在上周的孚能新品发布会上,孚能科技董事长王瑀称:如果说软件定义汽车,那么软包三元将定义下一代动力电池。
支撑王瑀说出这种「豪迈」言论的正是孚能科技最新产品——SPS(Super Pouch Solution)。
下面我用一组官方数据来展现 SPS 的设计能力,大家自行感受:
(资料图片)
体积利用率达到 75%
电池系统部件减少 50%
材料成本降低 33%
充电倍率达到 5C
相比 4680,体积利用率高出 12%、拥有 3 倍循环寿命、导热效率提升 60%
这列数据覆盖了几个关键工艺部分,分别是集成度、充电效率,另外王瑀还特别提到了 SPS 的适配性与成本等,下面我们就来详细了解软包电池领域新玩家 SPS。
大软包的 CTC 方案
提升电池能量密度的方式有两种,一是从化学手段上切入,例如 NCM 配方电池一般是提高 N,即镍的含量,我们常说的高镍电池,就是 N 的占比较高。
另一种是从物理手段切入,即在同等体积 pack 下,提高空间利用率,以此放入更多电芯。再进一步则是 CTP、CTC 方案,将电芯直接集成到车身中。
SPS 正是采用物理方式,在同等 pack 体积下提高利用率。SPS 采用的是液冷板与底盘一体化的设计,半固态的软包电池直接集成与系统底盘,将体积利用率提高到了 75%,同时 CTC 的方案还使得系统零部件减少 50%,材料成本降低了 33%。
这样的体积利用率要优于宁德时代的 72% 与 4680 的 63%,当然「卧式」的软包电池在体积利用率上本身就具备优势。
王瑀还自信地称,凡是供给客户的电池,只要用上了 SPS,容量都能直升 30%。例如现在搭载的三元锂电池续航能力是 800 km,新系统就能做到 1,000 km。
5C 放电倍率
王瑀称现阶段的「焦虑」点并非来自续航里程,而是充电速度。现在的车辆基本能达到 400 公里以上的真实续航,但是充电动辄一个多小时。大多数人开个 400 公里,总会停车休息的。所以,利用一杯咖啡的时间进行补能,是符合用户使用习惯的。
SPS 展示了从 2.4C 到 4C 的充放电倍率,针对不同电池容量、续航里程的车型设计不同的充电倍率。
例如 150 kWh 电池包、续航里程为 1000 km 采用的是 2.4C 充电,十分钟可以补能 40%,即十分钟补能 400 km;
100 kWh 电池包、续航里程为 800 km,采用的是 3C 充电,十分钟可以补能 50%,即实现十分钟补能 400 km;
容量较小的 75 kWh 电池包,续航里程为 600 km,采用的是 4C 倍率,十分钟补能 70%,达 420 km。
大家可能发现了,小电池包反而采用大倍率充电,其实这是一种考虑我国现有充电桩功率的最优解。如果大电池包同样采用高倍率充电,充电桩的功率是无法满足的。
适配性
王瑀称:在保持电池系统底盘尺寸不变的情况下,SPS 卧式电芯通过调整卧式布置的大软包电芯厚度,灵活调节电池系统的底盘高度,即同款底盘、一款电芯就可以适配全系乘用车型。
SPS 卧式电芯厚度能够在 85 mm 到 145 mm之间灵活调节,电池容量涵盖了 80 kWh 到 150 kWh,能够满足从轿车到皮卡的车型覆盖。对于车企来说,这种方案能够缩短研发周期,甚至在不同车型上实现电芯的适配。
除了能够让车企「省钱」,大软包的生产制造也能让孚能减少大量成本。
在制造端,大软包电芯的投产能够大幅降低投资成本和制造流程费用。孚能称 SPS 的制造将设备投资减少 50%、厂房面积减少 60%、制造能耗和费用分别减少 35% 和 30%。
另外,孚能电池还用了近 10 年时间开发和验证了锂电池的直接回收技术,可保留材料的晶体结构再次利用。孚能称材料的回收利用率能够达到 99%,根据美国第三方实验室数据,掺入 25% 直接回收的正极材料之称的电芯与全新征集材料制成的电芯,在性能表现上无明显差异。
另外,SPS 还计划在未来采用其他材料体系进行电芯制造。
具体包括:
2021—23 年推出中镍/高镍电芯,能量密度分别达到 260—180 Wh/kg、270—290 Wh/kg;
2023—27 年推出钠离子电池、同时正极高镍、负极硅碳的电芯能量密度达到 300—400 Wh/kg、低镍富锰体系电芯也在这段时间推出;
2030 年推出固态电池,能量密度达到 400—500 Wh/kg。
安全性
对于高利用率大容量电池来说,电池的液冷和导热也非常重要。
SPS 采用的是液冷板和导热片的复合使用方式,为电芯提供了「双面液冷、三面导热」的设计。
同时,液冷板还能可以作为结构件起到固定和保护的作用。王瑀称,SPS 电池系统的散热效率提升了 4 倍,精准的控温让电池系统循环寿命超过了 3,000 次。同时由于 SPS 具有 6 面防护的能力,配以排气通道的设计和热交换能力,SPS 电池系统能够配备 8 系或更高镍含量的电芯,依然能做到单体电芯的热失控不扩散。
但是是否能做到如宣传的这般安全可靠,还需大量装车进行市场验证后才能下定论。
产能规划
最后则是产能规划,在发布会上,王瑀宣布未来四年孚能科技将规划 150 GWh 产量,其中中国本土规划了 130 GWh。
这 130 GWh 将会在全国四大生产基地完成,赣州大本营生产 46 GWh,与吉利合资工厂能够制造 12 GWh 产量,该工厂即将竣工。另外,江苏镇江、安徽芜湖分别规划了 24 GWh 产量,西南地区规划 16 GWh。
海外方面,孚能科技将在土耳其和德国建厂,共规划 16 GWh 产量。
但是在宣布产能规划后,王瑀又补充说到,产能会根据工厂建设都诸多因素发生变化,还是要以实际能力为准。
国内多家车企都已经在德国建设了海外工厂,日前,蜂巢能源宣布在德国勃兰登堡州建设一座面向欧洲市场的电芯工厂,该工厂将于 2025 投产,计划年产能 16 GWh。早些时候,宁德时代也曾对外透露过其国际化进展,宁德时代将在德国图林根州建设电芯工厂建设资质,首批工厂电芯产量为 8 GWh,第一批电芯在 2022 年年底前进行下线冲刺。
写在最后
孚能科技有着响亮的「江湖名号」——软包电池第一股。孚能科技是国内前十大动力电池生产商中,唯一一家仍然坚持三元软包路线的企业。
根据 2021 年年报显示,孚能实现了 35 亿元营收,同比增长 212.6%,创近 5 年新高。但是公司亏损却进一步扩大,2021 年度孚能科技实现归属于母公司所有者的净利润为 -9.53 亿元,同比下滑 187.83%;归属于母公司所有者的扣除非经常性损益的净利为 -12.63 亿元,同比下滑 132.82%。
市场局势一片大好,但是孚能却增收不增利,甚至出现了走量让利的情况。同时,孚能科技客户较为集中,基本都在为戴姆勒、广汽等 OEM 服务,这对于一家供应商,这是一种有风险的经营模式。
SPS 的发布,能够极大地为孚能潜在客户提振合作信心。另外,SPS 也是孚能科技在未来一段时间内与友商竞争的核心武器,其竞争对手包括了麒麟电池、4680 大圆柱等等,这样的高利用率大密度软包电池,能挽救装机量日益下降的软包电池吗?
Q&A
记者:现在孚能是软包电池的代表性企业,您觉得未来软包领域,可以从方形电池那边抢到多少市场占有率?
王瑀:2015 年之前,中国 90% 以上的市场都是软包,都是 LG、SK,没有方壳。白皮书之后,很多软包电池厂没法继续,孚能也错过了最好的机会。孚能是行业里第一个解决 A0 级车以下续航 300 公里问题,但是我们在知名度、产能上没有及时跟上。软包是我们第一个提出来的,后来全世界都在做,包括 LG 等等,全世界基本都是软包,没有硬壳。
但是从第一性原则分析,什么样的电池可以满足未来汽车的要求?要做到可控,15 年、30 年,一定要保证所有的极片在使用过程当中,一定是非常理想化的放在一起,除了软包其他的保证不了。
软包也有问题,就像一张纸一样,做的过程当中要控制非常难,工艺、设备都没有,需要重新开发。不像圆柱、方形,都是日本人、韩国人做出现成的。九几年开始一直搞这些,产量很快就可以上去。
对于我们搞技术的人,最终还是要找到解决问题的方案,不要走环路,过程当中一定会有很难的情况,我们想办法突破。我们的存在就是找到方向、解决,而不是逃避,或者赚快钱,这就丧失了这么多年我们一天到晚搞研究的价值了。
记者:您此前讲到,未来迈向固态的方向软包电池可能是更合理的方式。但目前软包电池的市场占有率是下滑的,是否可以评价一下目前的市场趋势,包括软包电池的趋势?第二个问题,孚能在科创板是「科创 50」之一,但可以看到作股市当中我们这种类型的企业并不是很「出头」,相对宁德、比亚迪而言还有这样的差距。怎么可以给到投资人信心?
王瑀:对于孚能来说,时间的长河很长、市场很大,现在还是刚刚开始,还是「赛跑」的阶段,还在「填空」,所以到处都是电池公司。我经历过两次淘汰,第一次是在美国,所有电池公司就孚能一家生存下来了,其他很多都是世界 500 强。
第二次是白皮书之后,最后差不多4家公司垄断了市场近 90% 左右的电池量,孚能是其中之一。现在是 9 家公司,市场份额又是 90%,你觉得 9 家能剩多少?所以现在市场还在暴发当中,说这些还为时过早。
最终能生存下来的公司,首先是技术,这是保证,有了技术才有后续一切可能。二是要有一个团队以及非常清晰的战略,使你在赛跑的过程当中找准自己的定位,就像孚能一样。我找准我的定位,你再大的量也淘汰不了我,因为我是「不可缺少的」。在这个过程当中我可以不断地创新、不断地发展、不断地扩张,最终我会找到我的正确定位、市场地位。
投资者要看长线投资,因为投资不是炒股。在这个过程当中,一定要找到价值投资的投资点,这样投资长远来看才能受益。否则可能你现在赚了 10 倍、8 倍,突然一下「归零」都有可能,公司的基本面非常重要。
记者:孚能科技现在还处于亏损状态,按照之前的说法,可能奔驰电动车销量和孚能的业绩影响较大,如何解决盈利的问题?现金流如何改善?
主持人:我们只回答我们这一部分。
王瑀:我们第二季度的报表已经进入到了盈利状态。孚能是专注于做汽车电池的,目前最大的合作伙伴是戴姆勒。戴姆勒的产业化周期比较长,在产业化周期当中你不生产电池就涉及到摊销,这是造成亏损的重要原因。
对于亏损的改善,我们需要提高产能,释放产能,像二季度一样,保证现金流、保证利润,这是可以做到的。
记者:锂电行业,结构创新,圆柱和方形创新较多,软包较少。是不是软包的结构性创新难度更大一些?孚能发布大软包,对软包电子企业会有哪些影响?
孚能的大软包和宁德时代的麒麟电池、比亚迪刀片电池,特斯拉的 4680 这种电池,您如何评价这几种路线之间的优劣?
主持人:今天讲演当中对几种电池类型做了评价。今天有很多数据也是针对 4680 讲的,孚能科技 SPS 的体积利用率高出 12%,这些都是针对 4680 的。
王瑀:软包电池不创新,是因为软包电池先进。第一代软包电池达到续航 300 公里以上,全世界都在用软包电池。现在在能量密度、续航里程方面,大家知道软包电池都是做最长续航里程车,别的做不到。
像 CTP 都是想办法追上软包电池的能量密度,想办法降低成本。过去一款电芯做了七个车型,它七款电芯做七个车型,很累,而且能量密度上不去,逼着进行创新,逼着先把软包追上去,干掉它。但最终我们的大模组还是领先。
对孚能来说,过去 4 年我们没有停,都在寻找下一代的解决方案,SPS 就是 4 年的研究成果。我们的解决方案是从源头到最后,一个整体的解决方案,不是就解决结构设计,是围绕着源头,就像九几年设立软包电池这样的技术路线,从第一性原理分析,我们再重新设立一个技术路线,再引领。不是去和方形电池竞争,而是围绕满足整车厂未来的需求。
孚能永远是在无人区, 3500Wh/kg 这个重点往回想每年做什么、每个阶段做什么?这个阶段就是要推 SPS 来解决这个问题。前一阶段解决续航里程,到最后老百姓不买账。再长的续航里程,充电充不上去也没有用,今天我解决充电时间的问题。
现在能量密度较低,通过将能量密度做得更高,又一次结构创新,又一次解决安全的忧虑问题、充电的时间问题、寿命问题。
刚才也说了,电池是实验室的东西,和使用工况中完全不一样,如何保证电池正常使用?被动式 BMS 怎么能把几百万种工况都分析出来?分析不出来,所以我们要开发 AI-BMS,让它有自驱智能。汽车要「四化」,电池也要「AI 化」,这样才能保证应对每个人不一样的方式。
比如说今天你的车别人开了,他的习惯不一样,踩加速踏板的时间不一样,反馈的电流也不一样,加速不一样,对电池的消耗也不一样。这样的工况条件下,我要分析电池究竟怎么回事,然后马上维护、马上调节,使电池回归到设计的工况条件,让你达到 30 年寿命,达到所有的安全隐患不发生。
讲到创新,之前狼没有来,孚能也在做准备,但并不那么急迫。因为过去几年孚能没有产能,推出来也没有用。今天为什么推出?大量的产能在后续都是上这个东西,因为都准备好了。这样一个产能,投资降低了 50%,零部件减少这么多,性能这么好,对市场的冲击就可想而知了,而孚能要的就是这个效果。