大眾汽車近日宣布向QuantumScape投資約1億美元,目標在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。QuantumScape目前擁有超過200多項關于固態(tài)電池的技術專利。在本輪注資中,大眾將會派遣一位高管擔任QuantumScape董事會成員,該公司計劃在2025年研發(fā)并擁有可量產(chǎn)的固態(tài)電池。
大眾汽車集團研發(fā)負責人Axel Heinrich認為,固態(tài)電池技術會成為電動汽車行業(yè)的一個轉(zhuǎn)折點。通過增加在QuantumScape的股份和成立合資企業(yè),加強和加深與創(chuàng)新伙伴的戰(zhàn)略合作,確保達成QuantumScape為大眾提供固態(tài)電池技術的承諾。
從戰(zhàn)略層面,隨著整車企業(yè)開始選擇電氣化路線,特別是圍繞純電動為核心的時候,就不得不考慮未來的出路。嚴格來說,固態(tài)電池方面的投入競爭還并不激烈。目前的主要動力電池提供商,都在現(xiàn)有的Gen3a,即從NCM523體系或NCM622體系往NCM811的方向去努力,現(xiàn)在確定的動力電池訂單是實實在在的。
寶馬跟寧德時代(CATL)的采購意向并非只從2021年的iNEXT車型開始,寧德時代從2019年就會為純電動MINI及2020年量產(chǎn)的純電動iX3供應電芯。這個切換也表明,三星SDI在往811方向走的時候,速度并沒有后來居上的CATL快,也沒有滿足整車企業(yè)的訴求。
當整車企業(yè)花了數(shù)百億美金大力氣去做純電動汽車平臺的時候,對電芯供應商的成本和產(chǎn)品優(yōu)化提出了更苛刻的要求。
因此,電芯企業(yè)在供應現(xiàn)在這一代電芯,并往下一代電芯發(fā)展的時候,還是有壓力的。一個是要滿足現(xiàn)有車型平臺的開發(fā)需求,在電芯開發(fā)、優(yōu)化、制造和采購方面聚焦,同時也需要往難度更大的研發(fā)方向走。面對產(chǎn)品跟不上就被切換的威脅,現(xiàn)實來的更重要。
如下圖所示,這一代電池(Gen4)往下一代發(fā)展過程中,整車企業(yè)的角色很重要。對現(xiàn)有產(chǎn)品的開發(fā),整車企業(yè)的角色更多的是提出需求,在整個產(chǎn)品驗證方向上去做技術和產(chǎn)品管理。而在下一代電池開發(fā)上,特別是有關核心專利和難點上面,以下的幾個車企,大概能給我們一些思路:
1. 具備開發(fā)基礎的:如豐田,自身持續(xù)在研發(fā)上投入,再和松下合作固態(tài)電池研究,從不同層面去研究和解決問題,準備Gen 4a電芯的小規(guī)模量產(chǎn)。本田和日產(chǎn)的思路也差不多。
2. 投資合作的:以大眾和寶馬為例,通過美國科技初創(chuàng)公司來做。
寶馬宣布將投資2億歐元在慕尼黑建立電芯研發(fā)中心,開始涉及電芯級別的技術驗證和開發(fā),這個研發(fā)中心會有200名工程師,將在2019年春開幕。研發(fā)中心會對電芯不同的化學成分進行研究,驗證在極端氣候環(huán)境下這些電芯性能表現(xiàn),慢充以及快充的區(qū)別、電池的尺寸以及體積等等。之前寶馬把大量的測試放在第三方TUV實驗室,而這次基本把電芯方面的差異拿回到公司內(nèi)。
這種方式是除依靠大學研究、電芯供應商、材料供應商之外,可以獨立在電芯級別做設計開發(fā)和驗證的快速過程。應該是想依靠高端的研究人員,來做一些IP,徹底搞懂電芯層面的設計和過程差異,并配置一些試制電芯的能力。
寶馬還有和Solid Power在固態(tài)電池方面的前端合作。Solid Power是科羅拉多州的一家初創(chuàng)公司,成立于2012年,除了科羅拉多大學博爾德分校及國防高級研究計劃局的資助外,還獲得過美國空軍,美國國家科學基金會和美國導彈防御局的資金支持。 針對傳統(tǒng)全固態(tài)電池中固體電解質(zhì)和LiCoO2之間界面電阻高,接觸不良的缺陷,Solid Power公司的科學家們使用ALD(原子層沉積技術)來解決這個問題。 Solid Power的電池材料采用100%的無機材料,無易燃和易揮發(fā)成分,具有優(yōu)異的保質(zhì)期和高溫穩(wěn)定性。放在整個電池系統(tǒng)中看,由于消除了一些與鋰離子系統(tǒng)相關的安全特征的潛在消費,使得成本大大降低。 Solid Power目前擁有一座占地7000平方英尺的先進生產(chǎn)基地,具備新材料合成、小批量中試材料和電池生產(chǎn),以及原型設備組裝和表征能力。
全球動力電池產(chǎn)業(yè)供應商資源的高度集中化趨勢日益明顯,一方面是現(xiàn)有項目的集中化顯著,在競爭中被掃出局的企業(yè),可能只能轉(zhuǎn)向下一代電池研發(fā)。只有部分企業(yè)和現(xiàn)有的研發(fā)者投入,形成格局上的分流可能才是比較好的結果。如果全部電池企業(yè)都去擴大規(guī)模,搶占現(xiàn)有的訂單,某種意義上是很困難的。在國外,是通過市場的因素考慮,類似博世放棄鋰電池業(yè)務,日本的傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)逐步放棄跟隨,都體現(xiàn)當前時刻做動力鋰電池業(yè)務的高投入和高風險的回報。這個退出過程是基于市場考慮的。而國內(nèi),短期內(nèi)動力電池企業(yè)先期投入這么多,很難說退就退,而且國內(nèi)的電動汽車的企業(yè)明顯比國外多,大家都有機會,使得退出期變長,資源(人員、資金)都集中于相對重復的工作。
整車企業(yè)目前投資固態(tài)電池技術,并不是真正認為固態(tài)電池已經(jīng)具備現(xiàn)實的裝車特性,相對于鋰電池各個方面的綜合特性,還有很多是新技術滿足不了的。但是作為技術演進階段,投入到這個領域獲取有限的產(chǎn)出也能帶來可能的知識產(chǎn)權收益。這方面的產(chǎn)出,并不會單純以專利和論文的形式體現(xiàn),更多的還是公司的內(nèi)部積累,特別是整車企業(yè)對于下一代電芯的理解形式,這可能是這些投資的真正價值所在。