如果說車企們在電動化大潮中得到什么經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的話，那就是只有掌握電池技術(shù)才有可能享受到市場高漲帶來的紅利，而且是越早越好，否則得到的只有成本上漲、供應(yīng)短缺的痛苦。

意識到這個問題，近兩年來車企們紛紛收購電池企業(yè)股份、搭建團(tuán)隊(duì)自研自產(chǎn)電池，包括奔馳、大眾、通用、寶馬、廣汽等國內(nèi)外車企入場，特斯拉也不例外。

比如大眾挖來曾在LG、三星和蘋果擔(dān)任過電池研發(fā)負(fù)責(zé)人的安順浩，今年將其任命為電池公司PowerCo的CTO，大眾的第一家電池超級工廠也在今年7月開工建設(shè)。

未來新能源汽車年滲透率從20%到50%的市場爭奪戰(zhàn)中，車企要面對的成本、供應(yīng)鏈以及新產(chǎn)品開發(fā)效率競爭的壓力只會越來越大。

特別是由于電池決定著電動汽車的整車性能和用戶的感知體驗(yàn)，如果不能基于電池的技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)出更具有市場競爭力的新車型，車企的品牌影響力將大打折扣。

可以說，不自主做電池的車企未來很可能淪為一個不賺錢、性能沒有差異化導(dǎo)致品牌力孱弱的“代工廠”，到時候只能眼睜睜地看著別人吃肉。

早在2012年比亞迪就看到了這一點(diǎn)。彼時的比亞迪在年報(bào)中這樣寫道，“在電動汽車方面，本集團(tuán)已掌握整車控制系統(tǒng)、電源及其控制系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)三大核心技術(shù)。”這也有了十年后萬億市值的故事。

對于整車企業(yè)來說，未來競爭的關(guān)鍵在于能否像比亞迪一樣掌握電池核心研發(fā)及制造的技術(shù)能力，以及自己的產(chǎn)品研發(fā)-制造體系是否能足夠高效。

一方面，研發(fā)的高效率要建立在一個堅(jiān)實(shí)的研發(fā)體系基礎(chǔ)之上。

另一方面，車企還要在掌握量產(chǎn)know-how的基礎(chǔ)上尋求組合式創(chuàng)新，通過電池技術(shù)創(chuàng)新帶動整車性能提升，培育出一個能打的電動車品牌。

而這兩點(diǎn)，也正成為全球知名車企的發(fā)力點(diǎn)。

01

面向整車開發(fā)的電池核心研發(fā)能力體系及技術(shù)應(yīng)用趨勢

在汽車電氣化時代，電池技術(shù)取代發(fā)動機(jī)成為動力領(lǐng)域的核心技術(shù)能力之一，將逐步成為各家頭部車企精心培育發(fā)展的重中之重。

對車企來說，短期來看，掌握電池研發(fā)制造環(huán)節(jié)是為了控制成本，畢竟電池成本已經(jīng)占據(jù)整車成本的40%。中期來看，掌握電池技術(shù)可以有效保障車企未來在市場份額擴(kuò)張時電池供應(yīng)充足。

長期上，只有將電池技術(shù)培育成整個組織的核心能力的車企才有可能在未來占據(jù)競爭優(yōu)勢，讓電池廠跟著車企自身產(chǎn)品需求下的電池技術(shù)路線走，真正掌握產(chǎn)業(yè)鏈的議價(jià)權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，在整車性能上與其他車企形成區(qū)分度，形成品牌競爭力。

在新能源汽車領(lǐng)域，面向整車新產(chǎn)品開發(fā)需求的動力電池核心研發(fā)能力及體系構(gòu)成可以大致分為三層，如下圖所示。

 面向整車開發(fā)的電池研發(fā)能力體系示意圖 36氪制圖

新產(chǎn)品開發(fā)主要依托企業(yè)的核心技術(shù)能力進(jìn)行，因此圖中新產(chǎn)品開發(fā)能力金字塔的底層是各類核心技術(shù)能力。

在面向整車的動力電池研發(fā)方面，包括電池模組設(shè)計(jì)能力、電芯設(shè)計(jì)能力、包含正負(fù)極、隔膜、電解液等材料在內(nèi)的材料開發(fā)能力、電化學(xué)仿真能力、材料計(jì)算能力、測試實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、制造工藝能力等等�?/span>

中層是研發(fā)-制造整合能力，因?yàn)樵跇?gòu)建研發(fā)能力體系過程中，核心要解決如何處理組織內(nèi)部核心能力、知識和流程的整合問題，這是一個跨學(xué)科、跨職能的問題。

整個產(chǎn)品開發(fā)體系如果想要高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須形成強(qiáng)大的研發(fā)整合能力，將各項(xiàng)技術(shù)能力以及各方面研發(fā)團(tuán)隊(duì)掌握的數(shù)據(jù)和知識有機(jī)地整合在一起。

特別對于從燃油車向電動車轉(zhuǎn)型的車企來說，電池技術(shù)研發(fā)和整車開發(fā)的融合至關(guān)重要。

此外，要想加速推出新產(chǎn)品，就必須在研發(fā)體系內(nèi)考慮設(shè)計(jì)與制造相融合，這里的制造能力包含了試制能力和大規(guī)模量產(chǎn)能力。

車企只有覆蓋從試制到量產(chǎn)的全流程，才有可能完整掌握電池技術(shù)的工藝能力，加深對電池設(shè)計(jì)、仿真測試與制造的內(nèi)在理解。

最高層就是車企的新產(chǎn)品開發(fā)能力，其結(jié)果就是車企持續(xù)推出的搭載各類動力電池產(chǎn)品的新車型。

02

車廠打造動力電池研發(fā)體系，同樣要靠數(shù)字研發(fā)能力

車企無論是從供應(yīng)商采購電芯，還是自研自產(chǎn)電池，電池本身的產(chǎn)品開發(fā)過程都會經(jīng)歷A樣、B樣、C樣等幾個階段，研發(fā)流程實(shí)際上是多次原型方案設(shè)計(jì)-測試驗(yàn)證（包括實(shí)驗(yàn)和仿真）的循環(huán)。

整個過程需要充分考慮電池化學(xué)體系和電池結(jié)構(gòu)、電池性能表現(xiàn)、生產(chǎn)工藝可行性和成本等各方面因素，考察新電池產(chǎn)品是否滿足了新車型在安全性、能量密度、功率等方面的預(yù)期設(shè)計(jì)需求。

以下圖中的寶馬研發(fā)電池流程為例，在前兩期實(shí)驗(yàn)室階段主要驗(yàn)證材料體系在理論容量、循環(huán)性能等方面的表現(xiàn)。

A樣產(chǎn)品主要驗(yàn)證材料性能和電芯設(shè)計(jì)，B樣階段主要在驗(yàn)證制造可行性，確定工藝，最后才是投入量產(chǎn)產(chǎn)品�？梢钥闯觯�這基本上和電池企業(yè)內(nèi)部研發(fā)階段劃分和決策考慮都是一致的。

圖 寶馬電池研發(fā)流程 來源為下一代電池公眾號

圖 寧德時代產(chǎn)品研發(fā)流程

對于車企來講，車企需要考慮整車開發(fā)流程的進(jìn)度，電池研發(fā)過程要和整車開發(fā)進(jìn)度相匹配。

圖 整車及電池相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)階段劃分

進(jìn)一步講，研發(fā)流程大體相同的情況下，對于想要在未來競爭中站住腳的車企來說，自研自產(chǎn)電池及相關(guān)動力系統(tǒng)產(chǎn)品除了要追求量產(chǎn)方面的穩(wěn)定性外，更重要的是要和電池企業(yè)和其他車企比拼新產(chǎn)品開發(fā)效率，而開發(fā)的高效率要建立在一個高效且穩(wěn)定的研發(fā)體系基礎(chǔ)之上。

電池企業(yè)的優(yōu)勢在于過去發(fā)展過程中積累下來的大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工藝經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合仿真技術(shù)可以有效指導(dǎo)下一代新產(chǎn)品的開發(fā)，而車企在短時間內(nèi)無法通過沿用電池企業(yè)過去“試錯為主”的研發(fā)模式來積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這不符合車企希望快速建立電池技術(shù)研發(fā)能力體系的需求。

一個堅(jiān)實(shí)的研發(fā)體系必然包含明確精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、注重TTM（TIME to market）、整合內(nèi)外部資源、高質(zhì)量且高效的原型方案設(shè)計(jì)-測試驗(yàn)證循環(huán)，這些可以幫助車企更快地開發(fā)出更有吸引力的新產(chǎn)品并探索驗(yàn)證新的生產(chǎn)工藝流程。

因此，車企需要在電池領(lǐng)域建立起一套更加高效的設(shè)計(jì)—仿真/測試驗(yàn)證—制造的產(chǎn)品研發(fā)循環(huán)，以競爭對手更快的速度來實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)，才可能贏得戰(zhàn)略上的主動權(quán)。

引入多尺度仿真，加速電池正向設(shè)計(jì)

其實(shí)在整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域，近年來主要在通過增強(qiáng)仿真的置信度和指導(dǎo)作用來加快新車型產(chǎn)品開發(fā)的效率。以長安汽車為例，長安汽車對標(biāo)福特汽車、通用公司建立CAE仿真置信度5級評價(jià)體系，試驗(yàn)次數(shù)逐級減少，仿真比重逐級上升。

在電池研發(fā)方面，也有同樣的正向設(shè)計(jì)趨勢，即逐步減少中間實(shí)驗(yàn)試錯迭代的步驟和次數(shù)，逐步提高仿真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的比重，同時通過數(shù)字化手段提高設(shè)計(jì)-測試/仿真-制造循環(huán)過程中的數(shù)據(jù)收集、整理和分析流程的效率。

電池研發(fā)將從實(shí)驗(yàn)試錯為主導(dǎo)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡骝?qū)動正向設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，從各環(huán)節(jié)、各團(tuán)隊(duì)獨(dú)立分析逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織整體協(xié)同研發(fā)。

圖 清華大學(xué)李哲副教授：動力電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與研發(fā)模式變革

由此可見，車企需要借助數(shù)字化研發(fā)技術(shù)來構(gòu)建高效產(chǎn)品開發(fā)循環(huán)。

就構(gòu)建電池研發(fā)體系本身而言，車企一是要結(jié)合底層的材料計(jì)算、電化學(xué)仿真等技術(shù)進(jìn)行正向產(chǎn)品設(shè)計(jì)，盡可能減少制樣測試的次數(shù)，避免盲目試錯。

二是要運(yùn)用仿真及測試數(shù)據(jù)管理與分析等數(shù)字化技術(shù)提高研發(fā)效率，提高中層的研發(fā)整合能力。

這些關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)也在不斷演進(jìn)，有一些新的發(fā)展趨勢和新的研發(fā)工具軟件值得關(guān)注。詳細(xì)內(nèi)容已在《頭部電池企業(yè)未來拼什么？數(shù)字研發(fā)技術(shù)》和《仿真驅(qū)動電池正向設(shè)計(jì)》中分別做過詳細(xì)的闡述，下面將結(jié)合車企應(yīng)用進(jìn)展來簡要介紹：

CAE仿真作為經(jīng)典的研發(fā)數(shù)字化技術(shù)之一，目前主要發(fā)展趨勢為多尺度仿真。微觀尺度上的材料基因組、DFT、MD等方法都是從材料本征特性出發(fā)，輔助篩選出新型正負(fù)極、電解液、隔膜以及粘結(jié)劑等材料，開發(fā)新的化學(xué)材料體系。

另一方面，在顆粒尺度上構(gòu)建真實(shí)極片結(jié)構(gòu)模型，優(yōu)化現(xiàn)有的P2D模型，從電極真實(shí)微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)提高電池整體性能。這類思路主要是基于現(xiàn)有材料體系，最大限度發(fā)揮材料性能。目前多尺度仿真的實(shí)際應(yīng)用也更多集中在顆粒和極片層面。

此外，未來固態(tài)電池的研發(fā)將基于新的電化學(xué)理論模型，這就需要依托電化學(xué)理論創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)工程創(chuàng)新。

目前已有車企開始運(yùn)用新興的材料開發(fā)技術(shù)，為下一代電池材料化學(xué)體系開發(fā)做好技術(shù)儲備。例如豐田汽車在2021年宣布與量子計(jì)算軟件公司QunaSys達(dá)成合作。豐田將采用QunaSys的量子計(jì)算軟件來尋找新材料來優(yōu)化和提高豐田的電池性能。

量子計(jì)算軟件是基于密度泛函理論DFT來模擬多種材料的電子結(jié)構(gòu)模型并得出各種材料的性能表現(xiàn)。相較于現(xiàn)有超算資源，量子計(jì)算運(yùn)行DFT的計(jì)算時間更短且仿真結(jié)果更為準(zhǔn)確。

豐田此舉是希望運(yùn)用量子計(jì)算支撐的DFT材料計(jì)算方法來尋找最優(yōu)的固態(tài)電池材料。

在導(dǎo)入仿真技術(shù)方面，部分國內(nèi)外車企開始導(dǎo)入電池仿真研發(fā)工具。

以吉利汽車為例，國內(nèi)電池仿真軟件公司易來科得將為吉利汽車提供電芯設(shè)計(jì)、電化學(xué)-熱-壽命性能仿真、快充分析和裝車性能等研發(fā)工具，在百微米級別的尺度下通過建模仿真加速電芯型號設(shè)計(jì)，降低實(shí)驗(yàn)試錯成本。此外，易來科得還將幫助吉利汽車建設(shè)自有的材料、工藝、測試對比等知識庫。

國內(nèi)造車新勢力如蔚來也在尋求電芯研發(fā)高端人才。從今年校園招聘博士專場信息來看，蔚來招聘崗位包括電化學(xué)仿真、電池機(jī)理分析、硅基方向負(fù)極、石墨負(fù)極、鋰金屬負(fù)極、高分子電極材料等研發(fā)方向。

以電池機(jī)理分析工程師為例，該職位工程師要承擔(dān)起探索電池機(jī)理、多尺度仿真、材料計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測試、仿真模型開發(fā)等任務(wù)，幫助企業(yè)建立電池仿真-測試的研發(fā)能力。

據(jù)悉蔚來電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)已超過400人，已覆蓋電池材料、電芯設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

除去運(yùn)用材料計(jì)算技術(shù)、電化學(xué)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)材料創(chuàng)新外，還有的車企從電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新入手結(jié)合材料創(chuàng)新，典型的最早如比亞迪2018年末推出磷酸鐵鋰刀片電池，帶領(lǐng)磷酸鐵鋰裝車量和方殼電池市場份額一路上揚(yáng)至今。

再比如去年特斯拉推出4680大圓柱電池就是在結(jié)構(gòu)和工藝方面進(jìn)行了創(chuàng)新，重新引起了市場對于圓柱電池技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)注。而且特斯拉4680上也突破性的使用了硅基負(fù)極材料，以此提升電池能量密度。

運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)塑造高效研發(fā)協(xié)同

對于車企來說，電池設(shè)計(jì)、仿真和測試的數(shù)據(jù)能否暢通無阻地在電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部傳遞共享，團(tuán)隊(duì)成員能否直觀地理解這些數(shù)據(jù)背后的意義，將是至關(guān)重要的。

更重要的是，如何將電池測試得到的數(shù)據(jù)結(jié)果直接反饋到其他整車研發(fā)部門的團(tuán)隊(duì)，更加高效地完成電池這一子系統(tǒng)的開發(fā)，滿足上層系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，這些是研發(fā)整合的基礎(chǔ)，也將決定整個研發(fā)體系整合的效果。

由此，研發(fā)整合方面，車企需要搭建一個統(tǒng)一的研發(fā)數(shù)據(jù)管理分析平臺，實(shí)現(xiàn)電池研發(fā)數(shù)據(jù)的全過程追溯，為之后將電池測試與仿真相結(jié)合、電池研發(fā)與整車研發(fā)相結(jié)合、電池使用工況數(shù)據(jù)分析打好基礎(chǔ)。

進(jìn)一步的，企業(yè)可以通過建立數(shù)據(jù)平臺對測試過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和規(guī)律挖掘，盡可能地運(yùn)用AI等技術(shù)提煉出電池內(nèi)部機(jī)理規(guī)律。

在數(shù)據(jù)分析這方面，目前已有部分車企開始導(dǎo)入一些新技術(shù)和新的研發(fā)工具，希望以此加快構(gòu)建自身電池研發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)能力。例如戴姆勒（梅賽德斯-奔馳）就導(dǎo)入了Voltaiq的EBI平臺。

Voltaiq開發(fā)的EBI（Enterprise Battery Intelligence）平臺可以從電池測試實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)線和實(shí)際工況下的電池組自動化地收集大量電池?cái)?shù)據(jù)，后續(xù)整個分析過程是基于云服務(wù)的。

圖 Voltaiq平臺技術(shù)及其商業(yè)模式

Voltaiq可以通過新的電池?cái)?shù)據(jù)分析平臺來幫助電池企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化的測試數(shù)據(jù)存儲管理與分析，改變原先手動的基于EXCEL的數(shù)據(jù)處理方法，并提供AI技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境，以加速新材料、化學(xué)制品和制造工藝的測試與分析。其平臺技術(shù)有助于整車企業(yè)和電池企業(yè)縮短電池新產(chǎn)品開發(fā)周期，更有效地設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造和使用電池產(chǎn)品。

綜合來看，電池的材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成創(chuàng)新又都離不開信息技術(shù)的運(yùn)用，愈發(fā)需要通過計(jì)算與數(shù)據(jù)來整合、驅(qū)動整個研發(fā)體系。

車企在電池研發(fā)能力體系建設(shè)上既有引進(jìn)從微觀到宏觀的多尺度仿真技術(shù)，也在引入構(gòu)建打通設(shè)計(jì)、測試、仿真的綜合數(shù)據(jù)平臺，以此實(shí)現(xiàn)電池研發(fā)數(shù)據(jù)的全過程追溯，以及跨部門、跨組織的研發(fā)協(xié)同。

此外，從研發(fā)體系出發(fā)延伸開來，研發(fā)設(shè)計(jì)與制造的融合趨勢變得愈發(fā)重要，制造工藝與設(shè)計(jì)仿真相協(xié)同，加快新產(chǎn)品進(jìn)入大規(guī)模制造環(huán)節(jié)的速度。

對于介入電池研發(fā)制造環(huán)節(jié)的車企來說，需要更多從整車研發(fā)的角度來考慮動力電池技術(shù)創(chuàng)新。比如在底盤動力控制域需要考慮電池包與底盤的直接集成，以及電池作為整車零部件涉及到的NVH問題。

此外，車企可以運(yùn)用云端電池?cái)?shù)據(jù)，探索電池機(jī)理規(guī)律，反饋得到的衰減數(shù)據(jù)，可以用于加深對電池老化機(jī)理的理解，優(yōu)化電池設(shè)計(jì)，甚至還可以有效地縮短BMS系統(tǒng)開發(fā)周期。

整車開發(fā)也需要考慮平臺對多種型號類別的電池兼容性。

例如通用得益于在電池測試驗(yàn)證方面和材料研發(fā)環(huán)節(jié)的深度介入，通用的奧特能平臺的電池兼容性是很強(qiáng)的，可以兼容磷酸鐵鋰、三元以及未來的固態(tài)電池等。

從研發(fā)架構(gòu)上看，電池研發(fā)體系本身更偏重“配方+材料”，生產(chǎn)工藝也更接近于流程行業(yè)，而整車研發(fā)以“零部件”為核心、生產(chǎn)是以組裝為核心的離散制造方式。如何整合不同類別的產(chǎn)品研發(fā)體系將是未來車企建立高效研發(fā)體系的一大挑戰(zhàn)。

03

構(gòu)建電池研發(fā)核心能力，材料技術(shù)研發(fā)先行

總的來說，由于電池材料體系變化速度相對較慢，大的變化幾乎10年-20年才能趕上一次，這也就給了車企們追趕電池企業(yè)和布局下一代電池技術(shù)的機(jī)會窗口。

部分車企在電池技術(shù)路線研發(fā)布局方面已初具體系，比如2021年宣布加強(qiáng)電池布局的廣汽在正極材料上布局了磷酸鐵鋰和三元路線，負(fù)極方面積極研發(fā)硅基負(fù)極材料，同時在隔膜、電解液、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、電芯型號設(shè)計(jì)等方面積累研發(fā)技術(shù)。

廣汽通過自研電池技術(shù)打響進(jìn)軍高端電動車品牌的第一槍。裝載海綿硅負(fù)極片電池的廣汽埃安AION LX Plus成為了首款續(xù)航超1000km的純電車型。

廣汽的海綿硅負(fù)極片電池采用三元正極材料，負(fù)極材料為氧化亞硅，在材料上大幅提升電池能量密度和整車?yán)m(xù)航里程。

具體研發(fā)上廣汽采用納米復(fù)合硅技術(shù)，將硅材料控制在納米尺度，并在表面包覆，最大程度緩解硅在充放電過程中的體積膨脹，在粘結(jié)劑研發(fā)上也使用了改性等手段，共同保障電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

接下來，我們分析一下技術(shù)路線布局更為多元的寶馬和大眾，這兩家車企也是非常典型的電動化轉(zhuǎn)型樣本。

BMW的電芯技術(shù)路線圖，主要分為性能提升路線和低成本路線，而電池的未來形態(tài)還是往固態(tài)電池演進(jìn)的，并且寶馬認(rèn)為固態(tài)電池將有可能顛覆整個現(xiàn)有電池體系的游戲規(guī)則。

低成本路線上，首先是推行無鈷化，第二步無鈷基礎(chǔ)上降低鎳含量，向富鋰錳等方向演進(jìn)，這方面國內(nèi)蜂巢電池給出的判斷是未來大無鈷電池（廣義）市場份額會達(dá)到70%以上。

不過寶馬也在今年交流論壇上表達(dá)了對無鈷材料在性能和成本上的疑慮，認(rèn)為暫時無法達(dá)到需求，在未來中期改款時會考慮使用富鋰錳基材料。

高性能路線上，寶馬傾向正極上采用富鎳技術(shù)，負(fù)極首先是硅的氧化物與石墨摻雜的負(fù)極，之后會實(shí)現(xiàn)更高硅含量的硅基負(fù)極，比如使用Si-C復(fù)合材料提升電池能量密度。

在電池形態(tài)上，寶馬也在今年宣布將在第六代電動力總成上采用大圓柱電池而非過去一直使用的方殼電池，以此壓縮電芯制造方面的成本、提高能量密度和充電性能。

大眾汽車曾在2021年舉辦的電池日上公布過自身電池技術(shù)路線，介紹了對于各類化學(xué)材料體系的判斷。正極方面高錳材料體系（High-Mn Cell）會是大眾下一階段發(fā)展的重點(diǎn)。

下圖中大眾給出的預(yù)計(jì)是在成本相對較低的情況下，要實(shí)現(xiàn)與三元相當(dāng)甚至更高于三元的續(xù)航里程，據(jù)此推測具體材料體系不大可能為磷酸錳鐵鋰，更有可能是高壓富鋰錳基材料或者尖晶石鎳錳酸鋰材料。

負(fù)極仍是以提高硅含量為方向，以此提升電芯能量密度和充電速度。

綜合來看，車企在電池技術(shù)路線上的差異沒有非常明顯，在現(xiàn)有主流化學(xué)體系沒有大的進(jìn)展之下，車企主要任務(wù)是追趕并跟上趨勢，同時在能量、功率、安全三方面做出適應(yīng)自身整車開發(fā)策略的差異化研發(fā)。車企更需要在下一代電池體系上占據(jù)先機(jī)，因此很多車企紛紛布局固態(tài)電池。

寶馬投資了固態(tài)電池公司Solid Power，初步預(yù)計(jì)在第七代動力總成平臺或者第八代是固態(tài)電池能夠上車的節(jié)點(diǎn)。大眾投資的是QuantumScape。奔馳在固態(tài)電池領(lǐng)域則投資了輝能科技和Factorial Energy，建立合作伙伴關(guān)系共同開發(fā)固態(tài)電池。

豐田在固態(tài)電池有很深厚的自主研發(fā)功底，預(yù)計(jì)量產(chǎn)在2025年。蔚來投資了衛(wèi)藍(lán)新能源和輝能科技，上汽、北汽和廣汽則共同投資了清陶能源。

總體就技術(shù)路線而言，車企押注的多為硫化物和氧化物固態(tài)電池路線。

04
下場自產(chǎn)是車企電動化繞不開的試金石

車企邁出自己量產(chǎn)電池的這一步，難。

更難的是要在掌握工藝能力基礎(chǔ)上提出新的技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈風(fēng)向，形成品牌差異化的競爭力。

是否下場自研自產(chǎn)是衡量車企電動化轉(zhuǎn)型決心的試金石。車企只有親自下場電池大規(guī)模量產(chǎn)，而不是只停留在試制或者中試線上，才有可能完整掌握電池技術(shù)的工藝能力，加深對電池設(shè)計(jì)、仿真測試與制造的內(nèi)在理解，引領(lǐng)電池技術(shù)創(chuàng)新，同時通過產(chǎn)能的快速擴(kuò)張建立規(guī)模優(yōu)勢。

提升動力電池技術(shù)創(chuàng)新能力需要從材料-結(jié)構(gòu)-工藝-性能這個四面體關(guān)系出發(fā)。

在材料體系相近的情況下，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新十分重要，而且電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新必然離不開工藝創(chuàng)新。這是車企自產(chǎn)電池才能真正引領(lǐng)創(chuàng)新的根本原因。

只是從當(dāng)前進(jìn)展上看，各家車企的決心和態(tài)度不盡相同。

新近下場的特斯拉

即使作為全球新能源汽車的科技風(fēng)向標(biāo)，特斯拉也在2020年開始像比亞迪一樣開始自研自產(chǎn)電池。

前有比亞迪“刀片”出鋒，后有特斯拉自產(chǎn)大圓柱。特斯拉在電池上的研發(fā)首秀可以說一下場就在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新上抓住了產(chǎn)業(yè)界的眼球，重新引起了業(yè)界對圓柱電池的重視。

特斯拉整個電池設(shè)計(jì)創(chuàng)新一部分來源于其對外部創(chuàng)新技術(shù)的快速整合吸收能力，并轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)能力。

其干法電極技術(shù)來源于收購的Maxwell，工藝裝備改進(jìn)能力更多來源于其收購的鋰電設(shè)備公司Hibar。最終特斯拉在2020年推出了一套技術(shù)邏輯自洽的組合式創(chuàng)新方案。

4680大圓柱中的大尺寸與高鎳正極、硅基負(fù)極搭配，共同提升電池能量密度。而為了應(yīng)對大尺寸帶來的更多產(chǎn)熱和倍率性能下降，照顧熱穩(wěn)定性相對較差的高鎳材料，全極耳的設(shè)計(jì)又可以降低集流體電阻減少產(chǎn)熱量，提高溫度均勻性，并且電池底部面積提高也可以提高散熱性。

4680采用的干法電極技術(shù)工藝更為簡單，成本更低，材料顆粒可以混合壓實(shí)讓電極更厚、容量更高，有利于發(fā)揮電極的高倍率性能。

目前特斯拉為4680電池規(guī)劃了加州和德州兩處自主量產(chǎn)工廠，今年Q3德州工廠開始爬坡量產(chǎn)4680電池。特斯拉的自研自產(chǎn)也帶動了一批電池廠如寧德時代和LG的技術(shù)支持和產(chǎn)能配套，開始逐步掌握電池標(biāo)準(zhǔn)和研發(fā)方向的主導(dǎo)權(quán)。

漫不經(jīng)心的寶馬

在量產(chǎn)進(jìn)度這一點(diǎn)上，寶馬算是一個另類。雖然寶馬早在2008年就開設(shè)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)電池技術(shù)，2017年開設(shè)了電池技術(shù)研發(fā)中心Battery Cell Competence Centre (BCCC)，該中心可以進(jìn)行早期的實(shí)驗(yàn)室電池試驗(yàn)以及原型樣品試驗(yàn)。但是直到今年秋季寶馬才會正式開設(shè)用于中試的電池生產(chǎn)中心。

寶馬電動動力總成開發(fā)負(fù)責(zé)人Stefan Juraschek曾在2019年末表示制造電池并不會為寶馬帶來競爭優(yōu)勢，寶馬具備與電池企業(yè)相當(dāng)?shù)闹�識和技術(shù)水平。這樣的表態(tài)言語間似乎透露出一絲對電池技術(shù)的輕視和漫不經(jīng)心。

只是從供應(yīng)鏈依賴風(fēng)險(xiǎn)的角度出發(fā)，寶馬是否自產(chǎn)電池在很大程度上取決于電池供應(yīng)商市場的格局變化。

10月19日據(jù)財(cái)聯(lián)社報(bào)道，寶馬中國內(nèi)部人士透露寶馬將再投資百億元擴(kuò)建沈陽高壓電池生產(chǎn)中心，但是否仍然是電池模組產(chǎn)線還是自主電芯產(chǎn)線仍待確認(rèn)。

痛下決心但現(xiàn)實(shí)骨感的大眾

與寶馬不同，同為德系車的大眾汽車可謂痛下決心，規(guī)劃在歐洲就要建設(shè)6家電池工廠，產(chǎn)能總規(guī)模在2030年將達(dá)到240GWh。

大眾做出的規(guī)劃看似獅子大開口，但要是橫向?qū)Ρ纫幌�，就會發(fā)現(xiàn)大眾恐怕要面對一個殘酷的現(xiàn)實(shí)，那就是如果按比亞迪2023年銷量在400萬輛左右的話，比亞迪自產(chǎn)電池的裝車量可能就將接近300GWh左右。

今年7月，大眾汽車在在德國薩爾茨吉特的第一家電池工廠破土動工，該工廠將于2025年開始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)年產(chǎn)量40GWh。大眾汽車的電池業(yè)務(wù)也將由新成立的公司“PowerCo”負(fù)責(zé)。

這是大眾汽車在2021年開設(shè)電池研發(fā)中心以掌握電池開發(fā)，工藝和試制生產(chǎn)等技術(shù)能力之后，繼續(xù)向電池規(guī)�；�生產(chǎn)邁出的重要一步。

根據(jù)大眾汽車集團(tuán)技術(shù)管理委員會委員，大眾汽車集團(tuán)零部件首席執(zhí)行官Thomas Schmall的介紹，薩爾茨吉特的電池工廠將是一個在制造設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)品、流程和數(shù)字化技術(shù)各方面都實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的工廠，這將提升電池生產(chǎn)體系的柔性程度。而且整個工廠將會是一個囊括電池科研、研發(fā)、測試、生產(chǎn)和模組生產(chǎn)以及電池回收環(huán)節(jié)的綜合中心。

大眾汽車希望通過生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一規(guī)格電芯來滿足集團(tuán)內(nèi)部80%的車型，電芯成本也將有望降低50%。

殺伐果決、高舉高打的廣汽

相較于BBA在電動化投入上的猶抱琵琶半遮面，國內(nèi)車企之中廣汽推進(jìn)量產(chǎn)的節(jié)奏之快，幾乎每隔半年就會有新進(jìn)展宣布。2021年4月廣汽宣布從電芯、BMS和電池包三方面推進(jìn)動力電池的自主研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。21年10月廣汽集團(tuán)審議通過了《關(guān)于自研電池試制線建設(shè)項(xiàng)目的議案》。

21年11月廣汽稱搭載海綿硅負(fù)極電池的廣汽埃安AION LX Plus將成為首款續(xù)航超1000km的純電車型，力圖切入高端電動車市場。廣汽埃安現(xiàn)已完成A輪募資近183億，投后估值為1032.39億元，是當(dāng)前國內(nèi)未上市新能源車企最高估值。

今年3月，廣汽埃安自研動力電池試制線開工建設(shè)，海綿硅負(fù)極電池的生產(chǎn)也是從這條線開始的。在推向量產(chǎn)的過程中，廣汽埃安還開發(fā)了梯度復(fù)合涂布技術(shù)，通過工藝創(chuàng)新改善緩解硅基材料的膨脹問題。

今年8月25日廣汽宣布決定設(shè)立自主電池公司綠擎電池，開展自主電池產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，項(xiàng)目總投資109億元，至2025年建成26.8GWh量產(chǎn)線。同時廣汽參股的巨灣技研將建設(shè)電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目，量產(chǎn)極速充電動力電池的電芯、模組以及PACK系統(tǒng)，總投資36.9億元。

廣汽在電池規(guī)模量產(chǎn)方面顯得異常果決，這與廣汽對電池自主化的看法密不可分。

廣汽認(rèn)為掌握電池技術(shù)是區(qū)分企業(yè)核心競爭力的重要因素。對于眼下的產(chǎn)業(yè)環(huán)境來說，這句話意在成本和供應(yīng)鏈，從長遠(yuǎn)來看，這句話更是在強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)議價(jià)權(quán)和戰(zhàn)略競爭的主動權(quán)。

剛?cè)刖值奈祦?/span>

造車新勢力中的蔚來汽車開始規(guī)劃布局電池研發(fā)和試制產(chǎn)線。研發(fā)項(xiàng)目中包括電芯和電池包研發(fā)的31個研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，以及1條試制線和1條電池包pack線。這意味著蔚來將開始自研電池，將來很可能投入電池規(guī)模化生產(chǎn)。

目前部分車企們?nèi)缣厮估�、大眾等已�?jīng)不滿足于只掌握電池制造這一環(huán)節(jié)，開始與原材料供應(yīng)商深度綁定，在全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行布局，希望在上游材料和電池回收產(chǎn)生更強(qiáng)的控制力。

尾聲

今年3月，著名汽車集團(tuán)公司Stellantis計(jì)劃將集團(tuán)現(xiàn)有的意大利泰爾莫利(Termoli)工廠改建成一座全新的電池生產(chǎn)工廠。在此之前，這家工廠曾為Stellantis集團(tuán)生產(chǎn)了數(shù)以萬計(jì)的發(fā)動機(jī)。

或許這也正是汽車百年變革下的一個縮影，發(fā)動機(jī)的地位將被電池取代�？梢钥吹剑�比亞迪正是因?yàn)榫邆淞穗姵叵嚓P(guān)的核心技術(shù)創(chuàng)新能力，才能在2018年末產(chǎn)業(yè)界大部分人不看好磷酸鐵鋰的情況下逆勢歸來，又在電池原材料價(jià)格上漲情況下，依靠自身電池技術(shù)研發(fā)及量產(chǎn)能力，穩(wěn)定支持新車型開發(fā)量產(chǎn)。

在近兩年新能源車滲透率急速上升的產(chǎn)業(yè)態(tài)勢下，比亞迪吃掉了相當(dāng)大一部分的市場份額，成為這一波浪潮的最大贏家。比亞迪新能源乘用車1-9月累計(jì)銷量115.3萬輛（乘聯(lián)會零售口徑），超過特斯拉的90.9萬輛，悄然間已經(jīng)拿下全球新能源汽車銷量的頭把金交椅。這就是核心競爭力的體現(xiàn)及結(jié)果。

車企如果希望在新能源汽車滲透率達(dá)到50%的時候還留在牌桌上的話，自研自產(chǎn)電池將成為一道必答題。車企只有與時俱進(jìn)圍繞電池技術(shù)構(gòu)建高效的研發(fā)制造體系，才有可能贏得戰(zhàn)略主動。

此時，已經(jīng)在這個方向上做了十多年的比亞迪正站在電動化的盡頭等待著同伴的出現(xiàn)。