组合拳
也许有人会问:难道宁德时代们不可以快速转向磷酸铁锂,化解王传福发动的攻势吗?
很难,因为王传福的攻势不是一记“绝杀”,而是一套“组合拳”。
这套组合拳攻势,除了化学材料体系的更迭、动力电池成组方式的革命之外,还包括:
1.商业模式的全面转型。
2.新产品:刀片电池是一款全新的车规级动力电池。
3.制程工艺、制造设备的颠覆。
4.专利布局。
5.庞大的产能储备。
上述的布局中,很多的环节,除了资金投资之外,还有很长的时间门槛,且很多环节不能并行推进。
在这次发布会上,弗迪电池有限公司正式被推到前台。
这家公司就是比亚迪动力电池业务的核心主体。
此前,我们看到了长安、奥迪等公司欲参与投资比亚迪电池的身影,相信会有更多的传统汽车巨头,可望成为这家公司的战略投资者并锁定供应关系。
何龙,比亚迪负责电池业务的副总裁,首次以弗迪电池有限公司董事长的身份公开对外亮相。
在发布会上,何龙宣布,比亚迪已经拥有了全球最大的磷酸铁锂动力电池产能。
弗迪电池有限公司的第一个刀片电池样板工厂位于重庆璧山,投资达100亿元,产能达20GWh,这个工厂在经过了一年多时间的建设之后,已经进入SOP状态。
刀片电池,将会成为比亚迪数字化供应链全面开放外供的“急先锋”。
何龙称,所有你能想象得到的汽车品牌,都在和弗迪探讨基于刀片电池的合作方案,相信很快大家就可以听到和看到更多精彩的消息。
此外,在产能储备上,王传福已经布下了多颗棋子。
除重庆璧山工厂之外,比亚迪在长沙有20GWh产能规划,在西安有30GWh的产能规划。这些产能规划,在需要的时候可以用可控的方式上量,快速收割市场。
这些产能如果全部达产之后,将可以覆盖现阶段中国大多数新能源汽车的动力电池供应。
刀片电池作为一个产品本身,是另一个难以被快速突破的门槛。
比亚迪刀片电池最显著的特点,就是自身的长度达960mm,甚至根据需求,长度可以从600mm变换到2000mm。
这样的结构,使得可以将这些超长的“刀片”横过来,沿着汽车底盘轴距的方向叠在一起,形成了一个坚固的动力电池Pack。
正是这种大长度的刀片状形状,才能够去掉模组,将电芯直接叠在一起组成电池包,从而将体积比能量大幅度提升50%,即原来磷酸铁锂块状电池Pack的体积利用率为40%,而比亚迪刀片电池Pack的体积利用率提升到了60%。
然而,长度将近1000mm的大电芯,对制造而言是一个疯狂的事情,这对设备、工艺的挑战是巨大的。
一款全新的车用动力电池的研发,除了材料体系的迭代之外,需要经过A样、B样、C样、D样等多个复杂环节。
在研发中,需要确保产品达到此前计划的参数和性能,比如能量密度、循环特性、温宽、充放电倍率。
在性能研发完成之后,随后需要进入验证环节。
在这些环节中,甚至会投入数千台设备来对这些样品进行循环测试,模拟各种工况、温度和环境,夜以继日地进行测试、反馈和调整。
请注意了,哪怕这些样品完成上述测试之后,依然需要放到车里面,在实地环境进行夜以继日地路试。
如果确信电芯产品的研发成功在望,将会进入到下面的一系列极具挑战的研发环节,即进行制程研发、工艺开发、产能建设、生产调试、SOP、爬产……
一款动力电池产品的研发和量产,请做好2年的准备。
比亚迪刀片电池背后,另外一个革命性的突破,就是采用叠片工艺,而且是大电芯叠片工艺,高速叠片技术。
这几乎又是一个难以逾越的门槛。
事实上,大尺寸的刀片电芯,只能采取叠片工艺进行生产,而大尺寸高速叠片技术,对于所有动力电池制造商而言,又是难上加难。
这样的制程,在短时间之内是没有可能被突破的,涉及的工作太多了,包括高速大尺寸可调的叠片机、分切设备和叠片工艺等很难突破的门槛。
截止目前,宁德时代们采用的制造工艺依然卷绕为主。
卷绕的优势是,制造设备和工艺均比较成熟,稳定,产能高和良率可控。
但是,卷绕的问题一目了然,无法制造大电芯和长电芯,宁德时代目前制造的最大的电芯,长度为220mm的样子。
此外卷绕工艺做出来的电芯在内阻、内部温度一致性、内部应力等方面,都无法与叠片工艺匹敌。
在国内,蜂巢能源科技也采用了叠片的技术,但他们的最大电芯尺寸最高可以冲刺到400mm,现阶段制造的最大长度还是220mm。
为何做大电芯难度会这么大呢?这会涉及到辊压、分切、叠片机的制造精度误差问题。比如分切的刀片,长度要达到2000mm的时候,它的误差率将会大大高于刀片长度只有400mm的,这在高速运作的流水线中,对效率和良率会带来致命的挑战。
这也是为何LG化学的波兰工厂,将引入高速宽幅涂布机之后,就造成了良率的大幅下滑,不得不停产返修,造成了奥迪e-tron、捷豹I-Pace等工厂的停产。
动力电池制造产业和芯片制造产业非常像,在这个领域,6西格玛的质量要求是基本门槛。
动力电池需要在微米级的精度上进行高速的作业,其制造环境,对粉尘、水蒸气、温度,有着极其严苛的要求,任何颗粒物或者毛刺的出现,都将会对动力电池在10年的生命周期中造成致命的质量瑕疵。
在这样的环境下进行制造,对设备精度和制造工艺的要求是极高的。
以宁德时代为例,如果想将卷绕工艺切换为叠片工艺,转产刀片电池,将会发生什么?
这里会带来的问题包括:
1.高速叠片机问题。
大家如果知道芯片制造中的光刻机,就知道这些高精密制造的设备,在寻找供应商方面会是一个巨大的问题。
在此之前,国内公开采用叠片技术的只有蜂巢能源科技,他们遇到的挑战正是高速叠片机,当前还在逐步的解决之中。
纵向一体化的比亚迪显然控制了高速叠片机这样的制造设备。
2.恐怖的产能改造。
哪怕宁德时代们经过一段时间,突破了高速叠片机以及分切设备的研发和供应问题,还将会涉及到庞大的产能改造问题。
首先,叠片机和分切设备的更换,将会让宁德时代额外支出一笔高额的设备购置成本,大概会占到整体设备费用的25%。
比亚迪重庆璧山工厂1GWh的产能建设成本为5亿元。
使用卷绕工艺的宁德时代,转向叠片工艺时,其成本和比亚迪相比,将会只高不低。
到2020年底,宁德时代动力电池的总体产能将达到100GWh,可感受一下这个产能改造的成本,估计会在100亿-150亿元之间。
即使不考虑改造成本,将卷绕工艺切换到叠片工艺,工程改造的时间也将会非常吓人。
此前,宁德时代把三元622的产能升级为三元811的产能,因为只涉及材料体系的变化,制造设备几乎不用动,环境和工艺上做一些调整,大概一个月时间就够。
但是,卷绕设备和叠片设备完全不一样,占地面积也不一样。这样的改造,涉及到厂房的重新改造,生产线的重新安装,是要大兴土木的。
这样的工作,如果能够在6个月之内完成,恐怕都是一个奇迹。
3.工艺挑战。
叠片工艺和卷绕工艺,是两种完全不一样的工艺,机器设备到位之后,与对应的工艺进行磨合,也需要很长的时间。
动力电池的生产线,是一条流水线,由很多设备组成,这些设备需要负责匀浆、涂布、辊压、分切、叠片、装配、封装、注液、化成、老化、分容、质检等一系列流程。
流水线生产要求确保每一个环节的操作时间是相同的,且不能出现任何质量上的瑕疵,任何一个工艺出现问题都将会促使整条线的停机。
这就需要把所有的机器根据自己的工艺融入到整个生产流程,与每一个工位的工序配合起来,一条全自动化的生产线,几百个工序,在时间上需要严丝合缝地匹配起来,按照相同的节拍工作,且在精度上达到极高的标准,绝不是容易的事情。
一条高效的产线最后要达到成为“一个人”的这种状态。
在国内,此前不少动力电池制造商,购买了设备之后但难以完成产线的调试,并不是什么新鲜的事情。
当然了,上述假设需要有一个前提,就是“宁德时代版”刀片电池的产品研发和工艺研发已经搞定了。
鉴于上述种种原因,对于三元体系的动力电池制造商而言,跟进磷酸铁锂刀片电池,在短期之内并不是一个靠谱的可选项。
王传福憋了两年的大招,不是那么容易攻破的。