力电池电芯、模组、PACK、BMS等关键技术;并在2016年,将这一项目组升格为动力电池事业部。

为了保证不在原材料上被上游供应商卡脖子,长城汽车在2017年通过旗下全资子公司Billion Sunny Development Ltd以2200万美元(约合人民币1.55亿元)的价格,收购了澳洲皮尔巴拉矿业公司3.5%的股份,并签署了承购协议。

该协议规定,皮尔巴拉矿业公司需要在协议签订的前五年里,每年向长城汽车提供7.5万吨锂辉石精矿。

在2019年,双方又达成了附加协议,自今年8月开始,皮尔巴拉矿业公司将连续6年每年向长城汽车提供2万吨干精矿。

完成了上游产业的布局与所有的准备工作,2018年2月,长城汽车宣布其动力电池事业部正式独立,注资13亿元成立动力电池公司蜂巢能源,由长城汽车的大股东长城控股100%持有。

企查查显示,同年10月,长城汽车将蜂巢能源从集团内部剥离,作价7.9亿元,转让给了由魏建军个人100%控股的保定茂瑞。

▲蜂巢能源动力电池工厂

2018年12月,为增强蜂巢能源的研发能力与技术基础,长城汽车再向蜂巢能源与蜂巢保定分公司转让123项技术专利与动力电池研发制造项目的设备、在建工程,开价2.1亿元。

而在人才方面,魏建军也毫不吝啬。

唐海锋,原长城汽车副总裁、传动事业部总经理、魏建军的左膀右臂,被委任蜂巢能源董事长一职。

杨红新,供职长城汽车技术中心近16年,原长城材料工程研究院院长与技术中心副主任,出任蜂巢能源总经理。

饶忠儒,有着近30年动力电池从业经验,曾在锂科股份与知名机器人公司波士顿动力担任动力电池相关项目研发制造的主要负责人,担任蜂巢能源副总经理与CTO。

在完成了一系列“左手倒右手”的资金、技术、生产设备以及人才的输入之后,蜂巢能源终于成了我们今天见到的完全体。

据蜂巢能源官网显示,这家正式成立不到两年的公司已经拥有了超过2200名员工,纯研发人员达到了1100人。预计到2020年,该公司的累计研发投入将会达到30亿元。

在产能规划上,蜂巢能源对于未来的规划有着非常大的野心。

今年7月9日,蜂巢能源在长城保定哈弗技术中心召开了一场盛大的发布会。会上,蜂巢能源总经理杨红新宣布蜂巢能源将会在2025年之前在全球建成120GWh(11月发布会改口称100GWh)动力电池产能(2018年国内动力电池装车总量不到60GWh),并发布了三大即将量产的技术概念:方形叠片生产工艺、无钴电池、四元电池。

▲蜂巢能源总经理杨红新

为了支撑起这样的野心,到2025年,蜂巢能源在全球的建厂投入将会超过260亿元。

与此同时,据业内人士分析,国内1GWh动力电池的产能建设需要消耗4-6亿元,而欧洲的产能建设成本还将更加高昂,算上产能建设的成本,魏建军还将在蜂巢能源上投资464亿元。

在今年11月底,蜂巢能源位于常州金坛的首家动力电池工厂正式建成投产,第一波产品就是采用方形叠片工艺生产的NCM811三元锂电池。

到明年年中,无钴电池与四元电池也将正式量产(SOP),产品的落地,标志着蜂巢能源这家脱胎于传统车企的动力电池企业,正式进入了动力电池赛道。

车规级标准建厂 三大技术路线同步推进

所有制造业都讲究实体,如果所有的概念都流于PPT,那就没有任何意义。

魏建军作为汽车制造业的老将,深谙这个道理。

常州市金坛区,长三角核心带经济区,一座规划面积达到54万平方米正在拔地而起。工厂周围,上汽大众、江淮汽车、东风新能源、北汽新能源等超过30家整车制造企业、瓦尔塔蓄电池、中伟电源科技等25家锂电配套企业、15个运输机场、9个亿吨级吞吐量港口环抱,占尽地利。

这座工厂,就是蜂巢能源首座落地的动力电池工厂。目前,这座工厂的一期工程已经完工投产,初期产能为4GWh,随着二期、三期工程的建成投产,后续产能将逐渐攀升至18GWh。

▲蜂巢能源动力电池工厂投产仪式

11月27日,工厂宣布投产当天,到厂参观的媒体纷纷感慨,大多数车企研究动力电池只是为了让配套供应商能够生产出更适配自家车型的动力电池,很多研究都在数据和概念阶段,“但长城汽车(蜂巢能源)的动力电池已经进入了量产阶段,恐怕是要玩真的了。”

作为一家脱胎于传统车企的动力电池公司,蜂巢能源自称是最懂汽车制造业的动力电池供应商。依托于这个天然的优势,蜂巢能源将自家的首座工厂定义为“车规级AI智能动力电池工厂”。

将这一概念进行拆解,可以得出“车规级”与“AI”两个概念。

所谓“车规级”,车东西从动力电池业内人士处得知,目前动力电池仅有《汽车动力蓄电池行业规范条件》,并无固化的车规级标准。

但蜂巢能源此次强调的车规级工厂并非不具备实际意义,中国汽车工业协会前任常务副会长董扬指出:“车用锂离子动力电池已经发展成为一个新物种,之前适用于3C场景的材料、技术、工艺、标准均面临变革。需要从车规的角度提升认识,完善车用动力电池的标准、规范等各方面的要求。”

▲中国汽车工业协会前任常务副会长董扬

蜂巢能源总经理杨红新也认为:“车规级动力电池工厂需要区别于传统电池工厂,从规划步骤开始,就需要以汽车为服务目标。”

因此,蜂巢能源此次建造车规级工厂,事实上是对车用动力电池产业标准化的一次促进。

▲蜂巢能源工厂投产现场发起车规级动力电池标准倡议

那么蜂巢能源在车规级工厂的建造过程中具体提出了哪些要求呢?汽车科技媒体《建约车评》援引蜂巢能源CTO饶忠儒的话语,提到了车规级动力电池工厂的五大不同。

1、在缺陷率方面,由于车用动力电池带电量大,电芯数量多,因此较消费电子产品的电池更容易出现次品。传统电池厂的缺陷率通常控制在4sigmas(一种技术计量标准,4sigmas表示出错率小于百万分之6210),而蜂巢能源的车规级工厂将缺陷率控制到了6sigmas的水平(出错率小于百万分之3.4)。

2、在环境控制方面,传统电池厂的粉尘控制标准为10万颗/立方英尺,而车规级的粉尘控制标准为1万颗/立方英尺,在核心环节则要控制在1千颗/立方英尺。这对于工厂内部建筑、设备、材料与人员都提出了非常高的要求。

3、在毛刺控制方面,化学性质决定,锂离子电池大功率放电时,势必会产生锂枝晶(俗称毛刺)。传统电池厂仅要求不刺穿隔膜的一半即可,车规级工厂则不允许毛刺对隔膜造成任何损伤。

4、在金属异物检测方面,传统工厂只使用一次电压击穿测试,难以检出100微米以下的金属异物以及铜金属异物。蜂巢能源车规级工厂采用两次电压击穿测试,辅以AI特征辨识,能够检测到75微米的金属异物与铜金属异物,提升了50%的异物检出率。

5、在过程追溯系统方面,传统电池工厂的MES系统(生产过程执行系统),只检测了1500个信息采集因子。而蜂巢能源车规级工厂则对人、机、料、法、环、测、时七个维度的2500个因子进行了信息采集,可追溯到单电芯在每个生产环节中的过程数据。

而在“AI能力”方面,蜂巢能源工厂在三个维度上应用了AI能力。

1、在单工位维度检测方面,利用AI视觉,可结合后台数据可对电芯以及极片的尺寸、焊点进行检测和甄别,确保误差在可控范围之内。

2、在跨生产环节检测方面,当某一个电芯在电压击穿测试中失效,类神经网络就会对这个电芯的生产环节进行回溯,快速定位失效原因,并给出解法。

3、在智能维护决策方面,通过MES系统(生产过程执行系统)的原始数据库建立起决策支持的数据模型,通过数据模型与当前MES系统检测的数据进行比对,当发现异常时,即可直接作出决策,提醒装备维护与参数调整。

车规级AI智能动力电池工厂,仅仅只是蜂巢能源的其中一个杀手锏,当动力电池产品流向市场,真正能让企业具备话语权的还是动力电池的实际性能与成本。

在这一层面,蜂巢能源在今年7月就发布了三个技术概念:方形叠片生产工艺,无钴电池以及四元电池。

其中,蜂巢能源的方形叠片生产工艺已经投入实际生产,这种生产工艺通过增加方形电池内电芯的空间利用率,提升了5%的能量密度以及10%的循环寿命。据了解,蜂巢能源采用方形叠片工艺生产的锂电池电芯能量密度达到260Wh/kg,循环充电次数超过1000次。而目前主流的三元锂电池电芯的能量密度大约在240Wh/kg左右,循环充电次数为800-1000次。

▲蜂巢能源告诉叠片方形锂离子电池

同时,叠片工艺生产的动力电池阻抗低、散热性好,电芯极片形变量小,电池产品稳定性较卷绕工艺生产的动力电池更为优异。

值得一提的是,未来的固态电池技术,只能采用叠片技术进行生产,这一工艺的提前应用还为蜂巢能源通向未来打开了大门。

不过,由于现阶段叠片工艺限制,蜂巢能源的叠片机的效率只能达到每片0.6秒。未来,这一工艺将会取得技术上的突破,从而实现动力电池生产成本的降低。

另外,当前主流的三元锂电池路线中,无论是NCM技术路线还是NCA技术路线,钴都是其中必不可少的贵金属原料。钴原料的供应以及市场价格,严重地左右着动力电池的市场情况。

为绕开这项高昂的材料成本,蜂巢能源研发了无钴电池,并在今年7月对外发布。

这项技术的核心就是无钴正极材料,钴在电池的正极中,通常能够稳定材料的层状结构,提高循环次数与倍率性能。蜂巢能源为了取缔电池正极材料中的钴,向电极中掺杂了无未成对的电子自旋元素,同样提高了充放电的可逆性与结构的稳定性。

在实现电池无钴后,蜂巢能源的无钴电池依然能够实现与当前NCM811电池相同的能量密度,而材料成本则下降了10%-15%。据了解,这项技术在2020年的第二季度就能实现量产(SOP)。

第三项技术概念,四元电池则是为了针对当前NCM811三元锂电池性质过于活泼的特点,通过加入第四元素使晶粒之间的边界强度增加,减少有害相变转变过程的微隙,使电池的材料结构与反应更加稳定。

同时,由于产气量更少,材料耐热性能更佳,因此,理论上来看,蜂巢能源的四元电池拥有更好的热稳定性,并且循环次数也有所增加。据了解,这项技术将在2020年的第三季度实现量产(SOP)。

当然,尚未量产的产品,其市场竞争力还无法下结论。到明年产品面世时,我们便能够知道,蜂巢斥巨资打造的工厂以及三项技术概念究竟能为其增加多少竞争能力了。

长城新能源转型迫在眉睫 蜂巢能源应运而生

从蜂巢能源前期的资本、人力、研发资源的投入,中期车规级AI工厂建设、三大技术路线并行,以及未来的100GWh的产能规划来看,蜂巢能源已经具备了成为一家成功的动力电池供应商的大部分因素。

但还有一个问题不得不解答:长城,为什么要自己下场做动力电池?

动力电池产业的壁垒非常之高,良品率的把控、生产工艺的改进以及资本的投入都非常夸张。

当前汽车年销量最大的大众集团,选择的路线是投资欧洲本土动力电池公司Northvolt,成立动力电池公司研发生产动力电池公司,并鼓动其他动力电池公司扩大产能。

▲大众集团宣布将投资Northvolt

曾是电动化转型急先锋的宝马汽车,在中国也选择培养自己的动力电池供应商——宁德时代,为其提供足量的动力电池产品。

可以看出,大部分车企都不会自行进行动力电池的研发,动辄数百亿,并且投资周期长的项目唬住了绝大多数的车企。

就连如今汽车产业领先的Tier 1博世,也在宣布研发动力电池两年之后,放弃了动力电池的研发制造工作,理由是“无法评估当下对动力电池投资是否能够带来可观的回报”。

那么,长城,为什么要自己下场做动力电池?是什么让曾经直言当下发展新能源车型还过早的魏建军亲自进军动力电池产业?

从大的方向上来看,无论是主动还是被动,长城的新能源转型正在拉开序幕。

主动层面,电动化已经是大势所趋。

如果说2017年,电动化还只是初现苗头,各大车企开始试水;那么2019年,可能没有人会质疑电动化将是汽车的未来。

曾经固执地认为发展电动汽车为时尚早的魏建军,也带领着旗下的长城汽车风风火火地开始搞电动化。

先是在2018年发布了纯电品牌欧拉,并推出了欧拉iQ与欧拉R1两款纯电车型。

随后在2019年,又开始将旗下高端品牌WEY插混化,并先后推出了插混车型WEY P8 PHEV、WEY VV7 PHEV/GT PHEV两款车型。

▲长城WEY P8 PHEV

除此之外,长城与宝马的合作项目光束汽车也将为宝马生产纯电动Mini车型。

▲宝马Mini纯电

值得一提的是,蜂巢成立独立公司的时间是2018年2月12日,11天之后,长城就与宝马签订了合作意向书,在新能源车型生产制造上进行合作。

不难揣测蜂巢能源成立的核心意图,即为长城宝马合资的光束汽车项目提供动力电池供应,以及借宝马在动力电池领域的研究,提升自身动力电池的产品力。

要知道,宝马决定在中国推出新能源车型时,曾向如今的动力电池供应商宁德时代提供800多页的动力电池参考资料,并派遣工程师亲赴宁德时代指导生产,可以说,宁德时代的成功宝马功不可没。

借助此次合作,蜂巢能源也很可能获得宝马的技术输出,从而进一步增强自身的竞争力。

在被动层面,双积分政策可以说是悬在长城汽车头顶的“达摩克利斯之剑”。

在2018年初公布的2016年度中国乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分核算情况中,长城汽车积负23万分,在所有国内车企中垫底。如果无法及时将负积分抵偿归零,长城汽车将会面临新产品无法进入《道路机动车辆生产企业及产品公告》的境地。

为此,魏建军带头为新能源摇旗呐喊,先是斥巨资成立蜂巢能源,开发动力电池,从底层技术转型;而后又与宝马牵手,按股比均摊负积分,并规划新能源车型抵偿负积分;随后又在自身的产品矩阵内推出新能源与插混车型。

从这一层来看,局势正在逼着长城汽车进行转型。亲自下场做动力电池,成立蜂巢能源,更像是破釜沉舟之后,转型的关键一役。

而落实到切实的利益层面,原因则有三点:

1、在长城积极布下电动化大局的当下,这么多电动汽车对于动力电池的需求是惊人的,完全依赖动力电池供应商只会受制于人,自己下场做动力电池则能够摆脱一个可能会长久困扰长城汽车的后顾之忧。

2、当下市场高端动力电池供应严重不足,宁德时代、松下、LG化学、三星SDI、SKI等动力电池公司的订单已经超出了他们的产能,这一现象为后入局的动力电池公司提供了机会。

蜂巢能源正是瞄准这块蛋糕出击的,蜂巢能源总经理杨红新在常州金坛工厂的投产仪式上指出,目前国内已经有不少整车厂在评估蜂巢能源的电池方案,未来蜂巢能源会成为独立的动力电池供应商,向有需求的整车厂供应动力电池。

3、国内车市寒冬仍在加剧,长城同样身在寒冬之中,整车业务增长缓慢,就必须在其他业务上寻求新的增长点,结合上一点来看,动力电池产业正式整车厂新的增长点。

总体来说,蜂巢能源这一步棋,对于长城的电动化转型,消除双积分政策影响有着重要的意义。并且一旦成为核心玩家,蜂巢能源将能够收获大量其他整车厂的订单,反向为长城汽车输血。

动力电池市场未饱和 蜂巢100GWh产能落地有望

看完了蜂巢能源在动力电池领域的动机、投入、规划、布局,再来思考最后一个关键问题:高门槛的动力电池产业为蜂巢能源留下机会了吗?

答案是,机会是充足的。

从当前国内的动力电池市场来看,尽管下游新能源汽车市场并不乐观,但动力电池产业整体是向上发展的。

据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据,2019年1-10月,中国动力电池装车量累计为46.2GWh,同比增长33.2%。

▲中国汽车动力电池产业创新联盟发布1-10月动力电池装车量数据

其中,三元锂电池装车量达到32.0GWh,占装车总量69.2%,同比增长52.4%,市场份额进一步扩大。

也就是说,动力电池市场正在持续高速增长,有实力的玩家依然有充足的入局空间。

与此同时,大众、戴姆勒、宝马、丰田等主要车企在一边经历着车市寒冬带来的利润跳水的同时,还在憋足了劲朝着电动化转型。

以大众为例,北京时间11月18日下午6点,大众汽车集团CEO赫伯特·迪斯(Herbert Diess)、CFO弗兰克·威特(Frank Witter)通过网络语音直播的方式,再一次强调了大众电动化的未来。

虽然将2020年大众集团的营收从2716亿欧元(约合人民币2.1万亿元)下调至2607亿欧元(约合人民币2万亿元)。

但在混合动力、电动出行、数字化等未来领域,大众将未来5年的投资金额提升至600亿欧元(约合人民币4658亿元),仅在电动化一个领域,大众就将砸进300亿欧元(约合人民币2562亿元)。

▲大众计划到2025年,交付约300万台电动车型

按照大众的规划,在这轮投资周期结束时,大众集团2025年电动汽车的交付量将达到300万辆,超过集团交付总量的1/5。

倘若将插混与纯电动车所需的电池平衡一下,每款车预计搭载50kWh电池组,那么仅大众一家车企所需的动力电池装车量就将至少达到150GWh。

与大众一样,对电动汽车领域虎视眈眈的还有戴姆勒、宝马、丰田等巨头车企,如果按照相同体量计算,2025年动力电池市场的前景将非常广阔。

与此同时,工信部在12月3日公布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(征求意见稿)中明确指出,到2025年,国内能源汽车新车销售比例将达到25%。

假设2025年,国内新车销量仍然保持在1800万辆,那么新能源汽车的销量将会达到450万辆,同样按照每辆车50kWh的带电量计算,国内2025年所需的动力电池装车量也将达到450GWh。

以长城汽车的全球布局来看,蜂巢能源的100GWh产能落地绰绰有余。

在度过这轮车市寒冬之后,动力电池市场将会迎来爆发的高峰期,蜂巢能源选择在此时入局,很可能会在下一轮动力电池市场爆发之时迎来高光时刻。

结语:蜂巢能源的下一步是加速产能落地

当下,动力电池的需求正在以肉眼可见的速度扩大,即使是新能源汽车迎来“四连跌”,销量期望几乎与去年持平,动力电池的装车量也依然逆势增长了33.2%。

同时,产业优势进一步朝着头部企业集中,宁德时代与宝马的合作再次加码,订单金额从40亿欧元(约合人民币311.79亿元)增长至73亿欧元(约合人民币569.01亿元);比亚迪也宣布正在与奥迪商谈动力电池供应项目,动力电池产业的市场潜力巨大。

但与此同时,国内宁德时代、比亚迪等主要动力电池供应商正在加速布局动力电池市场,扩大市占率。寡头局面越发牢固,留给新生公司的时间已然不多,市场规律之下,即使是背靠长城的蜂巢能源也不能例外。

因此,蜂巢能源当下已经具备了生产的条件与技术,应当积极抓住市场空窗期,迅速成长。只有在动力电池市场空窗期完全闭合之前,进入第一梯队,才有资格谈论未来发展。对于蜂巢能源与魏建军来说,这都是一场赛跑。

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