導言
就在2月18日下午,新能源行業傳來一則重磅消息「特斯拉正與寧德時代接洽,在中國製造的特斯拉汽車上使用寧德時代的不含鈷電池,協商已經進入尾聲」。消息一出,A股市場上鈷相關概念股紛紛一字跌停,或逼近跌停。
這條消息為何有這麼大的威力?目前新能源汽車電池主要分為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩類,而此前特斯拉使用的三元鋰電池,一般要用到價格昂貴的鈷金屬,因而如果此消息成真,意味著特斯拉接下來可能使用磷酸鐵鋰電池,對鈷的價格無疑是利空,那麼這兩類電池究竟各有何優缺點呢?國內又有哪些企業提早磷酸鐵鋰的布局呢?今天撲克投資家重發一篇去年9月的文章,帶大家走進鋰電池的江湖。
正文
鋰電池的路線之爭一直是近年的熱點話題。和傳統的磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池以其更高的性能,贏得了市場和政策的追捧,並超越了傳統的磷酸鐵鋰電池,成為市場份額的老大。但有這樣一家技術型企業,在三元稱雄的今天,依舊堅持在磷酸鐵鋰上孜孜不倦研發,終於取得了新的突破。作為一枚理工男,今天撲克君就帶各位認識這家企業,以及背後的鋰電池江湖。
成為「改變世界的企業」,是一家企業的至高榮譽,也是企業社會價值的體現。繼公布了2019年全球500強後,近日,《財富》雜誌又評選出了「改變世界」的52家企業,而在前10名的榜單裡,唯一的一家中國企業顯得特別亮眼,就是響噹噹的「比亞迪」:
【圖】改變世界的前10家企業,比亞迪是唯一上榜的中企(圖片來源:財富雜誌)
比亞迪不僅改變了世界,也讓自身不斷發展壯大:據剛發布的2019年度半年報,比亞迪上半年營收621.84億元,同比增長14.84%,淨利潤14.55億元,同比增203.61%,但其中包括了從政府方面獲得的7.1億元補助;扣除補貼後淨利潤為7.4億元,同比增209.98%。
雖然有著靚麗的財報,但很多人想不到的是——在全球500強榜單上,比亞迪尚榜上無名!那麼這樣一家連500強都不是的企業,究竟有什麼秘方,能夠改變世界呢?
據《財富》官方消息,比亞迪因「擴大電動汽車市場」,推動全球電動車行業發展並產生深遠影響而入榜。而比亞迪的「護城河」,就是全球頂尖的鋰電池技術。
鋰電池行業的發展前景
1. 三元VS磷酸鐵鋰電池,孰優孰劣?
能源問題,將成為21世紀的核心問題之一。對清潔能源的使用,已經成為世界各國努力追求的目標,而鋰離子電池,以其強大的綜合性能,以及不斷降低的成本,成為新能源中廣受追捧的熱點。
【圖】從2010年至今,鋰電池的成本不斷下降(圖片來源:財富雜誌)
說到鋰離子電池,就不能不提鋰離子電池的先驅古迪納夫(JohnB.Goodenough),1996年,他和Padhi發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),比傳統的正極材料更具安全性,尤其耐高溫,耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料。
23年以來,磷酸鐵鋰電池在各方面大行其道,是應用最廣泛的鋰離子電池之一。但是磷酸鐵鋰電池的缺陷也是很明顯的:和現在新興的三元鋰電池相比,磷酸鐵鋰在續航裡程上並不佔優勢。
【圖】磷酸鐵鋰電池充放電過程示意圖(圖片來源:中關村在線)
反觀三元鋰電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達最高,對於續航裡程有要求的純電動汽車,其前景更廣,是目前動力電池主流方向。不過致命的缺陷是,隨著多起使用三元電池電動車自燃事故的發生,其安全性引發了各界的廣泛擔憂。在深圳,電動物流車僅在2018年就燒了5輛,其中4輛是電池自燃。
電動車自燃一再發生,不僅讓很多消費者望而卻步,也讓停車時司機們小心翼翼。
【圖】今年4月,上海某小區特斯拉自燃,殃及周圍車輛(圖片來源:新民晚報)
【圖】各類型鋰離子電池的化學成分,結構以及主要性能比較(圖片來源:汽車人參考)
三元鋰離子電池之所以自燃事故頻發,一個很重要的原因是,雖然鎳配比增加,有效提高了鋰電池的續航裡程,但也會使其對高溫的耐受能力大大降低(200℃就可能發生失控),若非聰明可靠的溫控管理系統,一旦電池內部不穩定,容易造成電池爆炸,甚至引發火災。
相比之下,磷酸鐵鋰的熱穩定性是目前車用鋰電池中最好的:當電池溫度處於500-600℃高溫時,其內部化學成分才開始分解,因而基本不會存在自燃的問題。據近日中國國際電動汽車安全技術創新大會上發布的數據統計,2018年1~9月國內見報的21起電動車自燃事故中,只有兩起用的是磷酸鐵鋰電池,三元電池則佔到12起。
【圖】和磷酸鐵鋰相比,三元鋰電池的爆燃似乎更為頻發(圖片來源:中國經濟網)
雖然有著潛在的安全隱患,但是三元鋰電池組體積小,重量輕,充電快還耐用,在低溫下的性能優於磷酸鐵鋰電池,再加上現在的電池管理系統比較先進,使得爆燃成為低概率事件,因而很快就成為了主流的動力電池組。
2017年以前,磷酸鐵鋰的市場份額高達70%,但在2017年及2018年,磷酸鐵鋰市場份額分別降至45%和39%。中汽協數據顯示,在2019年1-6月份,磷酸鐵鋰的市場份額進一步下降至32%。
2.巨頭虎視眈眈,中國能夠「彎道超車」麼?
綜上所述,三元鋰動力電池的各項屬性之間,一直存在相互制約的關係——能量密度高了,溫控和安全性就更難保障;要保障電池循環壽命,能量密度就會相對受限。
下面這張圖,就展示了這種「不可能三角」的微妙關係,做到兼而有之,只能在動力電池的其他材料,以及電芯成組、成系統的環節予以彌補。
【圖】三元材料中鎳含量與電池各屬性關係:左邊為失控溫度,中部為克容量,右邊為容量保持性能(圖片來源:智東西)
公開數據顯示,高鎳的NCM811材料每克質量所含電量(克容量)能夠達到190mAh/g,顯著高於鈷含量更高、國內目前最主流的NCM523。此外,有關政策補貼條款,對鋰電池要求的不斷提高,也倒逼企業想盡一切辦法提高鋰電池的性能,而性能更好的三元鋰電池自然後來居上。
其中,就技術上而言,日韓兩國起步早,因而在技術上有著領先優勢,但中國的企業把握住了政策的紅利(在2018年之前,新能源汽車補貼只針對國產電池企業,日韓企業則被排除在外),因而也取得了一定的優勢。
【圖】鋰電池領域的大玩家一覽(圖片來源:NE時代)
目前放眼全世界,松下最早以圓柱形電池的形式,真正解決了高鎳三元材料動力電池的大規模生產應用問題。在美國產特斯拉Model3採用的21700圓柱形電池上,松下實現了單體電芯能量密度300Wh/kg的指標。
不過松下對特斯拉的電池獨家供貨商地位可能不保:隨著特斯拉在上海工廠的落地,據彭博社援引消息人士的報導稱,特斯拉已同意從LG化學購買電池,並將其用於上海工廠生產的Model3汽車。
【圖】特斯拉的Model3,電池供應商可能有變化(圖片來源:站酷海洛)
和松下電池相比,LG的電池研發能力似乎要稍遜一籌:僅僅計劃於2018年小規模生產用於電動公交車的NCM811圓柱形電池,至於乘用車使用的軟包電池,只是計劃2-3年內實現712三元軟包的規模化應用。
和國外的企業相比,國內的鋰離子電池生產企業則顯得別有一番天地:雖然起步晚,但後發力量足,湧現出寧德時代、比亞迪這樣的頭部企業,為行業的發展貢獻了「中國力量」。也為中國的鋰電池行業在國際上爭得了一片天地。
不過和日韓相比,中國本土企業在三元鋰電池上也有一些明顯的劣勢。
首先是資源方面:三元鋰電池中必須的鈷和鎳元素,都是中國極為缺乏的資源,其中,中國鈷的使用量90%以上都需要進口;其次是成本方面:國內企業的技術嚴重受制於日韓企業,規模也遠不如日韓企業巨頭,因而在補貼逐漸減少,外企全面入局之後,未來的生存將面臨嚴峻的局面。
與中國動力電池相比,日韓動力電池的技術及穩定性都具有更大的優勢。如SKI正準備研發全新一代NCM(鎳、鈷、錳)電動車電池電芯,三種金屬材料的配比為9:0.5:0.5,鎳金屬含量越高意味著車輛續航裡程越大,而國內絕大多數電池廠還沒有研發出8:1:1的電池,寧德時代也從2019年才開始批量供應NCM811體系。
而相比之下,磷酸鐵鋰電池在安全性和循環壽命上相對於三元鋰電的絕對優勢,正是中國新能源汽車關鍵要素所在和發展所需。只要明確其發展地位,加大投入,固化這一優勢,中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。
而其中的比亞迪,更是一家特立獨行的企業。比如,在三元電池稱雄的當下,它雖然也有過妥協,但依舊沒有放棄傳統的磷酸鐵鋰電池,並以實際行動,讓磷酸鐵鋰的技術重新發揚光大。
這家公司的磷酸鐵鋰,已經發展到什麼程度了呢?據8月22日該公司投資交流會上,創始人王傳福透露出的「重磅」消息:
比亞迪將於明年5-6月份推出的全新一代鐵鋰電池,體積比能量密度將提升50%,壽命長達8年120萬公裡,成本還可以節約30%。
豪言壯語的背後,是比亞迪「不忘初心」,堅持研究磷酸鐵鋰路線所帶來的自信。下面撲克君就帶大家走進歷史,探尋王傳福的這份自信來自何方。
比亞迪發展史:
磷酸鐵鋰電池能夠逆襲麼?
和成功的商人相比,比亞迪的創始人王傳福或許更願意把自己看成一名學者——的確,就在今年4月,他曾經被提名為中國工程院院士候選人,領域為「化工、冶金與材料工程管理」,顯示了他在相關領域的成就,也暗示了比亞迪「技術立企」的路線。
【圖】比亞迪的掌門人王傳福(圖片來源:人民日報)
王傳福和特斯拉CEO馬斯克曾經有過一次「互撕」,馬斯克說,比亞迪的汽車很爛,就電池還不錯;王傳福則霸氣回應,比亞迪分分鐘就能造出特斯拉。
雖然還是為了嘲諷比亞迪,但驕傲的馬斯克,也不得不承認的是,比亞迪的「電池」確實很強,而王傳福更是頂著「電池大王」的名頭。
1.白手起家,做到手機電池老大
1992年的北京,剛從有色金屬研究院碩士畢業,年僅26歲的王傳福,成為該所301研究室負責人。在此後的2年間,王傳福在體制內繼續從事電池領域的研發。彼時的電池行業,是鎳鎘電池的天下,一部裝有鎳鎘電池的「大哥大」,售價常高達數萬元。
【圖】昔日的大哥大,是身份地位的象徵(圖片來源:摩託羅拉官網)
直到1995年,出於環保的考慮,日本宣布不再生產鎳鎘電池,身為業內專家,王傳福意識到鎳鎘電池生產基地將會進行一次國際大轉移,這對比亞迪而言,是一次絕佳的機遇,但錢從哪來?
就在此刻,一筆來自他表哥呂向陽的250萬元「天使投資」,徹底改變了他的命運。1995年2月,王傳福在深圳的一間舊車間,帶領20多個人開始創業。
【圖】因鎘元素對人體有害,鎳鎘電池現已被禁止使用(圖片來源:站酷海洛)
成立一個公司並不難,生產一個產品也不難,難的是如何將儘可能小的投入,演變為儘可能大的產出。
那時,日本的一條鎳鎘電池生產線需要幾千萬元投資,再加上日本禁止出口,王傳福買不起,也根本買不到這樣的生產線。但世上無難事,只怕有心人。王傳福是一個知道如何控制成本的「摳門」老闆。
根據企業的特點,他利用中國人力資源成本低的優勢,決定自己動手建造一些關鍵設備,然後把生產線分解成一個個可以人工完成的工序,結果只花了100多萬元人民幣,就建成了一條日產4000個鎳鎘電池的生產線。
靠著這樣最原始的人工方式,比亞迪以其優秀的品質,低廉的價格獲得了大量的訂單(日本產的手機電池8美元一塊,比亞迪只要2.5美元),1997年亞洲金融風暴中,日本電池廠商為了減小虧損,松下,飛利浦,索尼都把大量訂單給了比亞迪。短短3年時間,比亞迪就搶佔了全球手機電池40%的份額,成為鎳鎘和鎳氫電池行業老大。
在當時,日本充電電池一統天下,國內的廠家多是買來電芯搞組裝,利潤少,幾乎沒有競爭力。如何打開局面呢?
經過認真思考,王傳福決定依靠自身技術研究優勢,從一開始就把目光投向技術含量最高、利潤最豐厚的充電電池核心部件——電芯的生產。事實證明,王傳福這一招,才是後發制人的關鍵所在。
【圖】電芯——鋰離子電池的關鍵技術所在(圖片來源:第一電動網)
2000年,王傳福投入大量資金,開始了鋰電池電芯的研發,很快擁有了自己的核心技術,並成為摩託羅拉的第一個中國鋰電池供應商。
到了2001年,比亞迪公司鋰電池市場份額上升到世界第四位,而鎳鎘和鎳氫電池上升到了第二和第三位,實現了13.65億元的銷售額,純利潤高達2.56億元。以近15%的全球市場佔有率,成為中國最大的手機電池生產企業。
2002年7月,比亞迪在香港主板上市,募集資金16億港元,毛利潤率、淨利潤率分別達到41.7%和28.7%,在勞動密集型企業中,可謂是名列前茅。
到了2003年,王傳福就把比亞迪做成國內第一、全球第二大手機電池製造商,成為名副其實的「電池大王」。有一個形象的說法,世界上每三隻手機裡,就有一塊手機電池是由比亞迪生產。
【圖】昔日的手機霸主摩託羅拉,用的也是比亞迪的電池(圖片來源:站酷海洛)
2.進軍汽車,卻被寧德時代後來居上
2003年1月,王傳福以2.7億元收購秦川汽車77%的股權,高調進入汽車業。外界看來,他自信到狂傲。即便是他身邊最親近的高管,也一直在勸他不要做汽車,但王傳福堅決聲稱,「我幹這件事是堅定不移的。」
也許是王傳福眼光獨到,那幾年汽車行情暴漲,王傳福的比亞迪也膨脹式發展。2008年,股神巴菲特注資比亞迪,終於沒人再拿王傳福做汽車的事叫他「瘋子」了。
再往後,恰逢新能源汽車大潮,靠著電池技術優勢,比亞迪股價很快翻了十幾倍,到了2009年,身家暴漲到350億的王傳福,被評為2009年的福布斯中國首富。
【圖】從2008到2009年,比亞迪的股票從6港元暴漲到88港元(圖片來源:同花順)
2016年,比亞迪電池的出貨量達8.23GWh,位列行業第一。不過這種情況很快就起了變化:到了2017年,寧德時代全面爆發,以10.4GWh的裝機量奪得了中國電池第一大供應商的寶座,比亞迪以5.43GWh的裝機量和15%的市佔率屈居國內行業第二。
【圖】2018年全球汽車動力鋰電池企業出貨量排名(圖片來源:高工產研)
實際上,寧德時代之所以崛起,而比亞迪之所以失去老大的地位,原因是多方面的。比亞迪的動力電池技術過去一直採用自產自銷的封閉生產運營模式,這麼做的好處很明顯,供應鏈控制在自己手上,質量把控更方便,產品適應性更好,但無形中降低了性價比,自然也影響了企業的選擇。
正如前文所言,相比三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池安全性更高、循環使用壽命更長、成本也更低,但能量密度的提升空間較小,而根據新能源補貼政策,電池能量密度又是獲得多少補貼的重要因素。兩種鋰電池路線之爭,其實很大程度是比誰更能享受政策紅利。
和比亞迪單純磷酸鐵鋰路線不同,寧德時代實行的是「兩條腿走路」的政策,不但發展磷酸鐵鋰電池,也發展三元鋰電池。到了2017年,三元的市場份額已經和磷酸鐵鋰不相上下。
【圖】2017年四種類型動力電池份額排行(圖片來源:新浪證券)
第一個方面是自己的主要產品磷酸鐵鋰電池正快速被三元鋰電池搶佔市場;
第二個方面是國家的政策傾向三元鋰電池,補貼就少了很多;
第三個方面是因為商業模式的原因,其他汽車廠家都選擇了寧德時代。
三個方面同時作用,使得比亞迪失去了老大的地位,而寧德時代卻風頭正盛,也印證了一句話「來得早不如來得巧」。痛定思痛,比亞迪寧願「忍痛割愛」,暫時把磷酸鐵鋰電池放在一邊,轉而加大三元鋰電池的生產力度,並計劃將自己的電池部門獨立,今後會給其他汽車品牌提供電池。
比亞迪,走到了一個新的十字路口。
【圖】兩種鋰電池路線之爭又生變數(圖片來源:CUNE存能)
3.新一代磷酸鐵鋰,性能安全兩開花
說一千道一萬,磷酸鐵鋰電池的安全性能,是三元電池難以匹敵的。如果能夠解決磷酸鐵鋰電池能量密度低的短板,所有問題不就迎刃而解了嗎?理論上是這樣沒錯,但因為兩者正極材料構成的差異,實現這一點的難度相當大,可謂是「要把紅燒肉做出魚的味道」。
比亞迪則通過多年不懈的努力,即使在三元鋰電池成為主流的今天,也持續著磷酸鐵鋰電池的研發,最終功夫不負苦心人,成功突破技術壁壘。
這就是王傳福早前所言,比亞迪明年推出的新一代磷酸鐵鋰電池,能量密度可達到180Wh/kg,相比此前提升大約9%,這一數據已經不弱於「811」三元鋰電池。
並且從2019年開始,補貼政策也讓磷酸鐵鋰電池有了優勢:在不考慮續航裡程等因素的前提下,只要電池能量密度方只要達到160Wh/kg及以上,就可獲得1倍補貼,而1倍補貼也是最高額度,而新一代磷酸鐵鋰電池已經滿足了這個要求。
【圖】和2018年相比,2019年新能源汽車補貼全面下降(圖片來源:汽車人參考)
實際上,比亞迪研製出的高能量密度磷酸鐵鋰電池,除了在政策補貼市場上有優勢外,還有更加深遠的意義。
全新一代磷酸鐵鋰電池的能量密度(體積維度)將提升50%。那麼也就意味著,相同的車型,比亞迪未來可將車輛的電池容積提高50%,雖然可能也會帶來重量增加的影響,但最終實際的續航表現一定會大幅提升。這也就意味著,比亞迪的新電池,實現了性能和安全兩開花的奇蹟!
總而言之,新一代磷酸鐵鋰電池的推出,無疑讓比亞迪的電池業務底氣更足。有了它,比亞迪就無需僅僅「押寶」811,從而手中有了更多的底牌。
雖然距離新一代磷酸鐵鋰電池推出還有大半年時間,但比亞迪無疑向外界釋放了強有力的信號——希望這一天早日變成現實。