用誰的電池？車企要自己掌控

文 / 齊策

最近一段時間，業內分歧最大的固態電池，貌似又向實用化邁了一步。

近日，三星SDI建了全球第一條全固態電池試驗線。LG、SKI則落后一點，都在開發階段。韓企的目標，都是2030年開始量產。

固態電池彎道超車？

跨國車企不約而同，都將固態電池視為電動技術的“拯救者”。福特、奔馳、寶馬、豐田、本田、日產都制定了固態電池裝車之后的商業規劃，并不遺余力地支持供應商開發。

今年4月，日產還聲稱要親自下場，建立固態實驗室，2024年在橫濱設立生產線，2028年實現正式裝車。本田則表示，將投資430億日元（約合人民幣21.3億元）建立示范生產線，2024年春季投產。更早喊出2025年固態電池產業化的豐田，仍然堅持目標時間節點。

看上去，跨國車企都希望固態電池能盡快扮演“關鍵第三方”的角色。現在似乎輪到跨國企業希望彎道超車了。

這也是為什么三星比LG要更積極的原因。經過多年競爭后，三元和磷酸鐵鋰（LFP）是當前乘用車很難撼動的兩條主流路線。而三星在三元上競爭不過SKI，遑論LG，LFP業務更是無從追起。

理論上，固態電池因為硫化物或聚合物作介質，安全性更好；石墨硅或者鋰金屬作負極，可增加能密，導熱性好也可以將電池單體做得更大；“雙極電芯”創新，更能提升能密。

但是，在固態電池工程化上，仍然存在技術障礙（主要是材料成本和負極穩定性）。

國內車企其實也有類似計劃，諸如比亞迪、蔚來、北汽新能源、東風汽車、上汽集團、長城汽車等企業，只不過喊得不如外企兇。其中，蔚來愿意用“半固態”作為過渡方案，嘗試上車。

基于同樣的理由，電池業務大廠都對此表示謹慎。寧德時代暗示，不會早于2025年之前，部署小規模試制生產線。

有固態電池布局的，還有弗迪（比亞迪）、孚能科技、蜂巢能源等。它們都和寧德時代一樣，沒有在2025年前商業化部署的意思。

但是二線電池供應商的熱情就比較高漲了，5月28日，國軒高科研究院副院長出來表態說，該公司研發的半固態電池，單體能密達到360Wh/kg，系統能量密度達到260Wh/kg。今年下半年裝車。

而贛鋒鋰業則聲稱，其研發的“二代”固態電池能密達到360Wh/kg。

順便說一句，小規模試驗線、示范線，都算不上商業化部署，只有上了批量，交到普通消費者手里才算。目前還沒有人聲稱，在2025年之前就實現全固態商業化。這證明，雖然態度有差異，但是大家對固態電池的工程實現難度，還是有共識的。

這里面比較有意思的是，主機廠中間，電動業務規模愈小的，愈是喊打喊殺，似乎憋著洗牌重來、一洗當前競爭劣勢。

這種態度差異，透露了一個隱含的關鍵信息：更換電池方案是有高昂成本代價的。

硬勝于軟

電池方案包含兩部分內容，即電化學部分和物理部分。前者指的是用什么正負極和介質，后者則涉及到電池單體用什么封裝模式。

在固態電池上車之前，電化學方案是二選一，三元和LFP。

主機廠產能較小的時候，一般傾向于選其中一種，高性能的選三元，中低端選LFP。但是LFP現在日益侵蝕三元的地盤，以至于有些30萬元的整車，都開始用LFP。大廠則更喜歡兩者都要。

而物理方案則有硬殼和軟殼兩大流派。

硬殼有圓柱和方形，各自又可以分為鋼鋁外殼方案。而軟殼即軟包，也有鋁塑膜和鋼塑膜兩種，但鋼塑膜在動力電池里采用的太少，不討論。

硬殼的好處很明顯，就是成組結構簡單、散熱好，缺點是能密沒有軟包高；軟包則相反，能密高，但機械強度差，成組結構復雜，而且防爆設計不好做。

如今，我國業內方殼占了絕對優勢，大概占了七成半，圓柱占兩成，剩下軟包占半成。

圓柱工藝最簡單，最先采用。當初特斯拉是沒有別的選擇，只能接受數千個電芯組成電池包，所以特斯拉算是被迫點了BMS的算力、管理的“技能樹”。

圓柱改成大圓柱之后，單體數量是降下來了，但一個顯著的缺點就是浪費空間嚴重。就算4680+CTC（無模組）封裝，空間利用率也只有七成，好處就是鼓包、放氣容忍度高。

方殼之所以成了主流，不僅因為機械承壓好、成組方式和散熱都容易設計，號稱“工程師之友”，而且防爆閥很容易安排。

不過，方殼是封裝，里面電芯還分卷繞和疊片。卷繞的疊放方式，好比衛生紙（再壓扁）；疊片則好比面巾紙。卷繞制造設備成本低，但尺寸很難改；疊片則良品率低、生產控制難。

但是，疊片不但可以做很大的極片，還可以改尺寸。到這里，大家就都知道了，長刀短刀什么的，都是疊片工藝。

所以，先開始投的都是卷繞，如今在比亞迪、寧德時代、蜂巢能源的帶動下，疊片上車尚未占據實際優勢，但占了輿論優勢。這幾位名為比武互踩，實則造成一種氛圍，好像不用疊片就落后了一樣。

同時，因為鋼殼太重，大家愈加傾向于鋁殼，然后在底盤上想辦法加強結構強度。順便說一句，“油改電”就不用操這個心了，因為底盤結構動不了。大體而言，“油改電”無法全方位參與當前的電池技術軍備競賽。

而軟包是韓國人喜歡擺弄的技術，所以美國整車企業在本土生產，都是軟包。就連福特電動F150那么大的電池，也用的是雙層軟包。

剛才提到軟包的防爆設計讓工程師抓狂。韓國產業通商資源部的統計，2017年到2021年，47起動力電池起火事故中，軟包占了七成。通用汽車當年大規模召回Bolt，就是LG軟包。國內現在采用軟包電池的主機廠，要么避而不談，要么聲稱有特別安全設計。

相比方殼，軟包還有個要命的缺點，就是單體做不大，不能像方殼疊片那樣隨心所欲地改尺寸。現在方殼疊片都把電芯容量做到300Ah以上了，軟包還卡在100Ah左右，只能通過將大量單體并聯使用，這樣就限制了電池包設計的靈活度。

當然，也有人說國內的鋁塑膜工藝水平不行，產量上不去，限制了軟包路線。這話擱在3年前很有道理，但現在鋁塑膜供應已經沒問題了。不過，已經不可能回到當初那個歷史岔路口。

而軟包的出路也是有的，那就是固態電池適合軟包。這就很容易理解了，為什么美企對固態電池這么積極。只要固態電池上馬，北美大規模建設的包裝生產線，稍加改造就可以繼續勝任。給供應商省了錢，就等于采購價格低，就等于整車成本低。

下一代競爭核心

國內新勢力里面，特斯拉目前是堅定的圓柱派，無論它用三元還是LFP的方案；蔚來是單一的方殼方案；小鵬則是圓柱和方殼并舉。

而北美的新勢力，諸如里維安（Rivian）和Lucid，當前用的都是三星2170圓柱電池。

傳統車企里面，大眾汽車、沃爾沃、斯特蘭蒂斯、奔馳、寶馬、豐田、本田，都用的方殼；而通用汽車、福特、大眾（MEB出臺之前）、沃爾沃（二代電動平臺之前）、斯特蘭蒂斯旗下的克萊斯勒舊部、雷諾、日產、現代起亞，都是軟包方案。

現在德企的心思比較活絡，正謀劃著換坑。寶馬正忙于推出Gen5、Gen6兩個面向未來的電動平臺，自2020年就開始向20多家電池釋放RFI（信息邀請書）。而去年一汽奧迪在升級樣車模組方案，評估了8家供應商多達67版方案。

寶馬的要求很清楚，800V高電壓+200kW快充+后驅/四驅。如果納入固態電池，寶馬出人意料地傾向于大圓柱方案，而非軟包。這與之前所有寶馬旗下的電動車方案，有根本的不同。這就是徹底的跳幫了，而非騎墻。

因為特斯拉在圓柱上成功降本的經驗，珠玉在前，寶馬面對的主要誘惑，也是成本。其實，更大圓柱（4680、4695）是否就意味著更便宜，特斯拉也在摸索。

斯特蘭蒂斯的歐洲業務，也正在尋找低成本的圓柱電池方案，這個時間點是在2025年之后，可能是對中大型電動平臺高昂成本的一種糾偏行動。

而里維安、路虎、奔馳、通用汽車都在考慮大圓柱電池。當然，有的考慮LFP，有的寄希望于固態。而軟包則乏人問津，將來可能更加式微。

下一代電動車的核心競爭力，將是快充、大倍數放電（意味著飆出高性能），而非絕對意義上的大電量。這意味著主機廠對電化學技術發展沒有寄予厚望，只好寄望在物理方案上卷出新高度了。

如今主機廠、電池供應商與市場消費者博弈的結果，讓技術發展的未來愈加清晰。

2025年之前，方殼疊片+無模組技術實用性將占據絕對優勢。而從長遠來看，如果固態電池最終證明用圓柱更優，那么圓柱大概率和方殼分庭抗禮。即便排除固態電池加入的時間線，圓柱+LFP也將擴充地盤，不會像現在這樣被方殼壓一頭。

無論未來走向如何，我們可以看到，主機廠向上游投入、強化自研，并不斷引進新的供應商，同時作出精妙的平衡操作，逐漸把控制電池技術走向的主動權抓到手里。

當前電池供應商出來吆喝現成方案，主機廠只能被動接受、不能換坑的現狀，將成為明日黃花。