特斯拉:下一個(gè)動(dòng)力電池引領(lǐng)者?
摘要: 9月23日特斯拉電池日,相比馬斯克要消滅燃油車的豪言壯語(yǔ),他展示的電池研究成果覆蓋電池原材料技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化變化、生產(chǎn)工藝制造、整車工程配套等領(lǐng)域全方位創(chuàng)新,但是多數(shù)技術(shù)停留在理念層面,而缺乏詳細(xì)的量產(chǎn)落地方案。特斯拉造電池是紙上談兵,還是未來(lái)會(huì)成為推動(dòng)動(dòng)力電池行業(yè)變革的一條鯰魚?馬斯克能否復(fù)制其在自動(dòng)駕駛芯片上的成功?
9月23日特斯拉電池日,相比馬斯克要消滅燃油車的豪言壯語(yǔ),他展示的電池研究成果覆蓋電池原材料技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化變化、生產(chǎn)工藝制造、整車工程配套等領(lǐng)域全方位創(chuàng)新,但是多數(shù)技術(shù)停留在理念層面,而缺乏詳細(xì)的量產(chǎn)落地方案。特斯拉造電池是紙上談兵,還是未來(lái)會(huì)成為推動(dòng)動(dòng)力電池行業(yè)變革的一條鯰魚?馬斯克能否復(fù)制其在自動(dòng)駕駛芯片上的成功?
特斯拉的戰(zhàn)略藍(lán)圖
2020年特斯拉股東大會(huì)上,馬斯克表示未來(lái)特斯拉要年產(chǎn)2000萬(wàn)輛電動(dòng)車,對(duì)比汽車巨頭豐田和大眾2019年銷量也“僅”1000多萬(wàn)輛,可以看出,馬斯克的目標(biāo)不僅僅是超越傳統(tǒng)車企,而是邁向星辰大海。
真鋰研究創(chuàng)始人墨柯認(rèn)為,傳統(tǒng)汽車向電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型肯定是趨勢(shì),唯一不確定的是實(shí)現(xiàn)速度快慢,如果按特斯拉市占率50%計(jì)算,到時(shí)候電動(dòng)車共有4000萬(wàn)輛,汽車電動(dòng)化率接近一半,這個(gè)數(shù)據(jù)有點(diǎn)夸張,只能表示馬斯克看好電動(dòng)車的決心。
早在2006年,埃隆馬斯克就寫過一份Master Plan,里面闡述了他的夢(mèng)想—加速世界向可持續(xù)能源發(fā)展,并且寫出了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的四步走戰(zhàn)略。第一步,從豪華跑車起步,奠定特斯拉高端品牌形象;第二步,再用賺到的錢打造更多量的豪華車;第三步,用賺到的錢生產(chǎn)更平民化的車型;第四步,為世界提供零排放的生活方式。以上正是特斯拉這十幾年來(lái)發(fā)展的完美總結(jié),從超跑Tesla Roadster到豪華車Model S和Model X,再到更實(shí)惠的Model 3,以及未來(lái)可能出現(xiàn)更便宜的Model 2,這些產(chǎn)品從高端小眾過渡到平民大眾,最后實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的全面普及。
果不其然,在電池日大會(huì)上馬斯克表示三年后會(huì)推出售價(jià)25,000美元(約合17萬(wàn)人民幣)的車型,這個(gè)說法引發(fā)了外界的探討?!案叨塑囯m然單車價(jià)值比較高,但能買得起的人少,特斯拉走品牌下沉路線是比較合理的做法。一方面可以構(gòu)建自己的產(chǎn)品矩陣,形成從豪華車到相對(duì)中高端車型甚至到中低端車型的覆蓋,另一方面可以增強(qiáng)自己的綜合競(jìng)爭(zhēng)力?!? 勁邦資本合伙人王榮進(jìn)分析道。
決心進(jìn)軍電池自制領(lǐng)域
一方面是有降低電動(dòng)車成本的需求,一方面是千萬(wàn)輛銷量的野心,馬斯克認(rèn)為,目前限制其電動(dòng)車產(chǎn)量的瓶頸是電池產(chǎn)能不足和電池成本下降速度太慢。不滿足于依賴電池供應(yīng)商,他決定親自入局,做一條攪動(dòng)動(dòng)力電池行業(yè)的鯰魚。
根據(jù)他信奉的第一性原理,分析事物從本質(zhì)出發(fā),電池的原材料價(jià)格是透明的,最終成本取決于如何得到該產(chǎn)品,2013年,他將鋰電池材料按倫敦交易所價(jià)格組合在一起,發(fā)現(xiàn)只要80美元/kWh,而當(dāng)時(shí)市面上電池組均價(jià)高達(dá)663美元/kWh,這也就意味著,市價(jià)與終極成本之間有著巨大的降幅空間,甚至未來(lái)電池成本價(jià)格能做到市價(jià)12%,這在當(dāng)時(shí)是不可思議的,但放到現(xiàn)在來(lái)看,這個(gè)價(jià)格實(shí)現(xiàn)概率極大。
為了獲得更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)的動(dòng)力電池,2014年特斯拉與松下合資建設(shè)超級(jí)工廠,一方面鎖定產(chǎn)能,另一方面掌握電池生產(chǎn)制造中的核心技術(shù);
2016年,處于鋰電領(lǐng)域前沿的加拿大Jeff Dahn團(tuán)隊(duì)與其簽約,為特斯拉提供前瞻性的研究成果;
2019年,特斯拉收購(gòu)超級(jí)電容公司Maxwell以掌握干電極技術(shù)和超級(jí)電容技術(shù);
同一年,特斯拉在美國(guó)弗里蒙特建立自己的電池實(shí)驗(yàn)室和試生產(chǎn)線;
2020年,特斯拉啟動(dòng)代號(hào)為Roadrunner的電池項(xiàng)目。除此之外,特斯拉與來(lái)自于中國(guó)、澳大利亞、美國(guó)等礦廠巨頭簽訂了協(xié)議,以保證原材料供應(yīng)。在電池日上,特斯拉還宣布未來(lái)要自建正極工廠。
至此,特斯拉一步步完成了從原材料布局、電池基礎(chǔ)研發(fā)、電芯制造到產(chǎn)線建立所有工作。
蓋世汽車研究院認(rèn)為,馬斯克在布局的每一步并不算完美,但他卡位電池生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié),搭建了一個(gè)最原始的制造體系。先建立最初級(jí)的系統(tǒng),然后通過大量實(shí)驗(yàn)和試錯(cuò)不停迭代它,不斷更新版本直到實(shí)現(xiàn)他的目標(biāo)。
這是馬斯克的瘋狂之處,也是他的天才之處。
而真鋰研究墨柯認(rèn)為,特斯拉想自己做電池生產(chǎn)容易,但要做出高品質(zhì)電池比較難。他表示,自2010年電動(dòng)車發(fā)展以來(lái),想自制電池的車企非常多,后來(lái)大多都放棄了。目前動(dòng)力電池市場(chǎng)份額越來(lái)越集中,第一梯隊(duì)的LG化學(xué)、寧德時(shí)代、松下等公司以前在消費(fèi)電池領(lǐng)域就是龍頭。他們擁有足夠的擴(kuò)產(chǎn)能力,能滿足特斯拉電池的主要需求。特斯拉自己建設(shè)電池產(chǎn)線,加強(qiáng)對(duì)電池技術(shù)的把控是有必要的,但產(chǎn)能規(guī)模不一定會(huì)做很大。如果未來(lái)電動(dòng)車市場(chǎng)發(fā)展超出預(yù)期,電池供需不平衡了,那特斯拉的產(chǎn)線可以作為備用。
電池日的構(gòu)思與展望
此次電池日是特斯拉從布局電池領(lǐng)域以來(lái)第一次公開亮相,但成果并不喜人。沒有成品的電池實(shí)物,沒有詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),沒有令人震驚的黑科技技術(shù),馬斯克展現(xiàn)給大家的只是一幅他的構(gòu)思畫卷,是又一份展望藍(lán)圖,看起來(lái)很理想美好的同時(shí)也缺乏誠(chéng)意。
對(duì)此,蜂巢源副總經(jīng)理馬忠龍博士表示,大家對(duì)電池日失望的原因在于預(yù)期太高,動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)在處于瓶頸階段,它基于鋰離子電池發(fā)展而來(lái),鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較成熟,現(xiàn)有的技術(shù)路徑比如三元、磷酸鐵鋰已經(jīng)有多年歷史,未來(lái)要在電化學(xué)體系上做創(chuàng)新很難,像特斯拉這樣在供應(yīng)鏈、工藝生產(chǎn)等應(yīng)用層面做創(chuàng)新是比較現(xiàn)實(shí)的,而且把成本做到非常低的概率較大,這樣更有利于商業(yè)化推廣,這才是其帶來(lái)的革命性的價(jià)值。
這次電池日的主題仍然圍繞著降成本和擴(kuò)產(chǎn)能進(jìn)行,以結(jié)果為導(dǎo)向的馬斯克將其拆分為五個(gè)部分:電芯設(shè)計(jì)、電芯生產(chǎn)工藝、硅負(fù)極材料、高鎳正極材料和電芯車輛集成化,每一部分都運(yùn)用了他化繁為簡(jiǎn)的思路—去掉冗余的功能,去掉多余的零件,去掉繁雜的工藝,去掉高昂的材料,去掉中間商賺差價(jià),最終,馬斯克認(rèn)為這個(gè)方案能使電池成本減少56%,續(xù)航里程增加54%,單位投資額減少69%。
首先展示的是電芯設(shè)計(jì)方向的46800圓柱電芯,該技術(shù)沿用之前電芯從18650到21700的變大路徑,電芯容量更大,體積比能量密度更高。將電芯外形變大是容易實(shí)現(xiàn)的,難點(diǎn)在于體積變大后內(nèi)部散熱更難,未來(lái)如何解決快充問題。而無(wú)極耳技術(shù)是解決散熱問題的一個(gè)方法,通過將電池極耳去除,降低電流實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻下降,消除散熱。但無(wú)極耳技術(shù)的主要問題在于極片和圓環(huán)蓋板之間的銜接有困難,這會(huì)影響產(chǎn)品的良品率,增加成本。
據(jù)墨柯表示,電池日上提到的干電極技術(shù)其實(shí)早就運(yùn)用在鋰電池產(chǎn)品中了,只是用量很小。而該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié),適用于特定場(chǎng)景,但目前也存在未解決的問題,干電極制備的電極更厚,會(huì)影響電池能量密度。而馬斯克提到的正極材料高鎳化無(wú)鈷化,負(fù)極材料的全新硅制備工藝等目前尚未給出具體解決方案,落地較為困難。相對(duì)來(lái)說,特斯拉更擅長(zhǎng)在工程工藝方面做文章。電芯車輛底盤集成工藝能夠簡(jiǎn)化電池結(jié)構(gòu),把電芯直接放在底盤上,提高電芯集成效率,這跟國(guó)內(nèi)的CTC技術(shù)類似,相對(duì)來(lái)說更容易實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于馬斯克提到的在生產(chǎn)工藝流程上做優(yōu)化,將單條組裝線產(chǎn)能增加7倍,實(shí)現(xiàn)20GWh產(chǎn)能的目標(biāo),墨柯認(rèn)為“將電池量產(chǎn)化需要極為豐富的制造經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)做的最好的寧德時(shí)代單條產(chǎn)線產(chǎn)能也就2GWh,特斯拉想要做到20GWh這個(gè)目標(biāo)有點(diǎn)大,如果要實(shí)現(xiàn)可能還是需要松下等電池企業(yè)來(lái)協(xié)助?!?/p>
“此次電池日公布的創(chuàng)新有一個(gè)容易被外界忽略的亮點(diǎn)”,馬忠龍博士表示,“特斯拉想要直接將原材料礦石做到正極材料端,未來(lái)自建正極材料廠,這相當(dāng)于在供應(yīng)鏈層面做整合創(chuàng)新,這個(gè)想法比較大膽,有可能倒逼國(guó)內(nèi)上下游產(chǎn)業(yè)鏈加速協(xié)同合作,優(yōu)化生產(chǎn)工藝,降低成本?!?/p>
能否再現(xiàn)自動(dòng)駕駛?cè)盏妮x煌
馬斯克敢于涉足動(dòng)力電池的自信源自他過去取得的數(shù)次成功。
追溯特斯拉整個(gè)發(fā)展過程,可以看出,其正是通過自研電機(jī)電控、BMS系統(tǒng)、電子電器架構(gòu)、自動(dòng)駕駛芯片、軟件等各個(gè)核心環(huán)節(jié)構(gòu)筑競(jìng)爭(zhēng)壁壘,并且大幅降低整車生產(chǎn)成本。2019年4月,馬斯克在第二屆Autonomy Day上發(fā)布了完全自動(dòng)駕駛Hardware 3.0硬件,展示了FSD芯片強(qiáng)大的參數(shù)指標(biāo),稱其芯片只用七分之一的功耗就能實(shí)現(xiàn)英偉達(dá)Drive Xavier芯片性能的七倍。
此時(shí)距離特斯拉宣布自研自動(dòng)駕駛芯片只過去三年。
在沒有研發(fā)基礎(chǔ)的情況下挑戰(zhàn)一個(gè)產(chǎn)業(yè)的龍頭地位,這種舉動(dòng)只有馬斯克能做到。馬斯克用他強(qiáng)大的號(hào)召力集結(jié)了最頂尖的人工智能人才和計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì),用需求定義軟件和算法,再由算法定義芯片,省去了冗余的算力浪費(fèi),因此他能在短時(shí)間內(nèi)取得重大突破。
當(dāng)然,在此期間他也遭遇過很多難題和非議,研發(fā)節(jié)點(diǎn)一再推遲,但從現(xiàn)在來(lái)看,努力沒有白費(fèi)。
有了成功自研芯片的經(jīng)歷,馬斯克在電池領(lǐng)域是否能取得同樣驚人的成就?我們可以從多方面進(jìn)行比較。
從行業(yè)屬性的角度看,自動(dòng)駕駛芯片涉及到半導(dǎo)體芯片、人工智能、計(jì)算機(jī)等高科技行業(yè),頂尖人才在這些領(lǐng)域起到非常重要的作用,而美國(guó)又是高科技強(qiáng)國(guó),因此馬斯克在這個(gè)條件下找到核心人才是相對(duì)容易的。而動(dòng)力電池涉及電化學(xué)體系、材料學(xué)等學(xué)科,在這些領(lǐng)域雖然美國(guó)前沿性研究豐富,但在應(yīng)用層面創(chuàng)新比較擅長(zhǎng)的是日本、韓國(guó)這些亞洲國(guó)家;
從市場(chǎng)份額角度來(lái)說,半導(dǎo)體在美國(guó)占據(jù)一半以上份額,而動(dòng)力電池前十由中日韓三分天下,LG化學(xué)、寧德時(shí)代、松下為三巨頭,美國(guó)企業(yè)在該領(lǐng)域少有存在感;
從研究角度來(lái)說,芯片/算法等可以通過大量模擬仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行嘗試,但電池除了在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,還需要供應(yīng)鏈、工藝制造等大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累,創(chuàng)新的進(jìn)展更為緩慢。
從以上三個(gè)角度來(lái)看,馬斯克在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域取得的成功很難直接復(fù)制到動(dòng)力電池上來(lái),他面臨的挑戰(zhàn)是全新的,而且對(duì)手比想象中要強(qiáng)大的多。
或面臨更大的挑戰(zhàn)
對(duì)馬斯克來(lái)說,為了實(shí)現(xiàn)星辰大海的夢(mèng)想,布局電池是明知不可為而為之。
馬斯克作為電動(dòng)車行業(yè)的推動(dòng)者和創(chuàng)新者,無(wú)視一切困難和阻礙,用強(qiáng)大的執(zhí)行力去實(shí)現(xiàn)理想抱負(fù)的精神值得欽佩。盡管他承認(rèn),未來(lái)需要大量資金、人才、產(chǎn)業(yè)伙伴的配合來(lái)一起推進(jìn)動(dòng)力電池行業(yè)變革。這次他也給了產(chǎn)業(yè)界一個(gè)訊息,未來(lái)將增加從寧德時(shí)代、LG化學(xué)、松下手中購(gòu)買電池的力度,這從側(cè)面說明電池日的目標(biāo)可能需要漫長(zhǎng)的時(shí)間去實(shí)現(xiàn)。
“對(duì)于整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)來(lái)說,特斯拉這么做也有好處,它為電池廠商們從外部提供了一些超常規(guī)思考問題的角度和靈感,為大家提供了新的方向”,王榮進(jìn)說道。這次特斯拉又充當(dāng)了一條攪動(dòng)動(dòng)力電池行業(yè)的鯰魚,推動(dòng)電池平均成本加速下降,也刺激動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈加速產(chǎn)業(yè)整合和創(chuàng)新步伐。而對(duì)于行業(yè)未來(lái)發(fā)展,墨柯認(rèn)為,動(dòng)力電池未來(lái)會(huì)越來(lái)越像大宗商品,特點(diǎn)是價(jià)格和毛利低,但規(guī)模龐大。相當(dāng)于整個(gè)能源行業(yè)的糧食和水,雖然便宜但不可或缺。
電池,特斯拉,馬斯克








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