官網Model 3續航數據已經從此前的373英裏(600公裏)改爲了390英裏(630公裏),Model X續航數據從此前的328英裏(528公裏)改爲了351英裏(565公裏)。且根據馬斯克所說,該數據依然是保守估計,如果更換輪胎續航能超過400英裏(644公裏)。
但問題來了,首先是三元锂電池中,鎳、钴、錳元素皆爲有毒元素,所以發生意外時,其元素的釋放可能導致安全問題;其次,鎳元素在地殼含量排名24位,錳在地殼含量排名12位,雖然钴也不算稀有,排在31位,但其資源絕大多數儲存在剛果,由于政治動亂、童工使用、暴動等各種原因,加上産業寡頭的控制,钴的開采不僅存在“血鑽”的影響,價格還在連年攀升,2018年時,每磅鎳爲4美元,每磅錳爲0.93美元,而钴則是40美元每磅,且數字還在上升。
根據2018年馬斯克在推特的消息,特斯拉所采用的電池,其钴的使用已經低至3%,並且稱下一代電池産品將會杜絕钴的使用。
(資料來源:CIAPS,GGII,松下財報,特斯拉財報,中金公司研究部)
此外更重要的是,從Model S到Model 3的電池包變化就能看出,特斯拉也在采用類CTP技術。需要說明的是,幾乎所有電動車所采用的電池包,無論是圓柱形電池,還是方型電池和軟包電池,全部都是由單個單芯(Cell)組成電池模組(Module),再整合入電池包(Pack),這種方式具有維修時可以單獨換某一個模組、便于工廠生産等優點,但缺點也很明顯,由于模組的存在,所以會導致更多的結構增加重量和占用體積,由此導致整個系統的能量密度下降。所以特斯拉在後來設計Model 3時,就簡化了模組的存在,由原來Model S的15個模組(另一個版本16個模組),簡化爲了Model 3僅有的4個模組,由此大大提高了整套系統的能量密度。
(Model 3電池包)
馬斯克在今年1月參加Third Row Tesla的播客節目時,曾提到設計Model S時考慮了維修便捷以及更換電池包等因素,所以將電池包設計爲多模組,而現在Model 3不能便捷更換電池包,加之整個電池和電池系統技術逐漸成熟,未來將會考慮CTP技術,將電芯直接裝入電池包進行統一管理,從而進一步提升系統能量密度。
(甯德時代CTP技術)
(一般情況下,LFP、NMC、NCA锂電池能量密度、振實密度和標稱電壓)
從而導致的問題是,在有限的電動車空間中,如果采用LFP锂電池,要麽犧牲空間,要麽犧牲總能量,由此也不難發現,市面上采用LFP锂電池的車輛幾乎無一例外車內空間十分局促。此外,LFP锂電池還存在幾個問題。首先是在制備過程中,氧化鐵在高溫環境下肯能被還成稱單質鐵,從而可能導致電池的微短路,導致危險産生;其次是制造成本相對較高,雖然其材料成本並不高,但由于生産工藝問題,LFP锂電池成品率較低,導致産品一致性差。
此外最重要的,根據筆者近期體驗的Model 3長續航版本以及數據來看,特斯拉所采用NCA锂電池受溫度影響不嚴重,0度左右“損耗”大約在10%左右,-10度左右在15%左右;而LFP锂電池則在低溫下表現非常差,0度左右“損耗”就高達30%~40%左右。
那麽特斯拉會采用LFP锂電池麽?
其實從透漏消息的來源來看,由于沒有任何細節信息,結合前一陣甯德時代發布的合作公告,特斯拉並未明確說明與甯德時代的合作方式。
不過根據馬斯克在播客的所談CTP技術應用,以及前一陣宣布將在中國建立設計和研發中心等消息來看,很有可能特斯拉只是與甯德時代進行技術合作,展開前瞻性的准備性研發 ,從而爲風雲突變的電池市場做准備。
1月19日,特斯拉宣布計劃在中國建立設計工作室和研發中心,且公布了新的設計圖紙。特斯拉還發布了招聘啓事,將招募設計師和其他工作人員。同時,特斯拉還廣泛征集富含中國元素的特斯拉設計圖紙,征集截止日期爲2020年2月1日。
特斯拉與松下之間的關系可謂是錯綜複雜,一方面馬斯克強壓松下電池降低生産成本,另一方面內華達超級工廠由雙方出資;表面看上去松下電池因爲特斯拉的快速發展,會過得非常好,實際上松下電池直到2019年Q4季度也才實現盈利。反過來,特斯拉也受制于松下的供貨量,從而導致能源産品和産量受限。
所以松下和特斯拉都需要新的盟友來保證自身的利益,松下前一陣與豐田簽訂合同成立電池工作,而特斯拉則在中國建廠後分別向LG和甯德時代投出了橄榄枝。這其實都無可厚非,畢竟作爲企業,生存下去才是王道。
其實對于特斯拉來說,電池是誰家的並不重要,關鍵是産品要足夠好,成本足夠低,剩下的難題對于馬斯克來說,“不可能”向來都不是問題。
馬斯克曾在無數次采訪中被問及如何成功的秘訣,他無一例外都會提到一個看似簡單卻很難做到的原則——第一性原則。兩千多年前,亞裏士多德對該原則的解釋是:“在每一個系統的探索中,存在第一原則,是一個最基本的命題或假設,不能被省略或刪除,也不能被違反。”
簡單理解就是把事情或問題拆分開爲最基本的組成,從源頭解決問題。平時人們總會以“模仿”的思維模式“學習”別人,雖然有利于站在巨人的肩膀上獲得便利和節省時間,但如果你身邊站著的都是“錯誤”的巨人呢?第一性原則所指的就是跳出慣性思維,打破可參考的經驗,回歸事物本身,想方設法達到目的。
舉個簡單的例子,你要吃一個美食,發現店鋪賣的太貴了,你最終放棄了,因爲按照慣性思維,價格超出了自己能接受的範圍,所以不了了之。而使用第一性原則的思維則是,既然你要吃一個美食,關鍵是如何得到這個美食,既然買不到,那麽查一下這道美食的材料價格是多少,發現能夠接受,所以爲了吃到這個美食,你完全可以通過自己購買材料,然後借助菜譜動手制作,最終享用到這個美食。整個事情的關鍵在于你對目標有多堅定,以及跳出“多數人”的慣性思維,回歸解決問題的本質,然後想盡一切辦法嘗試去實現。
特斯拉曾在2007年公開過,解釋了爲何當初選用松下18650圓柱形锂離子電池。其中最爲關鍵的三點分別是:安全、性能、成本,作爲一家致力于將電動車推向全世界的車企,安全是底線,性能是招牌,而成本則是命脈。松下的18650锂電池是特斯拉工程師在嘗試了500多家供應商之後,能夠保證成本基礎上,做到安全和性能兼並的唯一選擇。
馬斯克此時所要達到的目的是“讓更多的人了解和購買特斯拉電動車”,那麽就必須要“保證公司活下去”,而活下去的基礎是“産品足夠好且能盈利”,那麽無論後面通過什麽方式去實現,都必須建立在這一級基礎上,所以要實現盈利勢必意味著成本控制,否則既不能滿足“性價比高”也不能滿足“盈利”。
(綠色爲膠質,提供固定和散熱,以及熱保護)
(整套熱管理專利)
所以爲了解決空調的耗電以及熱能源浪費,特斯拉團隊還爲此研發了一套集合電機、電路板、空調、電池熱管理于一體的系統,並僅用一個水壺大小的水箱,就能高效完成所有系統之間的溫度管理。
(或許是特斯拉團隊的工程師非常自豪這個Super bottle,在量産零配件版本中,在水箱體外面都印有一個特斯拉超人形象)
繞了一大圈,其想表達的核心意思是,對于特斯拉來說,采用哪種産品或者技術,本質上只用看它是否符合特斯拉的“目標”。如果符合,那麽即便有困難,也會有一群工程師想辦法攻克,只要是有益于特斯拉對産品的願景以及成本的控制。
但顯然,LFP锂電池除了壽命之外,並未填補多少特斯拉的痛點。因爲LFP另一個優點安全性,特斯拉通過軟硬件配合已經做到相當優秀了,目前特斯拉電池包防護結構能支撐外部溫度800度左右的高溫考驗,而特斯拉之前失火事件只存在于2016年前Model S車型中第一代未升級的電池包,隨後升級過的Model 3在全球累計幾十萬銷量情況下,僅有幾例醉駕後發生嚴重事故,導致電池包嚴重受損失火的,關鍵的是這幾例事故中乘客都安全離開了車輛。
僅剩的最大優勢就是成本降低,然而由于産能和技術革新,三元锂電池的價格整體也都在不斷降低。