三年自研自產(chǎn) 特斯拉掀起動(dòng)力電池革命
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(shí)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(ài)好者呆在電腦前,等待技術(shù)狂人馬斯克說(shuō)出改變汽車(chē)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(méi)有引起太大的波瀾,但卻讓特斯拉股價(jià)暴跌?;顒?dòng)現(xiàn)場(chǎng),馬斯克輕描淡寫(xiě),觀眾稀里糊涂??偨Y(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(shí)間。
三年后,配備這種電池的電動(dòng)車(chē)價(jià)格可降至2.5萬(wàn)美元。目前馬斯克還沒(méi)有給車(chē)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(jiǎn)單?,F(xiàn)有的電池行業(yè)進(jìn)展太慢,從產(chǎn)能到價(jià)格都無(wú)法滿(mǎn)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(chē)企一個(gè)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(shí)的產(chǎn)能飛躍。1TWh=1000GWh,這是什么概念?2021年,全球鋰離子動(dòng)力電池出貨量將達(dá)到116.6GWh,也就是說(shuō),特斯拉將實(shí)現(xiàn)全球動(dòng)力電池產(chǎn)能增長(zhǎng)10倍。
此外,動(dòng)力電池的高價(jià)一直是馬斯克的心病。馬斯克希望動(dòng)力電池的價(jià)格能降到100美元/KWh,這樣電動(dòng)車(chē)和燃油車(chē)的成本就能持平。
彭博數(shù)據(jù)顯示,2021年全球電動(dòng)汽車(chē)電池成本約為156美元/千瓦時(shí)。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(dòng)車(chē)可能比燃油車(chē)便宜。
「模型3」
系統(tǒng)革命
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),特斯拉拆解了五個(gè)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(chē)輛制造的改進(jìn)。具體來(lái)說(shuō):
680無(wú)極耳電池:大尺寸提升動(dòng)力電池能量密度,無(wú)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(wèn)題,提升充放電峰值功率。新電池的能量和功率是過(guò)去的5倍,是過(guò)去的6倍,成本降低了14%,續(xù)航里程增加了16%。
【4680無(wú)極耳電池】
硅負(fù)極材料:選用硅原料,對(duì)電池單體正極進(jìn)行再開(kāi)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(kāi)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(shí)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(wú)極電芯不需要安裝焊接電極耳,制造工藝更簡(jiǎn)單,零件更少。擁有上一條生產(chǎn)線(xiàn)7倍的產(chǎn)能,可以顯著提高生產(chǎn)效率,同時(shí)每千瓦時(shí)產(chǎn)能投資成本降低75%。
整車(chē)制造:特斯拉開(kāi)發(fā)了全新的車(chē)身結(jié)構(gòu),將電池包設(shè)計(jì)成車(chē)身結(jié)構(gòu),將電池包與車(chē)身前后部分融為一體。這種結(jié)構(gòu)給車(chē)身帶來(lái)了更高的強(qiáng)度,車(chē)輛的重量分布更靠近中心,帶來(lái)了更靈活的操控性。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì),特斯拉專(zhuān)門(mén)研發(fā)了合金材料來(lái)強(qiáng)化車(chē)身強(qiáng)度。這種車(chē)身結(jié)構(gòu)將使續(xù)航里程增加14%,整個(gè)結(jié)構(gòu)重量減輕10%,減少370個(gè)零件。
《車(chē)身結(jié)構(gòu)改造》
做這個(gè)需要多長(zhǎng)時(shí)間?特斯拉的回答是,“形成上述優(yōu)勢(shì)需要18個(gè)月左右,全面實(shí)現(xiàn)需要3年左右”。
在以上五個(gè)環(huán)節(jié)中,除了特斯拉擅長(zhǎng)的整車(chē)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(zhǎng)的。電池改進(jìn)的技術(shù)和人才來(lái)自哪里?
趨勢(shì)清晰,落地模糊
梳理一下特斯拉過(guò)去的投資,電池的技術(shù)支持可能來(lái)自三個(gè)重點(diǎn)投資:專(zhuān)門(mén)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(duì)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(zhǎng)、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(jí)電容技術(shù)。2021年5月,特斯拉以2.18億美元收購(gòu)電池技術(shù)公司Maxwell。
在電池日,特斯拉聲稱(chēng)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(lái)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(shí)間成本。同時(shí),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(gòu)特斯拉Hibar的消息。特斯拉追求動(dòng)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(guò)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(xiàn)”
電池技術(shù)收購(gòu)布局結(jié)合自身整車(chē)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(gè)看似振奮人心的消息并沒(méi)有被粉絲和投資者買(mǎi)賬,尤其是動(dòng)力電池行業(yè)的粉絲和投資者。
問(wèn)題的核心是馬斯克對(duì)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(méi)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(shì)。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(wú)話(huà)可說(shuō)。沒(méi)有能落地的細(xì)節(jié),在業(yè)內(nèi)人士眼里,都是“畫(huà)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(huì)“跳水”,無(wú)法如期實(shí)現(xiàn),但最后都實(shí)現(xiàn)了,可見(jiàn)馬斯克對(duì)趨勢(shì)有洞察??傊厮估碾姵馗锩沃氐肋h(yuǎn),一旦實(shí)現(xiàn),無(wú)疑將重塑動(dòng)力電池市場(chǎng)格局。
攪動(dòng)市場(chǎng),重塑格局。
目前動(dòng)力電池行業(yè)的參與者主要集中在中國(guó)、日本和韓國(guó),而歐美并沒(méi)有強(qiáng)勢(shì)的參與者。全球動(dòng)力電池行業(yè)在中日韓呈現(xiàn)三足鼎立格局,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局初步形成。中日韓各大企業(yè)各有優(yōu)勢(shì)。特斯拉會(huì)打破這種模式嗎?
答案很有可能。作為全球銷(xiāo)量最高的新能源汽車(chē)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(huì)攪動(dòng)動(dòng)力電池市場(chǎng)。如果特斯拉的電池成本與汽車(chē)銷(xiāo)量形成正向互動(dòng),整個(gè)新能源汽車(chē)市場(chǎng)的格局可能會(huì)被改寫(xiě)。
據(jù)SNE研究統(tǒng)計(jì),2021年上半年,全球十大動(dòng)力電池公司裝機(jī)容量為40GWh,占全球動(dòng)力電池裝機(jī)容量的94%,市場(chǎng)集中度進(jìn)一步提升,其中排名前三的公司為L(zhǎng)G 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(xiāo)量。
從產(chǎn)品本身來(lái)看,動(dòng)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(duì)于前瞻性技術(shù),電池公司也在研究和布局,但還沒(méi)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(méi)有從根本上改變動(dòng)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(méi)能處理好這些核心技術(shù),否則,電池日也不會(huì)這么“無(wú)聊”。在沒(méi)有技術(shù)突破的情況下,特斯拉打算用系統(tǒng)革命來(lái)提高效率、降低成本,這正是馬斯克擅長(zhǎng)的。
特斯拉公開(kāi)炫耀(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)自己的肌肉,這無(wú)疑是對(duì)動(dòng)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(gè)問(wèn)題之前,肯定有很多人睡不安穩(wěn)。
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