一根钢针引爆的电池新战事：比亚迪与宁德时代互怼，谁更安全？

文| AI财经社 宋家婷

编| 张硕

两大巨头的口水战

跳票大王埃隆·马斯克（Elon Musk）的“电池日”还在无限延期中，中国的动力电池商们已经打起来了。

事情起因于3月29日比亚迪发布“刀片电池”时，现场以“针刺测试”来验证电池安全。针刺实验是模拟电池内部短路的测试手段，主要步骤为：通过一根金属针刺穿电池，模拟电池内部发生短路时的电池表现。

比亚迪选取了当下两大主流电池——三元锂电池和磷酸铁锂电池，与刀片电池一起来做了对比针刺测试。

三者对比的结果是，三元锂电池在被针刺穿的瞬间爆炸，剧烈燃烧，表面温度超过500摄氏度，电池表面的鸡蛋被炸飞；磷酸铁锂电池则表现为无明火但有烟，表面温度200-400摄氏度，电池表面的鸡蛋被烤焦；比亚迪“刀片电池”既无明火也无烟，表面温度保持在30-60摄氏度，电池表面的鸡蛋无变化。

比亚迪的意图是，以此来印证“刀片电池”的安全性能。测试公布后并未在当时引发业内异议。

不过两个月后，比亚迪在动力电池领域的老对手——宁德时代，5月11日在2019年度业绩网上说明会上，在面对投资者针对针刺测试的提问时，董事长曾毓群回答称：“电池的安全和电池的滥用测试是两回事，但有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全”。

战争由此引发。当日，比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在微博喊话：“不服？！那也来扎一下吧！针刺是难度最大的，堪比登珠峰！”

宁德时代的回应是十天后接连两段针刺测试视频，并以此证实其三元电池同样未出现明火和高温。不过此举被李云飞打脸称：针刺实验的核心目的就是要让电池短路，但电池没短路，其实针刺实验就已然失败了。

时隔三日后，宁德时代再次发文回应：“从技术上说，电池包层面有更优化的安全解决方案，单体电池针刺测试的实际需求已不复存在。”

对此，专业分析人士以对两家巨头各打五十大板盖棺定论。针对宁德时代，其两次的针刺测试的确并没有模拟出电池内部短路的情况，只是在演示如何防止外部碰撞等不利因素，确有“偷换概念”嫌疑；针对比亚迪，业内则认为，磷酸铁锂和三元电池直接对比不公平，二者各有所长，磷酸铁锂热稳定性好，主打的就是安全性能，三元电池则在能量密度上优于前者。

这场老大和老二战争的背后，实际上也是针对市场份额和客户的抢夺。

2017年宁德时代登上全球动力电池出货量首位后，也打进了欧洲主流汽车制造商的供应链条。2019年，宁德时代第三次拿下全球动力电池出货量冠军，实现“三连冠”。这对于比亚迪来说也形成了不小的压力。

从资本市场来看，宁德时代的表现略胜一筹。5月27日，宁德时代开盘大涨，盘中涨幅超3%，截至当日收盘，宁德时代涨幅收窄至0.98%，股价报收151.5元，总市值达3344亿元。而比亚迪股价高开低走后，最终跌幅1.72%至57.3元。

战争是否就此结束为未可知，不过表面看来，两大电池巨头口水战的导火索是电池安全，但背后的本质是成本与性能的博弈或许更为恰当。

安全、性能还是成本？

这无疑是新能源汽车企业与动力电池制造商的三大终极之问。

对于普通消费者来说，抛开政策强制性推广，能够令其心甘情愿地将传统燃油车更换成新能源汽车，同样取决于——安全、性能以及成本。然而，鱼与熊掌不可兼得。

新能源汽车主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统“三大件”组成。其中，动力电池被称为电动汽车的心脏，主要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成。在这其中正极材料又是动力电池的核心，直接决定了后者的能量密度、循环寿命以及安全性能等关键指标。

动力电池也因此以正极材料命名。截至目前，动力电池的正极材料主要为磷酸铁锂和三元材料——这也正是比亚迪和宁德时代此次论战的焦点。

对于电动汽车来说，续航里程是其核心指标。从技术层面来说，纯电动汽车行驶里程大小依赖于电池电量。理论上，电池容量越大，可以实现的续驶里程越长，但装载的电池体积和重量也越大，同时也意味着增加电动汽车的成本。

因而，在保持电池体积、质量不变的前提下，提升电池能量密度是唯一选择。但是，客观来看，磷酸铁锂在安全性能、循环性能及成本方面具有优势，其缺点则在于导电性不足、能量密度低，续航里程提高有限。

三元材料的理论容量为278mAh/g、实际容量已经达到160mAh/g以上，能量密度是其最大优势，相较于磷酸铁锂提升幅度约为23%-46%。三元电池曾因这一优势自2017年起取代磷酸铁锂的江湖位置。

图表来源：智研咨询

但在大批量应用后，三元电池的安全性较弱、循环寿命欠佳等缺点也逐渐凸显。

受制于材料本身特性提升有限，当前技术水平尚难以突破二者各自弱点。此前，动力电池商们倾向于过改进材料性能来提升动力电池能量密度，在意识到这一点后，转向通过物理方式来提升电池系统能量密度，比如增大电池尺寸、增加电池容量、减轻电池包重量等。

且以口水战的两大巨头为例。实际上，无论是宁德时代去年9月底推出的CTP（Cell To Pack），还是比亚迪今年3月底推出的磷酸铁锂“刀片电池”，本质上都是通过物理方式来提升电池系统能量密度。

以宁德时代CTP技术为例，其主打的是无模组概念——宁德时代将之称为结构创新的一种，具体来说，即是去除电池模组组装环节，由电芯直接组成电池包，这意味着原来组成模块的结构件比如钢梁等省去了，这些结构件的省掉一方面节省了电池包内部空间，另一方面也能够直接节省掉这部分的成本。基于这两点，电池包体积利用率、生产效率以及能量密度达到提升，同时成本下降了。根据宁德时代公开的数据，CTP电池包零部件数量减少40%，体积利用率可提高15%-20%，生产效率可提升50%。

比亚迪“刀片电池”的核心则在于制造工艺的变化。真锂研究创始人墨柯告诉AI财经社，目前方形电池的主流制作方式以卷绕为主，即：“正极极片+隔膜+负极极片”如此循环，最后压实卷起来封装在方形壳体里，再灌注电解液，最后形成卷绕工艺的方形电池。

刀片电池采用的叠片技术，生产方式则是：正极极片放一层隔膜，再放负极极片，接着再放一层隔膜，然后再放正极极片，如此一层一层叠起来，此后同样压实放在一个方形的壳体里面，然后密封灌注电解液，最后形成方形电池。

二者的不同之处在于，卷绕电芯无法完全填满方形壳体，这就使得空间利用率大打折扣。叠片电芯则正好可以将方形壳体四个角空间塞满，这使得叠片电池的能量密度得到提高。

同时墨柯认为，方形叠片电池还有一个优势，“它能够制造出更符合汽车需要的电池”。他解释称，汽车一般轴距为1.5米，比亚迪可自行设定长度的刀片电池其实更适合汽车结构。这样汽车底盘设计也会更而容易。同样，车的空间利用率会更高一点，这样也会提升电池包的能量密度。

与此同时，扁平的电芯因其体表面积大，因而更容易散热。从汽车安全角度讲，当每个电芯都很容易散热的时候，车企当然更欢迎此种电池。

墨柯认为二者并无本质上的区别，只是单从成本角度上讲，宁德时代CTP技术可能是最适合当下。相较而言，比亚迪则可能更倾向“着眼于稍微长远一点的将来”。

原因则在于，宁德时代CTP技术在目前环节既将能量密度提升了，也因去模组结构降低了物料成本，是直接可用的“降本增效”技术。宁德时代也告诉AI财经社，实际上其CTP技术已于2016年应用于商用车领域，去年推出的CTP为三元电池CTP，并搭载于北汽新能源EU系列，就此而言已经过一定的市场验证。

比亚迪刀片电池还存在两大问题有待改进：一是生产较长电芯的极片，从技术上还无法将其前后压实一致，还需要有一个过程。二是相对于卷绕技术，方形叠片的制造效率较差。

效率的高低同时也意味着成本。墨柯认为，方形叠片的工艺接下来要解决的问题，就是如何提高它的制造效率。“当效率提升上去之后，能量密度又有优势，刀片电池的技术能量才会更加显露出来。现在还不一定，我认为它的成本目前相对偏高。”墨柯说。

对于比亚迪来说，好消息是，在2018年中国新能源汽车补贴大幅退坡后，耽于成本忧虑的动力电池厂商也再次将目光转向磷酸铁锂电池上。这意味着，它将领跑磷酸铁锂电池的新风口。

电池去钴化可行吗？

表面上看，比亚迪与宁德时代口水战的背后是动力电池技术路线的选择，实际上也是成本之争的折射。

“降本增效”当然是新能源汽车在补贴退坡后最为关心的问题。根据《中国新能源汽车动力电池产业（2017）》，电池系统占据新能源汽车成本的45%-60%（另有数据认为是30%-45%），动力电池又占据电池驱动系统约75-85%的成本构成。

而“钴”是动力电池正极材料中的关键元素之一。正由于上游市场钴、锂等原材料价格波动较大，导致动力电池成本一直居高不下，这也是电动汽车整体价格难以下探的要因之一。

对于新能源汽车产业链上的大佬们来说，动力电池“去钴化”也成为动力电池未来重要的技术方向。马斯克原本准备在他的“电池日”发布的“无钴电池”，本质上也是降低动力电池成本的解决方案。

同时“去钴化”也是动力电池供应商为了适应补贴政策一个技术考核指标——能量密度的要求。

2016年之前，中国新能源汽车补贴政策规定主要以续航里程为主，但在经过数年验证后，2016年底四部委颁布《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，在产品技术要求上，首次将电池能量密度作为一项参考指标进行补贴。在2017年初至2019年发布的新能源汽车补贴政策中，对纯电动乘用车动力电池的质量能量密度要求从起步的90Wh/kg一路攀升至160Wh/kg，这也成为车企及动力电池厂商竞争追逐的目标。

从技术层面来说，纯电动汽车行驶依赖于电池电量。理论上，电池容量越大，可以实现的续驶里程越长，但装载的电池体积和重量也越大。提升电池能量密度是在保持电池体积、质量不变的前提下提升电池容量的不二法门。

相较于磷酸铁锂能量密度已经接近向上的天花板，三元正极材料通过摩尔配比的调整，在能量密度上的提升空间巨大。因此，近年来三元电池“高镍低钴”成为行业大趋势，NCM622、NCM811都是相应的产物。

同时，根据《中国新能源汽车动力电池产业发展报告（2019）》，采用高镍材料后，电池综合成本下降幅度最高可达8%以上。

图/视觉中国

在上述两大背景下，“高镍低钴”成为汽车制造商与动力电池厂商共同竞逐的目标。包括松下、LG以及宁德时代等主流动力电池企业，都已经将低钴及无钴化电池作为下一代动力电池的研发方向。2018年夏天，松下汽车电池部门负责人田村坚曾公开表示，将研发无钴车用级电池，最终目标是实现无钴化。

但实际上，无钴真的可行吗？

在三元正极材料中，镍的作用是减小层间距，从而提升能量密度。但镍的含量过多，则会降低电池的循环性能和倍率性能。钴的作用则恰恰在于，稳定层状结构并抑制阳离子混排，提高电子导电性和循环性能。

简而言之，高镍低钴有助于提高动力电池能量密度，但同时降低了电池的稳定性，从而容易引发电池安全问题。

汽车业界曾为此激烈讨论。此前基准矿物情报（BMI）分析师也认为，以特斯拉使用的NCA（镍钴铝）三元电池为例，其中钴3%的含量已经非常之低。鉴于技术工程瓶颈，很难再进一步降低成本。

动力电池既要保证高能量密度，又要完全无钴，除非另起炉灶。这也是马斯克“电池日”带给人们的最大猜想。

不过包括浙商证券在内的多家券商认为，特斯拉的电池新方案仍旧是基于锂离子电池现有体系上的生产技术优化，尚未改变电池材料体系。

值得注意的是，在特斯拉尚未突破的这一关键领域，国内电池厂商则也在跃跃欲试。5月11日的2019年度业绩网上说明会上，针对投资者关于“无钴”电池，宁德时代董事长曾毓群透露，公司有自己的“无钴”电池技术储备，目前研发进展顺利。

前身是长城汽车动力电池事业部的蜂巢能源，则于5月18日推出其全球首款基于无钴材料的电芯产品NMx，其作用原理是：在NCM体系基础上掺杂Mx，Mx掺杂会使一次颗粒之间的边界强度增强，因此会减少在有害的相转变过程中微隙的形成。其循环性能优于NCM811材料，同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点。最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。

蜂巢能源官方称其无钴材料成本可以降低5%-15%，相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%，且可令材料不受战略资源影响。这一产品也被称作四元材料电池，计划于2021年量产。

四元材料的另一体系仍未脱钴，来自于通用汽车联合LG开发的NCMA（镍锰钴铝）电池，通用汽车在3月份的EV Day上发布了这一消息，并称，应用这一技术的电池包容量续航里程可达到为400英里（约650公里）或更多。

动力电池的未来

与电池成本、性能、安全之争相对应的，是动力电池控制权的争夺。

实际上，从全球市场来看，在新能源汽车市场发展早期，更为活跃的是动力电池供应商。中日韩三国的电池供应商——包括松下、LG、三星SDI以及后起之秀宁德时代等皆于过去数年驰名于世，并广为人知。

不过，自全球新能源汽车市场迈入百万辆大关后，在意识到电动汽车成为未来大势、自身命脉则有可能被捏在动力电池厂商手里时，汽车主机厂们开始坐不住了。

数月前，特斯拉位于加州弗里蒙特工厂的一条秘密生产线被发现。这个被命名为“Roadrunner”的项目，正是马斯克的动力电池自产计划。去年9月，特斯拉就开始招募电池制造方面的技术人员，以及电池设计师、分析师和测试员等相关人员。外界同步曝光的，还有特斯拉与韩国韩华集团签署的制造机器订单。

事实上，早在2016年，特斯拉就与加拿大锂离子电池先驱Jeff Dahn达成了电池研究协议。Dahn将其研究团队从与3M签订的20年研究协议转变为“与特斯拉的新联盟”。去年双方针对一种新型锂离子电池推出几项有趣的专利和论文，这种电池的使用寿命将远远超过目前的技术。

2019年，特斯拉先是以2.35亿美元股票交换收购超级电容器制造商Maxwell，后又收购了加拿大电池制造设备和工程技术公司Hibar。至此，特斯拉自造电池的完整脉络展现出来。

这不由得令人联想到2019年初特斯拉与松下的恩怨。马斯克一直将Model 3初期产能不足归咎于“电池限制”。不仅如此，特斯拉还称2019年4月在上海发生的自燃事故“没有发现系统缺陷”，将起因指向“位于车辆前部的单个电池模组故障”，暗指事故责任方在于电池供应商松下。松下方面也曾对外回应称，特斯拉对供应商生产与管理层面的事插手过多，马斯克甚至一再用电话、邮件轰炸要求降低电池价格。

图/视觉中国

汽车主机厂与供应商的矛盾不是秘密。包括戴姆勒、宝马、雷诺等大汽车制造商们，与其供应商都并非全无摩擦，但公开龃龉却颇为罕见。因此，特斯拉先是将LG乃至宁德时代纳入电池供应商名单，接着被曝光的电池生产线，在某种程度上都被视为对松下权威的挑战。

特斯拉与松下自2009年开始合作，其产品从Roadster、Model S到Model X全部搭载松下电池，并在开发出21700圆柱型电池后将之用于Model 3。可以说，尽管松下此前在特斯拉电池业务上一直没有盈利，但其仍旧是特斯拉的命脉。

一直以来，整车企业在动力电池上主要有三种模式。

一是自主研发，主机厂拥有自己的电池厂，如比亚迪，但其成本与门槛极高，比亚迪比较特殊，其是电池起家，后转做新能源汽车。

二是主机厂与电池厂商合资，如日产早年曾与NEC合资成立AESC，一直为日产聆风供应电池。国内的上汽集团、广汽、东风等车企也分别与宁德时代成立合资公司，通过更紧密的绑定，来保证电池的产能供应。

三是外购电池，这也是当前新能源汽车供应链的主要模式。也因此形成了多个深度捆绑合作联盟，除了特斯拉-松下，还包括通用-LG，现代-LG，丰田-松下等。以大众汽车、宝马等为首的欧洲汽车制造商，则与LG、三星SDI走得较近，但出于成本和供应压力考虑，主机厂并不局限于某一家动力电池商。

汽车主机厂们的审慎不难理解。

尽管全球最大市场——中国自2012年就将纯电动设为新能源汽车主要发展路线，但无论上从实际商业化应用，还是技术发展水平来看，电动汽车的发展方向并不明朗，即便同为纯电动汽车，因技术发展一日千里，在研发上所需投入难以估量。因而对于某一种技术路线的投入，在某种程度上不啻于一场赌博。

以AESC为例，这家由日产与NEC在2009年共同组建的合资公司，主要生产锰酸铁锂电池，该电池以性能稳定著称，搭载该电池的日产聆风十余年间销售出的40万辆车从未发生一起电池事故，AESC也因此扬名，并在2014年、2015年全球动力电池供应商排名中仅次于松下。但其致命缺陷是难以提升的续航里程，在高能量密度、高续航里程的三元电池成为行业主流后，最终被更具成本优势的LG取代，2016年被日产挂牌出售。

不过这两年，无论是从成本考量，还是控制权考量，汽车主机厂又开始重新考虑自建电池生产线。

以大众汽车为例，此前其从松下、三星SDI、LG、SK Innovation以及宁德时代等供应商采购电池。2019年6月，大众宣布与瑞典电池制造商Northvolt合作，双方将从2020年开始在萨尔茨基特建造电芯工厂，预计将在2023至2024年间投产，首期目标产能为16 GWh，计划在未来几年将产能提升至24 GWh。

不久前大众改变主意，将合作计划中的“Northvolt Zwei”电芯合资工厂的建筑和基础设施，改由大众汽车自己建造。同时，大众宣布将投资4.5亿欧元（约合人民币35亿元）建设新的电池工厂。

在中国市场，大众汽车也有自己的考量。今年年初，消息传出其将入股中国动力电池厂商国轩高科。此前，大众汽车从供应商处采购电芯，电池系统由合资公司旗下动力电池公司提供。

业界判断，大众汽车此举源自于其庞大的电动车规划。根据大众汽车集团规划，未来10年大众汽车将向市场推出近70款全新电动汽车，全球交付预计达到2200万辆。据公开报道，现阶段大众汽车电池采购合同金额超过400亿美元（约合人民币2829亿元），这是一笔相当不小的支出。

不过对于主机厂们自造电池，行业仍旧有不同看法。墨柯认为，鉴于电池行业相当高的技术壁垒，车企大规模自产电池可能性不是很大。

“电池要制造出来不难，但是要造出好电池来非常难。没有很深厚的行业的经验知识的积累是生产不出来的，尤其是汽车电池，它对一致性的要求非常高。”墨柯告诉AI财经社，而松下、 LG、三星乃至比亚迪、宁德时代，这些在电池领域里面经营了多少年的专业电池企业，才有可能生产出品质好的电池。

墨柯判断，特斯拉的出发点更倾向于从电动汽车制造商的角度，通过自建一个小型生产线来更加深刻的理解电池。以电池成本为例，通过自建生产线来明白电池的成本有哪些可以降，有哪些降不了，“他就可能会更理解松下，也可能会更好的去跟松下这样的供应商伙伴去谈判”。

在墨柯看来，自建实验性质的生产线，也有助于主机厂参与到一些降低成本的电池技术的开发当中去。

他所指的是自造电芯，而非电池包（Pack）。在他看来，电池包其实是相当于电池的一个完整的部件，而电池芯并不是。同时，电池包是一个电动汽车最核心的零部件，自己开发出来的电池包，与公司其他电机、电控系统才有可能能够配合得更好，由此才有可能形成自己的核心竞争力。

与此同时，电池包也是动力电池中最具利润的部分。墨柯判断，一如钢铁行业的格局，未来动力电池应该属于一种大宗商品，相当于现在的钢铁原料一样，需要电池的企业把电芯买过来，然后设计开发成终端产品需要的电池包，“这一块是赚钱的部分，因为这一块是有一定的技术含量，也有一定的壁垒”。

目前来看，戴姆勒即是走此条路线。早年自产电芯亏损的惨痛经历，令其下定决心：主机厂不必自产电池。戴姆勒坚持投资电芯技术，同时和多家电芯供应商结成供应关系，电池系统均自行研发生产。

无论是哪条路线，在电池供给不足且成本高企的情况下，不管是整车厂还是供应商，当下要解决的都是如何在安全前提下实现降本增效。