如果說(shuō)車企們?cè)陔妱?dòng)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(chǎng)高漲帶來(lái)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(shí)到這個(gè)問(wèn)題，近兩年來(lái)車企們紛紛收購(gòu)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(guó)內(nèi)外車企入場(chǎng)，特斯拉也不例外。

比如大眾挖來(lái)曾在LG、三星和蘋果擔(dān)任過(guò)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(jí)工廠也在今年7月開(kāi)工建設(shè)。

未來(lái)新能源汽車年滲透率從20%到50%的市場(chǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，車企要面對(duì)的成本、供應(yīng)鏈以及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率競(jìng)爭(zhēng)的壓力只會(huì)越來(lái)越大。

特別是由于電池決定著電動(dòng)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(kāi)發(fā)出更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新車型，車企的品牌影響力將大打折扣。

可以說(shuō)，不自主做電池的車企未來(lái)很可能淪為一個(gè)不賺錢、性能沒(méi)有差異化導(dǎo)致品牌力孱弱的“代工廠”，到時(shí)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(shí)的比亞迪在年報(bào)中這樣寫道，“在電動(dòng)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(wàn)億市值的故事。

對(duì)于整車企業(yè)來(lái)說(shuō)，未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)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(gè)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(guò)電池技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)整車性能提升，培育出一個(gè)能打的電動(dòng)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(kāi)發(fā)的電池核心研發(fā)能力體系及技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

在汽車電氣化時(shí)代，電池技術(shù)取代發(fā)動(dòng)機(jī)成為動(dòng)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(duì)車企來(lái)說(shuō)，短期來(lái)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(lái)看，掌握電池技術(shù)可以有效保障車企未來(lái)在市場(chǎng)份額擴(kuò)張時(shí)電池供應(yīng)充足。

長(zhǎng)期上，只有將電池技術(shù)培育成整個(gè)組織的核心能力的車企才有可能在未來(lái)占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，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(jìng)爭(zhēng)力。

在新能源汽車領(lǐng)域，面向整車新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求的動(dòng)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(kāi)發(fā)的電池研發(fā)能力體系示意圖 36氪制圖

新產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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(dòng)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(kāi)發(fā)能力、電化學(xué)仿真能力、材料計(jì)算能力、測(cè)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(guò)程中，核心要解決如何處理組織內(nèi)部核心能力、知識(shí)和流程的整合問(wèn)題，這是一個(gè)跨學(xué)科、跨職能的問(wèn)題。

整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)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(shí)有機(jī)地整合在一起。

特別對(duì)于從燃油車向電動(dòng)車轉(zhuǎn)型的車企來(lái)說(shuō)，電池技術(shù)研發(fā)和整車開(kāi)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(duì)電池設(shè)計(jì)、仿真測(cè)試與制造的內(nèi)在理解。

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

02

車廠打造動(dòng)力電池研發(fā)體系，同樣要靠數(shù)字研發(fā)能力

車企無(wú)論是從供應(yīng)商采購(gòu)電芯，還是自研自產(chǎn)電池，電池本身的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程都會(huì)經(jīng)歷A樣、B樣、C樣等幾個(gè)階段，研發(fā)流程實(shí)際上是多次原型方案設(shè)計(jì)-測(cè)試驗(yàn)證（包括實(shí)驗(yàn)和仿真）的循環(huán)。

整個(gè)過(guò)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(lái)源為下一代電池公眾號(hào)

圖 寧德時(shí)代產(chǎn)品研發(fā)流程

對(duì)于車企來(lái)講，車企需要考慮整車開(kāi)發(fā)流程的進(jìn)度，電池研發(fā)過(guò)程要和整車開(kāi)發(fā)進(jìn)度相匹配。

圖 整車及電池相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)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(duì)于想要在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中站住腳的車企來(lái)說(shuō)，自研自產(chǎn)電池及相關(guān)動(dòng)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(kāi)發(fā)效率，而開(kāi)發(fā)的高效率要建立在一個(gè)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(shì)在于過(guò)去發(fā)展過(guò)程中積累下來(lái)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(kāi)發(fā)，而車企在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法通過(guò)沿用電池企業(yè)過(guò)去“試錯(cuò)為主”的研發(fā)模式來(lái)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(gè)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(cè)試驗(yàn)證循環(huán)，這些可以幫助車企更快地開(kāi)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(cè)試驗(yàn)證—制造的產(chǎn)品研發(fā)循環(huán)，以競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更快的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，才可能贏得戰(zhàn)略上的主動(dòng)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(kāi)發(fā)領(lǐng)域，近年來(lái)主要在通過(guò)增強(qiáng)仿真的置信度和指導(dǎo)作用來(lái)加快新車型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率。以長(zhǎng)安汽車為例，長(zhǎng)安汽車對(duì)標(biāo)福特汽車、通用公司建立CAE仿真置信度5級(jí)評(píng)價(jià)體系，試驗(yàn)次數(shù)逐級(jí)減少，仿真比重逐級(jí)上升。

在電池研發(fā)方面，也有同樣的正向設(shè)計(jì)趨勢(shì)，即逐步減少中間實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)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(shí)通過(guò)數(shù)字化手段提高設(shè)計(jì)-測(cè)試/仿真-制造循環(huán)過(guò)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(cuò)為主導(dǎo)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡骝?qū)動(dòng)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(dòng)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(jiàn)，車企需要借助數(shù)字化研發(fā)技術(shù)來(lái)構(gòu)建高效產(chǎn)品開(kāi)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(cè)試的次數(shù)，避免盲目試錯(cuò)。

二是要運(yùn)用仿真及測(cè)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(shì)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(lái)拼什么？數(shù)字研發(fā)技術(shù)》和《仿真驅(qū)動(dòng)電池正向設(shè)計(jì)》中分別做過(guò)詳細(xì)的闡述，下面將結(jié)合車企應(yīng)用進(jìn)展來(lái)簡(jiǎn)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(shì)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(kāi)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(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)工程創(chuàng)新。

目前已有車企開(kāi)始運(yùn)用新興的材料開(kāi)發(fā)技術(shù)，為下一代電池材料化學(xué)體系開(kāi)發(fā)做好技術(shù)儲(chǔ)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(lái)尋找新材料來(lái)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(lái)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(shí)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(lái)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(guó)內(nèi)外車企開(kāi)始導(dǎo)入電池仿真研發(fā)工具。

以吉利汽車為例，國(guó)內(nèi)電池仿真軟件公司易來(lái)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(jí)別的尺度下通過(guò)建模仿真加速電芯型號(hào)設(shè)計(jì)，降低實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)成本。此外，易來(lái)科得還將幫助吉利汽車建設(shè)自有的材料、工藝、測(cè)試對(duì)比等知識(shí)庫(kù)。

國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力如蔚來(lái)也在尋求電芯研發(fā)高端人才。從今年校園招聘博士專場(chǎng)信息來(lái)看，蔚來(lái)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(cè)試、仿真模型開(kāi)發(fā)等任務(wù)，幫助企業(yè)建立電池仿真-測(cè)試的研發(fā)能力。

據(jù)悉蔚來(lái)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)已超過(guò)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(chǎng)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(chǎng)對(duì)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(duì)于車企來(lái)說(shuō)，電池設(shè)計(jì)、仿真和測(cè)試的數(shù)據(jù)能否暢通無(wú)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(cè)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(kāi)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(gè)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(gè)統(tǒng)一的研發(fā)數(shù)據(jù)管理分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電池研發(fā)數(shù)據(jù)的全過(guò)程追溯，為之后將電池測(cè)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(guò)建立數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)測(cè)試過(guò)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(kāi)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(tái)。

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

圖 Voltaiq平臺(tái)技術(shù)及其商業(yè)模式

Voltaiq可以通過(guò)新的電池?cái)?shù)據(jù)分析平臺(tái)來(lái)幫助電池企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理與分析，改變?cè)�先手�?dòng)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(kāi)發(fā)環(huán)境，以加速新材料、化學(xué)制品和制造工藝的測(cè)試與分析。其平臺(tái)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(kāi)發(fā)周期，更有效地設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造和使用電池產(chǎn)品。

綜合來(lái)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(kāi)信息技術(shù)的運(yùn)用，愈發(fā)需要通過(guò)計(jì)算與數(shù)據(jù)來(lái)整合、驅(qū)動(dòng)整個(gè)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(cè)試、仿真的綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)，以此實(shí)現(xiàn)電池研發(fā)數(shù)據(jù)的全過(guò)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(kāi)來(lái)，研發(fā)設(shè)計(jì)與制造的融合趨勢(shì)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(duì)于介入電池研發(fā)制造環(huán)節(jié)的車企來(lái)說(shuō)，需要更多從整車研發(fā)的角度來(lái)考慮動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新。比如在底盤動(dòng)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(wèn)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(duì)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(kāi)發(fā)周期。

整車開(kāi)發(fā)也需要考慮平臺(tái)對(duì)多種型號(hào)類別的電池兼容性。

例如通用得益于在電池測(cè)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(tái)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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)，由于電池材料體系變化速度相對(duì)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(huì)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(shí)在隔膜、電解液、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、電芯型號(hào)設(shè)計(jì)等方面積累研發(fā)技術(shù)。

廣汽通過(guò)自研電池技術(shù)打響進(jìn)軍高端電動(dòng)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(guò)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(lái)，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(dòng)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(lái)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(gè)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(wú)鈷化，第二步無(wú)鈷基礎(chǔ)上降低鎳含量，向富鋰錳等方向演進(jìn)，這方面國(guó)內(nèi)蜂巢電池給出的判斷是未來(lái)大無(wú)鈷電池（廣義）市場(chǎng)份額會(huì)達(dá)到70%以上。

不過(guò)寶馬也在今年交流論壇上表達(dá)了對(duì)無(wú)鈷材料在性能和成本上的疑慮，認(rèn)為暫時(shí)無(wú)法達(dá)到需求，在未來(lái)中期改款時(shí)會(huì)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(huì)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(dòng)力總成上采用大圓柱電池而非過(guò)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(guò)自身電池技術(shù)路線，介紹了對(duì)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(huì)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(duì)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(cè)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(lái)看，車企在電池技術(shù)路線上的差異沒(méi)有非常明顯，在現(xiàn)有主流化學(xué)體系沒(méi)有大的進(jìn)展之下，車企主要任務(wù)是追趕并跟上趨勢(shì)，同時(shí)在能量、功率、安全三方面做出適應(yīng)自身整車開(kāi)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(dòng)力總成平臺(tái)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(kāi)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(lái)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(chǎng)自產(chǎn)是車企電動(dòng)化繞不開(kāi)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(jìng)爭(zhēng)力。

是否下場(chǎng)自研自產(chǎn)是衡量車企電動(dòng)化轉(zhuǎn)型決心的試金石。車企只有親自下場(chǎng)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(duì)電池設(shè)計(jì)、仿真測(cè)試與制造的內(nèi)在理解，引領(lǐng)電池技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)通過(guò)產(chǎn)能的快速擴(kuò)張建立規(guī)模優(yōu)勢(shì)。

提升動(dòng)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(gè)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(kāi)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(chǎng)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(kāi)始像比亞迪一樣開(kāi)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(shuō)一下場(chǎng)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(duì)圓柱電池的重視。

特斯拉整個(gè)電池設(shè)計(jì)創(chuàng)新一部分來(lái)源于其對(duì)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(lái)源于收購(gòu)的Maxwell，工藝裝備改進(jìn)能力更多來(lái)源于其收購(gòu)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(duì)大尺寸帶來(lái)的更多產(chǎn)熱和倍率性能下降，照顧熱穩(wěn)定性相對(duì)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(jiǎn)單，成本更低，材料顆�？梢曰旌蠅簩�(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(kāi)始爬坡量產(chǎn)4680電池。特斯拉的自研自產(chǎn)也帶動(dòng)了一批電池廠如寧德時(shí)代和LG的技術(shù)支持和產(chǎn)能配套，開(kāi)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(gè)另類。雖然寶馬早在2008年就開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)電池技術(shù)，2017年開(kāi)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(huì)正式開(kāi)設(shè)用于中試的電池生產(chǎn)中心。

寶馬電動(dòng)動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人Stefan Juraschek曾在2019年末表示制造電池并不會(huì)為寶馬帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，寶馬具備與電池企業(yè)相當(dāng)?shù)闹�識(shí)和技術(shù)水平。這樣的表態(tài)言語(yǔ)間似乎透露出一絲對(duì)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(chǎng)的格局變化。

10月19日據(jù)財(cái)聯(lián)社報(bào)道，寶馬中國(guó)內(nèi)部人士透露寶馬將再投資百億元擴(kuò)建沈陽(yáng)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(kāi)口，但要是橫向?qū)Ρ纫幌�，就�?huì)發(fā)現(xiàn)大眾恐怕要面對(duì)一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)，那就是如果按比亞迪2023年銷量在400萬(wàn)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(guó)薩爾茨吉特的第一家電池工廠破土動(dòng)工，該工廠將于2025年開(kāi)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(kāi)設(shè)電池研發(fā)中心以掌握電池開(kāi)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)模化生產(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(huì)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(gè)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(gè)工廠將會(huì)是一個(gè)囊括電池科研、研發(fā)、測(cè)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(guò)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一規(guī)格電芯來(lái)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(dòng)化投入上的猶抱琵琶半遮面，國(guó)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(huì)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(dòng)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(guò)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(dòng)車市場(chǎng)。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(guó)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(dòng)力電池試制線開(kāi)工建設(shè)，海綿硅負(fù)極電池的生產(chǎn)也是從這條線開(kāi)始的。在推向量產(chǎn)的過(guò)程中，廣汽埃安還開(kāi)發(fā)了梯度復(fù)合涂布技術(shù)，通過(guò)工藝創(chuàng)新改善緩解硅基材料的膨脹問(wèn)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(kāi)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(shí)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(dòng)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(duì)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(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。對(duì)于眼下的產(chǎn)業(yè)環(huán)境來(lái)說(shuō)，這句話意在成本和供應(yīng)鏈，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

剛?cè)刖值奈祦?lái)

造車新勢(shì)力中的蔚來(lái)汽車開(kāi)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(gè)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(lái)將開(kāi)始自研電池，將來(lái)很可能投入電池規(guī)�；�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(kāi)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(wàn)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

或許這也正是汽車百年變革下的一個(gè)縮影，發(fā)動(dòng)機(jī)的地位將被電池取代�？梢钥吹�，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(shì)歸來(lái)，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(kāi)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(shì)下，比亞迪吃掉了相當(dāng)大一部分的市場(chǎng)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(wàn)輛（乘聯(lián)會(huì)零售口徑），超過(guò)特斯拉的90.9萬(wàn)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(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(shí)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(dòng)。

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