中国新能源汽车2022年全景报告(3):电池产业托底与技术路线统一

在前面几章我们完成对2022年新能源汽车全球市场1000万辆、中国市场520万辆的销量预期,并对中国市场的520万辆预期进行细化拆解后,今天我们再来聊聊对新能源汽车更底层的支撑——动力电池产业的供给形势,以及新能源技术路线的分化与统一。

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五、动力电池产业支撑

深度解析了新能源汽车市场的局面之后,我们可以把目光转到上游产业,来看看在500-600万辆规模下动力电池的供应需求,这样可以更好判断中国、乃至全球的新能源车销售总量。

1、2021年中国动力电池产业概况

按照相关数据统计,2021年全球动力电池装机量达到296.8GWh,同比增长102.2%。这其中,全球前十的动力电池供应商,中国就占据了六席,份额总计接近48.6%,相当于全球动力电池的半壁江山都是中国企业的。

其中,宁德时代提供了最大份额的动力电池供应,达到了96.7GWh,份额占到32.5%。之后则是比亚迪,提供了26GWh的装车量,并且这些量都只供给自家车型,也能够看出比亚迪销量的走势。全球前十中的后四位也都是中国企业,供应量从8GWh到3GWh不等,中航锂电(也就是中创新航)和国轩高科对很多电动车企业来说都是主要备份供应商,而蜂巢能源则主要依托于长城汽车。

与此同时,需要关注到的是,中国六家动力电池企业排名全球前十,只是因为这个排行榜仅有十个位置,而其实往后的几家,依然是中国电池企业。

在中国市场的动力电池装车量方面,亿纬锂能、塔菲尔新能源的电池装车量和蜂巢能源都相差无几,尤其是亿纬锂能作为东风、宝马、小鹏等车企的供应商上量很快。其余几家上榜电池企业的装机量都是2GWh以上,它们是中国新能源产业真正的底层支撑。

从总量来看,2021年国内动力电池产量累计219.7GWh,而我国动力电池装车量累计154.5GWh——如果换算成大家更能够理解的单位数字,那就是1.55亿度容量的电池组。其中,以宏光MINIEV(配置|询价)、比亚迪和特斯拉为主力,磷酸铁锂电池在去年迎来了装车量的大幅上涨,累计79.8GWh,占总装车量51.7%,同比累计增长227.4%。之前一直被视作主流路线的三元锂电池累计74.3GWh,占总装车量48.1%。

这也说明在新兴产业的技术路线发展过程中,很多事物并非一成不变,先发因素和惯有理念并不一定是“赢者通吃”,可能因为某个外部因素就改变了市场观念和走势——磷酸铁锂电池的突然放量是以比亚迪推出刀片电池为关键节点——再叠加原有的优势,迅速追赶上来。

与此同时,通过动力电池总量可以推算出,2021年中国新能源车单车平均装车电量在45kWh左右,同比增长大概2.7%;如果仅仅看纯电动乘用车,那么平均带电量在50kWh左右。尽管2022年PHEV销量增大有可能拉低单车平均带电量,但是同样长续航纯电车型的普及也会抵消一部分,因此可以预测2022年单车平均带电量变化不会太大。

2、2022年中国电池产能供应分析

那么如果以2022年中国新能源车销量550万辆这个预测中间数来做测算,那2022年国内的动力电池需求在255GWh左右。按照全球1000万辆、中国车企提供50%的动力电池来测算,全球大致需要457GWh动力电池进行装车。

接下来的问题是,全球到底有没有这么多的动力电池产能来支持千万辆级别的需求呢?

目前能够收集到的信息是,宁德时代预计2021年底产能超200GWh、2022年底有望超400GWh、2025年产能有望超700GWh。这其中包含了储能电池的需求,而宁德时代内部预计2022年的动力电池相比2021年的130GWh将翻一倍,也就是260GWh。

当然,这也是之前宁德时代回复投资者的预估量,实际上因为疫情导致整个供应链的短缺,真实的动力电池供应量并没有这么乐观。东吴证券预测的宁德时代2022年整体供应量为300GWh左右,扣除储能需求也比较紧张。

有投资者对比亚迪的电池产能进行预估:“据测算2021年比亚迪动力电池结构如下——外供4.55GWh+储能5GWh+自用约28GWh。预计2022年将会是弗迪电池外供的大年,具体动力电池结构估算如下——外供10GWh+储能10GWh+自用约50GWh,合计约70GWh”。可以看到,今年比亚迪的动力电池装车量也就是50GWh左右,外供因为主要是三元锂电池给合资车企,所以整个量也就将满足比亚迪和定点企业的需求。

其余电池供应商尽管都是以翻倍的速度进行产能扩张,但是因为整个碳达峰、碳中和的需求,电池需求是同步增长的。这也使得动力电池供应还是偏紧,对于支撑国内新增的200万辆新能源车规模也好,又或者是全球350万辆的增量也好,都并不充裕。

不过2022年会有一家新的电池供应商出现,那就是特斯拉自己。据说特斯拉将在北美和欧洲的四座超级工厂提供100GWh的4680电池产能,满足130万辆车的产能。一定程度上这可以缓减全球电池产能的紧张局面,而富余产能将分配给更多新进者。

六、新能源技术路线在模糊中统一

2022年新能源汽车市场还有一些技术路线上的看点,包括补电路线、高压平台,以及智能座舱、高阶辅助驾驶等等。

1、补电路线分化

正如前面提到的,即便之前被认为是领先的技术,在技术路线的发展过程中也可能被颠覆,三元锂电池和磷酸铁锂电池的竞争是这样,换电和快充模式也可能发生这样的情况,而激光雷达和视觉识别技术也同样如此。

先来看补电技术路线的调整。虽然目前全球都是以快充路线为基础,但是随着中国新能源补贴给出的“30万元以上车型不补贴、换电车型除外”政策,中国的换电补能也进入了新的发展轨道。

一方面是除了蔚来之外,吉利汽车也加入了换电模式的阵营,以“睿蓝科技”的名义将原有的力帆汽车重整、打包枫叶品牌产品,切入换电市场。而在此之前东风乘用车和奥动新能源也准备联合推出换电产品。

另一方面则是“宁王”宁德时代进入了换电市场,推出了自有换电品牌“EVOGO”。宁德时代通过设计“巧克力电池模块”的方式,利用无线BMS技术,将换电模块从大模块拆分成三个小模块,每个小模块可以支持200公里续航,这样换电更高效。宁德时代的一座换电站可以布置48块电池,最低实现每小时16辆车换电,如果是拆分成小电池模块,那就更多了,效率比蔚来二代换电站的13辆/小时更高。目前宁德时代EVOGO已经和一汽奔腾NAT(配置|询价)车型展开了合作。

可以说,换电补能路线在某种程度上正在发生变化,至于能不能走下去还需要看后面有多少企业跟进,毕竟这涉及到对车辆工程设计的更改。

而在快充补能方面,2022年会成为800V高压平台的元年。目前看来800V高压平台会成为高端车型的一个标志性定义,现在已知的是现代起亚的E-GMP新电动车、小鹏G9、长城沙龙、路特斯Type132等产品会在2022年推出。

800V高压平台带来的优势是,同样电流下,充电功率将比400V平台高一倍,也就意味着充电时间节省一半。这也就有了现在宣传的“充电10分钟、补能200公里”的说法,有些更夸张的说法是“5分钟补电200公里”。

不过800V的技术也不是想象中那么美好,比如350kW的快充可能并不能持续那么长的时间,只是一个峰值功率,而大部分快充可能还是200kW的持续功率。与此同时,充电功率虽然够大,但是电池的本质没有变化,那么超充能够快速补能的部分也就是SOC 30%-80%这个范围,否则对电池的损伤不好估计。

此外则是布局800V快充桩的成本是谁来解决?如果只是求一个象征意义、散点布局,那么用户对800V的感知不强。可是如果完全铺开800V形成闭环生态,这个成本将会非常夸张。

2、电池技术突破口:以形补能

第二个技术路线的选择则是在电池技术上。推动磷酸铁锂与三元锂电池份额发生变化的核心要素就是电池企业通过结构创新,在成包方式上率先做出突破而实现的,也就是比亚迪所定义的“刀片电池”。预计在今年,不同形态的刀片电池会越来越多的出现在电池企业那边,比如蜂巢能源就做出了长刀片、短刀片的进一步突破,在成组方式上更加灵活,推动更多CTP方案的出现。

特斯拉推出的4680电池则更进一步,几乎是把自己积累的圆柱电池BMS技术发挥到更高层次。4680采用了包括全极耳技术、干法电极等创新技术,相对于之前的21700电池是一次巨大的飞跃升级。并且采用4680电芯之后,特斯拉也会引入CTP方案,将4680电池包成组后直接放到中间底盘件。

不过特斯拉之所以独推4680是因为它在这方面拥有极高的专利壁垒,无论是千颗圆柱电池的BMS还是4680的制造工艺,都是别家无法复制的。所以这种独一无二的整个供应链上的控制,类似于苹果的一体化和PC兼容机的竞争,后来在规模效应和兼容性上更高,而前者可以保持足够高的利润率。

至于电池技术本身的发展,全球目前更倡导高镍化,从之前的NCM523将逐渐过渡到NCM622、NCM811、NCA等。2021年国内三元正极材料产量翻倍增长,高镍占比已经提升到40%以上,这对于长续航纯电动车的占比提升更为明显。另外可以注意到的是,合资车企,包括大众、福特都使用NCM811电池,并未受到之前外界担心容易热失控的影响,预计后期会有越来越多的车型使用高镍电池,只有这样才能实现高能量密度。

目前只有宁德时代比较重视除了锂电池之外的技术探索,也就是钠离子电池。目前的问题是钠离子电池的能量密度显著低于磷酸铁锂,更不用说和三元锂电池比较了,循环次数也比磷酸铁锂低一半;但优点是低温放电性能更好,并且成本较磷酸铁锂可以低30%-40%左右。不过宁德时代也预计这将在2023年才能形成基本产业化,并且更多可能用于储能项目上。

另外这两年被业界视作远期解决方案的固态电池也不算迅速,目前都还属于试验研发阶段。业内现有计划是先研发半固态电池、实现300Wh/Kg的目标,然后在2025年实现全固态电池的量产化,并且这个过程中间可能还并不一定顺利。

3、智能座舱进入快速迭代期

最后,智能座舱是下一个亟待更新的技术路线,尤其是在芯片方面。

在2021年主流的车载芯片是820A,但显然已经无法跟上当前智能汽车的需求。2022年将有更多的车型使用高通骁龙8155车载芯片,这相当于是2018年高通855芯片组的车规级芯片。但是8155芯片的问题在于还不能支持5G基带,而要等到8195——也就是手机的865芯片,内置了5G基带——在凯迪拉克LYRIQ的首发。如果要想车载芯片达到目前的水平,也就是骁龙888芯片的水准,那需要等到明年集度首发8295芯片组。

可以看出,智能座舱将进入一个快速迭代的过程,整个新片更迭将以每年一次的速度升级,以追上手机的进度。不过现在对于这些车载芯片最大的问题是它们在产能上可能受到挤压,毕竟逐渐用到7nm、5nm工艺以后,全球的产能都比较紧张。

实际上,如果不是因为华为被限制,在智能车载座舱领域中也应有华为的一席之地。车规级麒麟990A芯片,在技术不输于高通骁龙,可是现在却只能止步于此。

至于为什么智能座舱讨论的都是安卓手机的芯片?答案是目前车载座舱的多媒体控制域还是以Android Auto为主,整个系统的开发和应用都更加方便统一,而驾驶控制域、辅助驾驶系统则不会用到这些芯片。这也就解释了为什么在自动驾驶芯片的传播上都是英伟达的Orin X芯片,但是现在也没有车企知道这些高达几百、上千TOPS的算力在自动驾驶领域的实际使用程度。

文|刘学晓

2022-03-06

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