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魏建軍80億動力電池工廠即將投産,“錢”途如何?

新聞分類:媒體新聞
更新時間:2019-11-27
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動力電池産業,正處于一個艱難的時刻。 

在這樣的艱難中,變化的勢能正在不斷地醞釀,這是一個産業格局即將重構的前夜。 

在這樣的一個時刻,魏建軍進來了。 

 

2019年11月,常州市以西40公裏的金壇區,一座智能車規級動力電池制造工廠僅用一年時間就拔地而起。


這就是魏建軍的蜂巢能源科技常州制造工廠。 

在這個占地達800畝的産業園區,魏建軍將分三期砸下80億元,打造一個總産能達到18GWh的現代動力電池工廠。 

工廠的主體和一期4GWh的生産線,已經准備就緒,處于設備調試狀態,將在這個月底進行試生産,于2020年2月進入SOP狀態。 

二期8GWh將于2021年1月投産,三期6GWh將于2023年1月投産。 

這些産能,將可以滿足36萬輛純電動的動力電池的需求。 

台灣人饒忠儒,是這裏的負責人。 

饶忠儒毕业于台湾辅仁大学,获化学博士学位。先后在E-One Moli、锂科股份、波士顿动力等企业从事电池研发和制造工作。在锂科股份和波士顿动力阶段,是相关企业研发和制造的主要负责人。 

作爲電池領域有著近30年從業經驗的頂尖專家,饒忠儒原本已經打算直接退休的。魏建軍在動力電池領域的決心和真金白銀的投入,再次點燃了饒忠儒的熱情,准備在這個領域大幹一場。 

2018年2月,饒忠儒加入蜂巢能源科技,出任副總經理兼CTO。 

打動饒忠儒的,不僅是位于金壇的制造工廠,還包括魏建軍此前在在動力電池研發方面堅決地投入。 

2016年11月,魏建軍在保定斥巨資打造動力電池研發中心。截止目前,這個研發中心已經有員工2000名,純研發人員1200名,350名外國專家,占地面積爲105.6畝,總投資7億多元。 

在這裏,擁有材料實驗室,材料分析中心,固態電池實驗室,電性能實驗室,安全實驗室,正極材料試制線,電芯、模組試制線等齊全的研發布局。 

據饒忠儒透露,保定蜂巢能源科技研發中心,擁有中國第二大、華北地區最大的電性能實驗室,試驗設備投資2億元,擁有6960個電芯通道,456個電芯環境箱體。 

上述設備,使得研發人員可以盡可能多地模仿電芯的使用環境,夜以繼日地進行可靠性、耐久性測試。 

大規模的試驗設備的投入,能夠更全面和更快速地對電芯性能進行測試,縮短研發周期。這個道理就如汽車的驗證,投入50輛工程試制車和投入500輛工程試制車,效果是完全不一樣的。 

這些,都需要真金白銀地投入。 

此外,魏建軍投資10億元的無錫研發中心,正在緊鑼密鼓的建設中,也即將投入到使用。 

當然了,魏建軍在動力電池領域,擁有更大的雄心壯志。 

蜂巢能源科技,計劃在2025年之前,在全球範圍內,建設100GWh的産能。其中,中國的産能規劃爲76GWh,歐洲的産能規劃爲24GWh。

 

完成上述産能建設的資本支出將會達到464億元。 

這是一個雄心勃勃的計劃,是一個機遇與挑戰並存的計劃。 

 

 

2019年10月,據真锂研究的數據,動力電池巨頭甯德時代的出貨量達2.08GWh,市占率爲50.76%。 

這是一個駭人聽聞的市占率。 

與此同時,一些與甯德時代同一時代的競爭對手,開始黯然離場。 

2019年11月13日晚間,昔日的動力電池“巨頭”、曾連續從2015年-2017年占據中國動力電池出貨量第三名的沃特瑪,以一紙公告的方式謝幕。在公告中,沃特瑪透露,法院已經受理了該公司的破産清算事宜。 

此外,2019一季度出貨量排在第五名的比克電池,也開始出現問題。 

11月16日,科創板的正極上市企業容百科技發布公告,比克電池欠該公司的共計21324.19萬元的應收賬款,已經出現逾期。隨後,容百科技在評估了比克電池的生産經營狀況以及還款意願之後,決定對該公司的應收賬款計提了35%的壞賬准備,壞賬金額達5678.35萬元。 

11月7日,容百科技就已經預警了比克電池的應收賬款逾期事宜,股價當日下跌9.83%。同一天,當升科技也發布公告,稱該公司在比克電池處有3.78億元應收賬款,股價當日下跌6.05%。 

2019年10月,根據真锂研究的數據,比克電池出貨量排名已經跌至16位,形勢不容樂觀。 

對于整個動力電池産業的從業者而言,都需要直面一個殘酷的現實:産業的淘汰和整合,已經開始向市場上TOP5的玩家蔓延了。 

這背後的原因是什麽? 

首先,這是由動力電池産業本身的高門檻決定的。其次,中國新能源汽車市場,因受大幅度補貼退坡影響而帶來的暫時性衰退,“凍死”了一些體系能力弱的選手。 

2018年2月28日,全球最大的汽車零部件供應商羅伯特-博世對外宣布,該公司將放棄研發動力電池的電芯。 

在解釋原因的時候,該公司指出,要想打造一個有競爭力的電芯業務,他們預計需要投入200億歐元,且難以保證是否能夠成功。 

博世認爲,甯德時代、松下、比亞迪、LG、三星SDI等企業,已經占據了有利的市場地位,且這個産業技術路線還在高速的叠代,不確定性太大了。 

動力電池,是現代社會中僅次于芯片的高精密制造産業,對制造精度、效率、良率,有著極其嚴苛的標准。 

任何一點制造上的瑕疵,都將會影響動力電池,都會導致在一個長達10年的車輛使用周期中,出現性能衰退、安全等難以承受的問題。 

這使得動力電池制造商,在研發、制造上的投入,將會變得非常龐大。動力電池産能建設的成本,通常情況下是汽車産能建設成本的2倍左右。 

此外,動力電池産業是一個高度講究規模經濟的産業。規模,可以有效攤銷高昂的研發費用、龐大的Capex資本開支,以及在與上遊的議價中處于有利的市場地位。 

“大塊頭”的從業者,一方面,在爭奪客戶的過程中,更有能力發起價格戰。另一方面,在上遊的供應鏈上可以脅迫供應商打壓競品。 

新能源汽車市場的下挫,在此時此刻,也加劇了動力電池産業鏈條的經營困局。 

受新能源補貼政策大幅退坡影響,從2019年7月起,中國新能源汽車銷量已經連續4個月同比下滑。 

 

受此影響,根據真锂研究的數據,2019年10月份,中國動力電池整體出貨量僅爲4.09GWh,同比下跌了33.19%。 

比克的大客戶——衆泰汽車,就是在燃油車和電動車市場的雙重衰退中,經營狀況惡化,難以支付6.2億元應付賬款,拖累了比克。 

不僅是比克,車市的下滑將在整個動力電池産業掀起腥風血雨,這條供應鏈上的大多數經營者,將會遭遇營業額斷崖式下跌、應收賬款逾期、降價等諸多挑戰,大幅虧損和現金流斷裂,將會是經營狀況惡化的直接表現。 

在市場低谷的時候進入,對于魏建軍的蜂巢能源科技而言,也將帶來額外的挑戰。 

當然了,甯德時代依然會利用強勢市場地位,盡可能多地鎖定客戶和市場份額,盡量維持優勢市場地位。 

此外,不斷地提升動力電池的性能,也是甯德時代的基本競爭策略。必要的時候,價格戰也許也會是一種策略。 

這些都將會持續不斷提擡高動力電池業務的進入門檻。這麽做的結果,會讓很多實力不濟的市場參與者被淘汰出局。 

 

蜂巢能源的機會在哪裏呢? 

首先,盡管現階段中國新能源汽車市場還在持續下挫中,但絕大多數的産業核心決策者,都不會懷疑電動化是整個汽車産業的未來。 

2019年11月15日,大衆汽車集團監事會通過決議,將在未來5年,大幅度追加對汽車科技産業的投入。在一年之前,該公司計劃在2019年-2023年的5年時間裏,投資440億歐元,發展電動車、智能駕駛、數字化和共享出行。調整之後的數字是,從2020年-2024年,將投資600億歐元。電動化的投入,從300億歐元增加到330億歐元。 

2019年10月15日,現代汽車集團宣布,將在未來5年,斥資350億美元,發力電動化和智能駕駛業務。 

在此之前,包括豐田、寶馬、戴姆勒等傳統汽車巨頭,均已經決定大幅度提升了推出電動車産品的速度和力度。 

電動化的未來,由以下幾點決定: 

1、整個電動化供應鏈的性能大幅度提升,成本快速下降。以2019下半年推出的車型爲例,Pack能量密度有的已經達到了180Wh/kg,綜合續航裏程已經比較輕松就可以做到500km,有的甚至可以做到600km。 

當然,度電成本還不理想。 

2、越來越嚴苛的排放法規,使得燃油車不得不向電動化轉型。尤其是中國的“雙積分政策”和歐洲2030年階段嚴厲的碳排放減排目標,迫使傳統車企面對現實,做出了高速向電動化轉型的抉擇。 

3、特斯拉的成功,也使得傳統車企不得不跟進研發智能電動車産品。 

在2025年左右,如果電動車銷量的滲透率爲25%,約爲2500萬輛,則對動力電池的需求將會達到1250GWh。 

2018年,根據高工锂電的數據,全球動力電池的裝機量僅爲106GWh,這裏顯然有著巨大的市場增長空間。 

其次,在可預計的將來,全球電動車市場優質動力電池供給不足的狀況,還將會持續存在。 

在中國市場,超過50%的動力電池供應來自于甯德時代,這樣的局面,對于任何一家車企而言,都是非常恐怖的。 

这就意味着,在电动车最核心的零部件的供应上,车企基本上没有靠谱的Plan B可供选择。这将导致,车企在采购动力电池事项上,毫无议价权,且在供应安全上,都难以保障。 

甯德時代3季度財報顯示,該公司在Q3實現銷售收入125.92億元,但預收款達到了令人震驚的72.12億元,預收款占營業額的比例爲57.3%。我們可以理解爲,在整個車市環境下滑,大部分供應商都飽受OEMs拖款困擾的時候,“甲方們”57.3%的采購,都需要預付貨款。 

這樣的局面,是不可持續的。 

任何一家車企,都會竭盡所能地培養替代供應商。這也是爲何,像豐田這樣的巨頭願意與比亞迪合作,采購對方的電池。 

最後,動力電池産業的技術叠代還在高速推進,這同樣是新進入者的機會。 

對于整個動力電池産業而言,現階段量産版電芯的能量密度才達到260Wh/kg,度電成本還將近1000元。 

如果電動車要對燃油車實現徹底的替代,則能量密度需要達到400Wh/kg,度電成本需要降低到600元以內。 

這就導致,整個動力電池産業,在技術路線、制程兩大核心方面,都還有很大提升的空間。 

尤其是制程,傳統的強勢動力電池制造商,由于在傳統制程技術上投入巨大,將會影響其更新工藝和設備的決心和速度。 

當然了,動力電池技術路線的更叠,也將會比較徹底地影響供應鏈體系,以及制程技術,這也是新進入者的巨大的機會。 

在這樣的背景下,蜂巢能源擁有兩大可能的突破點: 

1、通過在研發和制造上加大投入強度,打造靠譜的産品,成爲車企的替代供應商。 

2、將當下的創新制程與固態電池技術路線相結合,攻擊競爭對手難以快速更新制程的劣勢,實現超越。 

 

 

對于魏建軍的蜂巢能源而言,第一重要的,是打造出可靠的動力電池産品。 

這是他們進入動力電池世界的“入場券”。 

動力電池産品的制造,和芯片非常像,研發和制程都是極端重要的。 

在研發環節,魏建軍除了延攬最好的專家之外,再給他們配置最好的試驗設備,以提高研發效率。

 在驗證環節,通過大幅度增加驗證設備,降低研發周期。這是他在保定蜂巢能源科技研發中心做的事情。 


(图:蜂巢能源保定研发中心的电性能实验中心 )

制程是另外一條重要的腿。 

饒忠儒認爲,國內動力電池在化學體系、材料的應用上,區別不大,但不同的動力電池制造商拿出的産品,在性能、可靠性和穩定性上千差萬別,主要的原因還是在制程上。 

饒忠儒說,近些年來,中國車用動力電池的問題此起彼伏,最重要的原因在于,中國動力電池的制程是在消費電池制程的基礎上升級過來的。 

消費電池和車規級動力電池,對失效率的要求,差別太大了。 

比如,一台筆記本電腦,裏面會有12顆電池,4串3並,每顆電池容量爲2.3Ah-3.2Ah;而一台純電汽車,單電芯的容量達到100Ah,通常情況下,一個Pack需要100個電芯。 

從這個角度而言,一台汽車的失效率,是一台筆記本電腦的200倍。如果一台筆記本電腦的失效率是萬分之一的話,放到汽車上,就會放到2%。這就意味著,制造商每賣出100台汽車,就有2台車是需要召回的。這對于任何一個汽車制造商而言,都是不可接受的。 

這就使得車規級動力電池制造工廠,在制程管控能力上,缺陷率的控制上,至少要從傳統的4sigma,提升到6sigma。 

饒忠儒認爲,對于一個動力電池制造工廠,6sigma的缺陷率,僅僅是及格線水平,≤3.4PPM的水平,也意味著每交付一萬輛汽車時,會有3.4輛召回的概率。 

常州蜂巢能源的動力電池制造工廠,在饒忠儒看來,是一個真正意義上的車規級動力電池工廠。 

他認爲,動力電池制造的水平,除了缺陷率控制之外,一致性和穩定性是核心的考核指標。要讓每一顆電芯,在出廠的時候,都能夠如實、一致地達到設計要求,並保持性能的穩定性。 

饒忠儒從環境控制、毛刺控制、金屬異物檢出率、電池自放電水平檢出率、制程追溯系統和全過程的SPC控制等幾個方面,闡述了一個合格的車規級動力電池制造工廠與傳統電池制造工廠的區別。 

以環境控制爲例,每立方英尺的粉塵數量是動力電池制造時的一個核心控制指標,非車規級的粉塵控制標准是每立方英尺10萬顆,車規級至少需要降低一個數量級,只允許1萬顆,在一些核心的制程中,粉塵數量甚至要控制到1千顆級別。 

毫無疑問,這樣的空間必須是封閉的,人員、設備、材料的進出,需要嚴格的規定和要求。 

以工作人員進入作業區爲例,非車規級電池工廠的人員只需要經過一次更衣,但進入車規級工廠,至少需要經過兩次更衣,才能獲准被進入。 

在毛刺的控制上,饒忠儒指出,友商的毛刺控制是≤7μm的水平,僅僅是要求不刺穿隔膜的一半即可。但他認爲,動力電池在大電流充放電過程中,隔膜的損傷,往往是自放電的罪魁禍首。車規級制程的要求是,不允許毛刺對隔膜造成任何損傷。


在金屬異物的檢測上,傳統工廠只使用一次HIPOT(電壓擊穿)測試,它的問題在于,難以檢測出小于100μm的金屬異物,且不能探測到銅金屬異物。蜂巢能源使用兩次HIPOT檢測,加上AI特征辨識法,能夠檢測到75μm的金屬異物和銅金屬異物,異物檢出率大幅度提升了50%。 

在過程追溯系統上,傳統電池工廠的MES系統,只檢測了1500個信息采集因子。蜂巢能源,對人、機、料、法、環、測、時七個維度的2500個因子進行信息采集,可追溯到單電芯在每個制程的過程數據。 

另外一個令饒忠儒感到驕傲的是,AI能力在制程管控中的應用。 

蜂巢能源常州工廠,在三個維度上應用AI能力。 

第一個維度,是在單工位維度的檢測。比如,利用AI視覺,結合後台的數據庫,對所有的尺寸進行100%的檢測,確保制造公差在可控範圍內;此外,還包括焊點的檢測和甄別等。 

第二個維度,是跨制程領域的應用。比如,當一個電芯在進行HIPOT測試時失效,類神經網絡(Nuro-Network)就會針對這個電芯,對所有制程的所有參數進行定位,來快速定位失效的原因,並給出優化和調整的建議。 

第三个维度,将MES上的数据当成一个库,在库上建立一些Model(即Knowledge Database),这些Model就已经可以做一些决策支持了;这些Model是基于原来的专家系统,这些专家系统,通过Model来link MES系统的数据,帮助你做出决策,哪些设备该维护了,哪些参数该调整了。 

这个架构,可以帮助专家降低寻找最佳化参数的时间。饶忠儒认为,一开始,他们的AI系统不会特别准确,还是需要专家,但经过不断的数据积累和Deep Learning,系统会越来越可靠,于是工厂就变成了Smart Factory(智慧工厂)。 

這個智慧工廠系統,另外一個重大的作用是,當在歐洲、美國等地方制造新工廠時,因爲當地沒有這方面的人才儲備,可以迅速地將制造體系複制過去。 

饒忠儒說,這也是爲何,他們的MES系統需要2500信息采集點。 

饒忠儒告訴我,他們的第一批産品的B樣,分別送給了一家歐洲車企和一家造車新勢力做驗證,在與其他兩個競爭對手的PK中,産品性能與可靠性處于領先位置。 

“量産的産品,産品品質將會更好。”饒忠儒補充道。 

巧合的是,我們在保定蜂巢研發中心和常州蜂巢能源制造工廠參觀時,均遇到了那撥歐洲客戶。 

秒速赛车稳定计划電動車,以及秒速赛车稳定计划和寶馬合資的光束汽車,會成爲蜂巢能源的基石客戶。 

蜂巢能源的第一批産品,將是三元811體系,能量密度約爲260Wh/kg,方形,采用疊片工藝。 

據饒忠儒透露,蜂巢能源此前引發比較多關注的“四元電池”和“無钴電池”,在2020年底或2021年初,基本上有希望實現量産。 

“四元”主要面向國內,“無钴”面向歐洲。都將會在蜂巢常州工廠生産。 

 

如果仅仅是这样,蜂巢能源恐怕只能是一个动力电池市场的Plan B。 

魏建軍,還有更大的期待。 

爲此,蜂巢能源還有另外一套破局的打法,那就是固態電池技術路線和高速疊片工藝相結合的競爭策略。 

在保定蜂巢能源的研發中心,還有一個占地面積達3000平米的固態電池研發中心。 

在這裏,將進行固態電解質、锂金屬與富锂負極、電解質/電極界面研究和固態電池工藝四個方面的技術研發。 

這支秘密部隊的研發目標,是要在2023年,實現能量密度爲350Wh/kg的固態電池的量産。 

當然了,在全球範圍之內研發固態電池的,不僅是蜂巢能源。 

蜂巢能源做固態電池的優勢是,疊片工藝。 

坦率地說,蜂巢能源第一期産線的疊片工藝,效率只能達到0.6s/pcs(一片0.6s),生産率低于傳統的卷繞工藝。 

這是蜂巢在初期需要忍受的效率損失。 

當然了,疊片工藝的長遠優勢,異常明顯。一方面,疊片工藝的技術升級成本相對比較低;另一方面,未來高功率的固態電池的制造,只能采用疊片工藝。 

目前固態電池有潛力的電解質,硫化物、氧化物都屬于無機電解質,無機物電解質膜較脆容易斷裂,所以疊片工藝是更適合的方向。 


 (圖:蜂巢能源常州工廠的高速疊片車間)

疊片工藝的另外一個在産品上的優勢是,阻抗比較低,熱分散性好,卷芯形變量很小。這會使得生産出來的電芯産品,在穩定性上優于競品。 

當然了,現階段動力電池産線的産能瓶頸主要還是塗布機的效率。 

以蜂巢常州工廠爲例,兩台塗布機的年産能爲6.3GWh,一期因爲疊片工藝的限制,産能只能做到4GWh。 

但是,據饒忠儒介紹,該公司與韓國供應商聯合研發的下一代疊片機將會在2020年中即可投産,這一代疊片機的效率將會提升0.45s/pcs,這就意味著生産效率提升了25%,或者說設備投資降低25%,可節省將近1億元投資。 

鑒于蜂巢工廠二期在2021年1月投産,那時候就可以用到第二代疊片機。這也是爲何,彼時的産能將可以達到8GWh的核心原因。 

此外,饒忠儒透露,他們正在與供應商在聯合開發第三代疊片機,屆時效率將會達到0.25s每片,意味著效率再度提升44%。 

這個時候,意味著疊片工藝的制造效率,將超越卷繞工藝。 

對于甯德時代,或者其他使用卷繞主要工藝的電芯制造商,屆時要向固態電池技術方向升級時,將會遭遇兩大核心挑戰。 

1、需要對現有的制程,進行比較大幅度改造和升級。改造成本將會是一個天文數字。 

2、在疊片工藝上沒有積累,在生産效率上處于劣勢。 

當然了,據饒忠儒透露,無論是甯德時代、AESC、LG和三星,他們的産品工藝的Roadmap,到2025年時,全部都會轉成疊片。 

從這個層面上看,魏建軍的蜂巢能源,將會在制程設備和工藝上,保持一定的領先優勢。 

在保定,蜂巢能源有一個專門的設備研發部門,未來會是一個公司。 

 

總結

2019年下半年到2020年上半年,中國新能源汽車市場會是慘淡的。 

在這個時間段中,整個動力電池的供應鏈,將會飽受因市場衰退而産生的陣痛。 

在激烈的競爭中,一些體系能力差的選手,將會被淘汰出市場,供應鏈的上下遊,將會以更快的速度實現整合。 

與此同時,像蜂巢能源這樣的“新勢力”也將會殺入到市場。 

動力電池産業,將會拉開一個新的競爭時代,從草莽的春秋進入到戰國時代。 

在這個時代,每一個參與者,都具備了很強的體系能力,能夠提供優質的産品,在保證安全性、性價比的前提下,高效地推進技術叠代。

這是一種高質量的競爭。也只有這種競爭,才會在真正意義上,促進電動化時代的到來。 

蜂巢能源的進入,僅僅是一個開始,是一個動力電池産業變局的開始。


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