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三年自研自產(chǎn) 特斯拉掀起動力電池革命

2021-12-20 17:24:45 作者:問答叫獸

如果世界不變,那就改變世界。我不知道這是不是馬斯克的人生格言之一,但他確實(shí)是這樣踐行的。北京時間9月23日凌晨4點(diǎn)30分,特斯拉電池日當(dāng)天,一群極客和特殊愛好者呆在電腦前,等待技術(shù)狂人馬斯克說出改變汽車行業(yè)乃至世界的驚人之言。

可能外界的預(yù)期太高了,電池日沒有引起太大的波瀾,但卻讓特斯拉股價暴跌?;顒蝇F(xiàn)場,馬斯克輕描淡寫,觀眾稀里糊涂。總結(jié)核心信息是:特斯拉要自己建電池廠,自己生產(chǎn)電池;推出新一代電池,更大;自產(chǎn)電池成本可降低56%,續(xù)航里程可提升54%。然而,實(shí)現(xiàn)這一切需要三年時間。

三年后,配備這種電池的電動車價格可降至2.5萬美元。目前馬斯克還沒有給車命名,只是告訴粉絲蛋糕是這樣的,你值得期待。

跨越產(chǎn)能和斷裂成本

馬斯克想做電池的原因很簡單?,F(xiàn)有的電池行業(yè)進(jìn)展太慢,從產(chǎn)能到價格都無法滿足他,嚴(yán)重影響了特斯拉能源革命的進(jìn)程。

他認(rèn)為,特斯拉在技術(shù)水平上領(lǐng)先其他車企一個位置,下一階段的主要任務(wù)是提升規(guī)模和效率。

特斯拉希望實(shí)現(xiàn)太瓦時的產(chǎn)能飛躍。1TWh=1000GWh,這是什么概念?2021年,全球鋰離子動力電池出貨量將達(dá)到116.6GWh,也就是說,特斯拉將實(shí)現(xiàn)全球動力電池產(chǎn)能增長10倍。

此外,動力電池的高價一直是馬斯克的心病。馬斯克希望動力電池的價格能降到100美元/KWh,這樣電動車和燃油車的成本就能持平。

彭博數(shù)據(jù)顯示,2021年全球電動汽車電池成本約為156美元/千瓦時。如果特斯拉能把成本降低56%,直接降低一半以上,就意味著電動車可能比燃油車便宜。

「模型3」

系統(tǒng)革命

為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo),特斯拉拆解了五個部分。它涉及電池單體設(shè)計(jì)、正負(fù)極材料、生產(chǎn)工藝和車輛制造的改進(jìn)。具體來說:

680無極耳電池:大尺寸提升動力電池能量密度,無極耳設(shè)計(jì)降低電池發(fā)熱量,解決高能量密度電芯散熱問題,提升充放電峰值功率。新電池的能量和功率是過去的5倍,是過去的6倍,成本降低了14%,續(xù)航里程增加了16%。

【4680無極耳電池】

硅負(fù)極材料:選用硅原料,對電池單體正極進(jìn)行再開發(fā),加入彈性離子聚合物涂層,穩(wěn)定硅的表面結(jié)構(gòu),提高電池單體的穩(wěn)定性和安全性。續(xù)航里程提高20%,成本降低5%。

高鎳陰極材料:特斯拉開發(fā)了一種不含鈷的高鎳陰極材料,最大限度地提高鎳含量,同時采用了新的涂層和摻雜劑,使陰極成本降低了15%。

電池生產(chǎn)工藝:全新4680無極電芯不需要安裝焊接電極耳,制造工藝更簡單,零件更少。擁有上一條生產(chǎn)線7倍的產(chǎn)能,可以顯著提高生產(chǎn)效率,同時每千瓦時產(chǎn)能投資成本降低75%。

整車制造:特斯拉開發(fā)了全新的車身結(jié)構(gòu),將電池包設(shè)計(jì)成車身結(jié)構(gòu),將電池包與車身前后部分融為一體。這種結(jié)構(gòu)給車身帶來了更高的強(qiáng)度,車輛的重量分布更靠近中心,帶來了更靈活的操控性。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì),特斯拉專門研發(fā)了合金材料來強(qiáng)化車身強(qiáng)度。這種車身結(jié)構(gòu)將使續(xù)航里程增加14%,整個結(jié)構(gòu)重量減輕10%,減少370個零件。

《車身結(jié)構(gòu)改造》

做這個需要多長時間?特斯拉的回答是,“形成上述優(yōu)勢需要18個月左右,全面實(shí)現(xiàn)需要3年左右”。

在以上五個環(huán)節(jié)中,除了特斯拉擅長的整車制造部分,電池技術(shù)、電池材料、生產(chǎn)工藝?yán)碚撋隙疾皇翘厮估瞄L的。電池改進(jìn)的技術(shù)和人才來自哪里?

趨勢清晰,落地模糊

梳理一下特斯拉過去的投資,電池的技術(shù)支持可能來自三個重點(diǎn)投資:專門從事電池材料研究的杰夫·達(dá)恩研究集團(tuán)、電池技術(shù)公司麥克斯韋和電池制造設(shè)備公司希巴爾。這三家機(jī)構(gòu)和企業(yè)的技術(shù)背景分別對應(yīng)電池材料的研究、電池技術(shù)的提升和生產(chǎn)工藝的提升。

杰夫·戴恩被認(rèn)為是三元材料技術(shù)的先驅(qū)和發(fā)明者。2021年,馬斯克選擇資助杰夫·戴恩的團(tuán)隊(duì),希望能為特斯拉研發(fā)出壽命更長、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。

麥克斯韋的核心技術(shù)在于干電極技術(shù)和超級電容技術(shù)。2021年5月,特斯拉以2.18億美元收購電池技術(shù)公司Maxwell。

在電池日,特斯拉聲稱改進(jìn)后的電池技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)效率,部分效果是由干電極技術(shù)帶來的。與傳統(tǒng)的濕電極工藝相比,干電極的制造工藝不需要溶劑干燥步驟,降低了生產(chǎn)成本和時間成本。同時,這種工藝可以制備更厚的電極,在一定程度上提高電池的能量密度。

2021年10月,媒體披露了收購特斯拉Hibar的消息。特斯拉追求動力電池全生命周期的成本降低,生產(chǎn)也是非常重要的一環(huán)。通過生產(chǎn)設(shè)備的改造,可以進(jìn)一步降低投資成本,提高生產(chǎn)效率。

“特斯拉建造的電池生產(chǎn)線”

電池技術(shù)收購布局結(jié)合自身整車制造經(jīng)驗(yàn),特斯拉的目標(biāo)在邏輯上是合理的。然而,這個看似振奮人心的消息并沒有被粉絲和投資者買賬,尤其是動力電池行業(yè)的粉絲和投資者。

問題的核心是馬斯克對電池技術(shù)改進(jìn)的具體方案含糊其辭,只是籠統(tǒng)地談了一些想法,沒有提到什么是創(chuàng)新技術(shù)。幾乎所有的電池公司都關(guān)注這些技術(shù)趨勢。而且從前瞻技術(shù)到大規(guī)模量產(chǎn),還涉及到產(chǎn)品控制,如何保證一致性和良率,馬斯克無話可說。沒有能落地的細(xì)節(jié),在業(yè)內(nèi)人士眼里,都是“畫餅”。

事實(shí)上,設(shè)定激進(jìn)的目標(biāo)一直是馬斯克的工作風(fēng)格。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn),馬斯克的Flag大部分都會“跳水”,無法如期實(shí)現(xiàn),但最后都實(shí)現(xiàn)了,可見馬斯克對趨勢有洞察。總之,特斯拉的電池革命任重道遠(yuǎn),一旦實(shí)現(xiàn),無疑將重塑動力電池市場格局。

攪動市場,重塑格局。

目前動力電池行業(yè)的參與者主要集中在中國、日本和韓國,而歐美并沒有強(qiáng)勢的參與者。全球動力電池行業(yè)在中日韓呈現(xiàn)三足鼎立格局,行業(yè)競爭格局初步形成。中日韓各大企業(yè)各有優(yōu)勢。特斯拉會打破這種模式嗎?

答案很有可能。作為全球銷量最高的新能源汽車公司,如果特斯拉在自主研發(fā)、自產(chǎn)電池方面取得成功,不僅會攪動動力電池市場。如果特斯拉的電池成本與汽車銷量形成正向互動,整個新能源汽車市場的格局可能會被改寫。

據(jù)SNE研究統(tǒng)計(jì),2021年上半年,全球十大動力電池公司裝機(jī)容量為40GWh,占全球動力電池裝機(jī)容量的94%,市場集中度進(jìn)一步提升,其中排名前三的公司為LG Chem、當(dāng)代安普瑞科技有限公司、松下。

有趣的是,全球排名前三的電池公司都是特斯拉目前的電池供應(yīng)商。這不是巧合。能夠躋身前三,一定程度上得益于特斯拉的銷量。

從產(chǎn)品本身來看,動力電池正在經(jīng)歷技術(shù)瓶頸期,所有電池公司都在圍繞安全、性能、成本尋找平衡點(diǎn)。對于前瞻性技術(shù),電池公司也在研究和布局,但還沒有革命性的突破。

比如當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司CTP和比亞迪刀片電池,蜂窩疊層電池,這些突破主要停留在改進(jìn)生產(chǎn)工藝層面,并沒有從根本上改變動力電池的性能。至于電池性能的技術(shù)創(chuàng)新:固態(tài)電池、鋰硫電池和鋰空氣體電池,大部分研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段。

特斯拉也沒能處理好這些核心技術(shù),否則,電池日也不會這么“無聊”。在沒有技術(shù)突破的情況下,特斯拉打算用系統(tǒng)革命來提高效率、降低成本,這正是馬斯克擅長的。

特斯拉公開炫耀查成交價|參配|優(yōu)惠政策)自己的肌肉,這無疑是對動力電池公司的一聲警鐘。如果馬斯克吹的牛再次成真,電池公司的護(hù)城河是什么?在想清楚這個問題之前,肯定有很多人睡不安穩(wěn)。

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