鉅大LARGE | 點擊量:955次 | 2020年10月20日
三年自研自產(chǎn) 特斯拉掀起動力鋰電池革命
假如世界不改變,那就改變世界。不了解這是不是馬斯克的人生格言之一,但他確實是這樣踐行的。北京時間九月二十三日凌晨4點半,特斯拉電池日,一眾極客和特粉守在電腦前,等待著技術狂人馬斯克,說出改變汽車產(chǎn)業(yè)乃至世界的驚人之語。
可能是外界的期待過高,電池日沒有掀起太大浪花,反而讓特斯拉股價大跌?;顒蝇F(xiàn)場,馬斯克講的輕描淡寫,觀眾聽的云里霧里。歸結一下核心的信息就是:特斯拉要自建電池廠、自產(chǎn)電池;推出了新一代電池、個頭更大;自產(chǎn)的電池成本能下降56%,續(xù)航里程能提高54%。不過這一切,還得等上三年才能實現(xiàn)。
三年之后,搭載這款電池的電動汽車,價格可以降到2.5萬美元(約合人民幣17萬元)。目前,馬斯克還沒有給這款車命名,只是告訴粉絲們,餅就是這樣的,你值得期待。
跨越產(chǎn)量、打破成本
馬斯克要做電池,原因很簡單,現(xiàn)有的電池產(chǎn)業(yè)進步過慢,從產(chǎn)量到價格都不能讓他滿意,已經(jīng)嚴重影響到特斯拉能源革命的進程。
他認為,特斯拉在技術水平上已經(jīng)領先其他車企一個身位,下一階段的重要任務是要提高規(guī)模和效率。
特斯拉要實現(xiàn)Terawatt-hour的產(chǎn)量跨越。1TWh=1000GWh,這是一個什么概念,2019年全球鋰離子動力鋰離子電池出貨量116.6GWh,也就是說,特斯拉要實現(xiàn)推動全球動力鋰離子電池產(chǎn)量10倍的上升。
除此之外,動力鋰離子電池價格居高不下,也一直是馬斯克的心病。馬斯克希望動力鋰離子電池價格能降到100美元/KWh,這樣電動汽車與燃油車才能在成本上打平。
彭博數(shù)據(jù)顯示,2019年全球電動汽車的電池成本約為156美元/kWh。假如特斯拉能實現(xiàn)成本降低56%,直接下降一半多,那意味著電動汽車可能會比燃油車更便宜。
體系化革命
實現(xiàn)這一目標,特斯拉拆解了五個部分。涉及到電芯設計、電池正負極材料、生產(chǎn)工藝、以及整車制造的改進。具體來看:
4680無極耳電池:大尺寸提高動力鋰離子電池能量密度,無極耳設計降低電池發(fā)熱量,解決高能量密度電芯的散熱問題,并提高充放電峰值功率。新電池的能量為過去的5倍,功率為過去的6倍,成本降低14%,續(xù)航里程提高16%。
『4680無極耳電池』
硅陽極材料:選用生硅材料,重新開發(fā)電芯陽極,并通過新增彈性的離子聚合物涂層以穩(wěn)定硅表面結構,提升電芯穩(wěn)定性和安全性。新增20%的續(xù)航里程,成本降低5%。
高鎳陰極材料:特斯拉開發(fā)出不含鈷的高鎳陰極材料,最大化提升鎳含量,同時采用新的涂層與摻雜物,將陰極成本下降15%。
電芯生產(chǎn)工藝:新型4680無極耳電芯無需安裝、焊接極耳,擁有更簡化的制造過程和更少的零件。擁有此前生產(chǎn)線7倍的生產(chǎn)量力,可顯著提升生產(chǎn)效率,同時每千瓦時產(chǎn)量的投資成本下降75%。
整車制造:特斯拉開發(fā)出一種全新的車身架構,將電池包設計為車身結構件,將電池包和車身前后部一體化成型,此結構帶來更高強度車身,同時車輛的重量分布也更靠近中心,帶來更靈活的操控性。為了實現(xiàn)這一設計,特斯拉專門研發(fā)合金材質(zhì),加強車身強度。這一車身架構將提升14%的續(xù)航里程,將整體結構減重10%,并減少370個零件。
『車身結構改造』
做到這些要多長時間?特斯拉的回答是,“約18個月才能形成以上優(yōu)勢,而要徹底實現(xiàn)則需花費約三年時間”。
在上述的五個環(huán)節(jié)中,除了整車制造部分是特斯拉擅長的,而電池工藝、電池材料及生產(chǎn)工藝理論上講,都不是特斯拉擅長的事,電池改良的技術和人才來自哪里呢?
趨勢清晰、落地模糊
梳理特斯拉過往的投資情況,電池的技術支持可能來自三筆關鍵的投資:專門進行電池材料研究的杰夫·戴恩研究小組(JeffDahnResearchGroup)、電池技術公司Maxwell以及電池制造設備公司Hibar。這三家機構及公司的技術背景分別對應了電池材料研究、電池工藝改進,以及生產(chǎn)工藝改進。
杰夫·戴恩被認為是三元材料技術的開創(chuàng)者和發(fā)明者。2015年,馬斯克選擇資助杰夫·戴恩團隊,就是希望其為特斯拉研發(fā)壽命更長、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。
Maxwell公司的技術核心則在于干電極技術和超級電容技術。2019年五月,特斯拉以2.18億美元的價格收購電池技術公司Maxwell。
在電池日上,特斯拉聲稱的電池工藝改良后,能夠大幅提升生產(chǎn)效率,其中一部分效果就是干電極技術帶來的。相比傳統(tǒng)的濕電極工藝,干電極的制作流程不要進行溶劑干燥步驟,降低了生產(chǎn)成本與時間成本。同時,這種工藝能夠制備更厚的電極,一定幅度改善電池的能量密度。
特斯拉對Hibar的收購,在2019年十月被媒體爆料出來。特斯拉追求的是動力鋰離子電池全生命周期的成本下降,生產(chǎn)也是非常重要的一環(huán)。通過對生產(chǎn)設備的改造,以實現(xiàn)進一步降低投資成本、提升生產(chǎn)效率。
『特斯拉自建的一條電池產(chǎn)線』
電池技術收購布局結合自身整車制造相關相關經(jīng)驗,特斯拉提出的目標在邏輯上說的通。但是,這一看似令人振奮的消息,卻沒有讓粉絲和股民買賬,尤其是動力鋰離子電池業(yè)內(nèi)人士,對其更是質(zhì)疑嚴重。
質(zhì)疑的核心在于,馬斯克對電池技術改進的具體方法含糊其詞,只是泛泛的講了一些思路,而且提到的都不是創(chuàng)新性技術,這些技術趨勢幾乎所有的電池公司都已經(jīng)有所關注。而且,從前瞻性技術到規(guī)模化量產(chǎn),還涉及到產(chǎn)品控制問題,一致性、良品率怎么保障,馬斯克也沒有說法。沒有可落地的細節(jié),在業(yè)內(nèi)人士看來,就是在“畫餅”。
其實,設置激進的目標,一直是馬斯克的工作風格。結合此前的相關相關經(jīng)驗來看,馬斯克的Flag大多數(shù)都會“跳水”,不能如期實現(xiàn),但最終又都實現(xiàn)了,這說明馬斯克具備對趨勢的洞見能力??傊厮估姵馗锩啡沃氐肋h,而一旦實現(xiàn),無疑將重塑動力鋰離子電池市場格局。
攪動市場、格局重塑
目前來看,動力鋰離子電池行業(yè)參與者重要集中在我國、日本和韓國,歐洲和美國還沒有強有力的參與者。全球動力鋰離子電池行業(yè)正呈現(xiàn)中日韓三足鼎立的格局,行業(yè)競爭格局已初步形成,中日韓重要公司各有千秋。特斯拉會打破這一格局嗎?
答案是很有可能。而作為全球銷量最高的新能源車企,假如特斯拉自研自產(chǎn)電池成功,就不僅是攪動動力鋰離子電池市場那么簡單。假如特斯拉的電池成本與汽車銷量形成互為用途力的良性互動,整個新能源汽車市場的格局或許都會改寫。
按照SNEResearch統(tǒng)計,2020上半年全球前十動力鋰離子電池公司裝機量為40GWh,占全球動力鋰離子電池裝機量的94%,市場集中度進一步提升,其中排名前三名分別為LG化學、寧德時代、松下。
有趣的是,而這全球排名前三家的電池公司,恰恰又都是特斯拉目前的電池供應商。這不是巧合,能夠躋身前三甲,在一定程度上,正是受益于特斯拉銷量的拉動。
從產(chǎn)品本身看,動力鋰離子電池正在經(jīng)歷一個技術瓶頸期,所有電池公司都在圍繞安全、性能、成本打轉轉,尋找平衡點。有關前瞻性技術,電池公司也在研究、布局,但目前還沒有革命性突破。
例如,寧德時代CTP與比亞迪刀片電池(GCTP)、蜂巢的疊片電池,這些突破重要還是停留在改良生產(chǎn)工藝層次,并沒有從根本上改變動力鋰離子電池的性能。而有關電池性能的技術創(chuàng)新:固態(tài)電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等方向,多數(shù)的研究還處于實驗室階段。
特斯拉也相同沒能搞定這些核心技術,不然,電池日就不會顯得如此“無聊”。沒有實現(xiàn)技術突破,特斯拉打算用體系化革命來達到提效率、降成本的目的,這也是馬斯克擅長做的事情。
特斯拉公開秀了秀肌肉,有關動力鋰離子電池公司來講,無疑是一聲響亮的警報。假如馬斯克吹的牛再次實現(xiàn)了,電池公司的護城河是什么呢?在沒想清楚這個問題之前,一定有很多人無法安心入睡了。(文/汽車之家肖瑩)