特斯拉计划在三年内自研自产电池,并推出新一代更大容量的电池,以降低成本和提升续航里程。特斯拉希望通过系统革命,包括电池单体设计、材料选择、生产工艺及车辆制造等多方面的改进,实现动力电池产能和成本的双重飞跃。然而,具体技术细节和落地计划尚不明确,业内对特斯拉能否如期实现目标持观望态度。特斯拉的举措无疑将对动力电池市场产生深远影响,或重塑市场格局。
如果世界不变,那就改变世界。我不知道这是不是马斯克的人生格言之一,但他确实是这样践行的。北京时间9月23日凌晨4点30分,特斯拉电池日当天,一群极客和特殊爱好者呆在电脑前,等待技术狂人马斯克说出改变汽车行业乃至世界的惊人之言。
可能外界的预期太高了,电池日没有引起太大的波澜,但却让特斯拉股价暴跌。活动现场,马斯克轻描淡写,观众稀里糊涂。总结核心信息是:特斯拉要自己建电池厂,自己生产电池;推出新一代电池,更大;自产电池成本可降低56%,续航里程(查成交价参配优惠政策)可提升54%。然而,实现这一切需要三年时间。
三年后,配备这种电池的电动车价格可降至2.5万美元(查成交价参配优惠政策)。目前马斯克还没有给车命名,只是告诉粉丝蛋糕是这样的,你值得期待。
跨越产能和断裂成本
马斯克想做电池的原因很简单。现有的电池行业进展太慢,从产能到价格都无法满足他,严重影响了特斯拉能源革命的进程。
他认为,特斯拉在技术水平上领先其他车企一个位置,下一阶段的主要任务是提升规模和效率。
特斯拉希望实现太瓦时的产能飞跃。1TWh=1000GWh,这是什么概念?2021年,全球锂离子动力电池出货量将达到116.6GWh,也就是说,特斯拉将实现全球动力电池产能增长10倍。
此外,动力电池的高价一直是马斯克的心病。马斯克希望动力电池的价格能降到100美元/KWh,这样电动车和燃油车的成本就能持平。
彭博数据显示,2021年全球电动汽车电池成本约为156美元/千瓦时。如果特斯拉能把成本降低56%,直接降低一半以上,就意味着电动车可能比燃油车便宜。
「模型3」
系统革命
为了实现这个目标,特斯拉拆解了五个部分。它涉及电池单体设计、正负极材料、生产工艺和车辆制造的改进。具体来说:
680无极耳电池:大尺寸提升动力电池能量密度,无极耳设计降低电池发热量,解决高能量密度电芯散热问题,提升充放电峰值功率。新电池的能量和功率是过去的5倍,是过去的6倍,成本降低了14%,续航里程增加了16%。
【4680无极耳电池】
硅负极材料:选用硅原料,对电池单体正极进行再开发,加入弹性离子聚合物涂层,稳定硅的表面结构,提高电池单体的稳定性和安全性。续航里程提高20%,成本降低5%。
高镍阴极材料:特斯拉开发了一种不含钴的高镍阴极材料,最大限度地提高镍含量,同时采用了新的涂层和掺杂剂,使阴极成本降低了15%。
电池生产工艺:全新4680无极电芯不需要安装焊接电极耳,制造工艺更简单,零件更少。拥有上一条生产线7倍的产能,可以显著提高生产效率,同时每千瓦时产能投资成本降低75%。
整车制造:特斯拉开发了全新的车身结构,将电池包设计成车身结构,将电池包与车身前后部分融为一体。这种结构给车身带来了更高的强度,车辆的重量分布更靠近中心,带来了更灵活的操控性。为了实现这一设计,特斯拉专门研发了合金材料来强化车身强度。这种车身结构将使续航里程增加14%,整个结构重量减轻10%,减少370个零件。
《车身结构改造》
做这个需要多长时间?特斯拉的回答是,“形成上述优势需要18个月左右,全面实现需要3年左右”。
在以上五个环节中,除了特斯拉擅长的整车制造部分,电池技术、电池材料、生产工艺理论上都不是特斯拉擅长的。电池改进的技术和人才来自哪里?
趋势清晰,落地模糊
梳理一下特斯拉过去的投资,电池的技术支持可能来自三个重点投资:专门从事电池材料研究的杰夫·达恩研究集团、电池技术公司麦克斯韦和电池制造设备公司希巴尔。这三家机构和企业的技术背景分别对应电池材料的研究、电池技术的提升和生产工艺的提升。
杰夫·戴恩被认为是三元材料技术的先驱和发明者。2021年,马斯克选择资助杰夫·戴恩的团队,希望能为特斯拉研发出寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。
麦克斯韦的核心技术在于干电极技术和超级电容技术。2021年5月,特斯拉以2.18亿美元收购电池技术公司Maxwell。
在电池日,特斯拉声称改进后的电池技术可以大大提高生产效率,部分效果是由干电极技术带来的。与传统的湿电极工艺相比,干电极的制造工艺不需要溶剂干燥步骤,降低了生产成本和时间成本。同时,这种工艺可以制备更厚的电极,在一定程度上提高电池的能量密度。
2021年10月,媒体披露了收购特斯拉Hibar的消息。特斯拉追求动力电池全生命周期的成本降低,生产也是非常重要的一环。通过生产设备的改造,可以进一步降低投资成本,提高生产效率。
“特斯拉建造的电池生产线”
电池技术收购布局结合自身整车制造经验,特斯拉的目标在逻辑上是合理的。然而,这个看似振奋人心的消息并没有被粉丝和投资者买账,尤其是动力电池行业的粉丝和投资者。
问题的核心是马斯克对电池技术改进的具体方案含糊其辞,只是笼统地谈了一些想法,没有提到什么是创新技术。几乎所有的电池公司都关注这些技术趋势。而且从前瞻技术到大规模量产,还涉及到产品控制,如何保证一致性和良率,马斯克无话可说。没有能落地的细节,在业内人士眼里,都是“画饼”。
事实上,设定激进的目标一直是马斯克的工作风格。结合以往的经验,马斯克的Flag大部分都会“跳水”,无法如期实现,但最后都实现了,可见马斯克对趋势有洞察。总之,特斯拉的电池革命任重道远,一旦实现,无疑将重塑动力电池市场格局。
搅动市场,重塑格局。
目前动力电池行业的参与者主要集中在中国、日本和韩国,而欧美并没有强势的参与者。全球动力电池行业在中日韩呈现三足鼎立格局,行业竞争格局初步形成。中日韩各大企业各有优势。特斯拉会打破这种模式吗?
答案很有可能。作为全球销量最高的新能源汽车公司,如果特斯拉在自主研发、自产电池方面取得成功,不仅会搅动动力电池市场。如果特斯拉的电池成本与汽车销量形成正向互动,整个新能源汽车市场的格局可能会被改写。
据SNE研究统计,2021年上半年,全球十大动力电池公司装机容量为40GWh,占全球动力电池装机容量的94%,市场集中度进一步提升,其中排名前三的公司为LGChem、当代安普瑞科技有限公司、松下。
有趣的是,全球排名前三的电池公司都是特斯拉目前的电池供应商(查成交价参配优惠政策)。这不是巧合。能够跻身前三,一定程度上得益于特斯拉的销量。
从产品本身来看,动力电池正在经历技术瓶颈期,所有电池公司都在围绕安全、性能、成本寻找平衡点。对于前瞻性技术,电池公司也在研究和布局,但还没有革命性的突破。
比如当代安普瑞斯科技有限公司CTP和比亚迪刀片电池,蜂窝叠层电池,这些突破主要停留在改进生产工艺层面,并没有从根本上改变动力电池的性能。至于电池性能的技术创新:固态电池、锂硫电池和锂空气体电池,大部分研究还处于实验室阶段。
特斯拉也没能处理好这些核心技术,否则,电池日也不会这么“无聊”。在没有技术突破的情况下,特斯拉打算用系统革命来提高效率、降低成本,这正是马斯克擅长的。
特斯拉公开炫耀自己的肌肉,这无疑是对动力电池公司的一声警钟。如果马斯克吹的牛再次成真,电池公司的护城河是什么?在想清楚这个问题之前,肯定有很多人睡不安稳。
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