一家擁有「持續領先」電池前瞻技術的公司
2020 年 2 月 11 日,特斯拉首席執行官 Elon Musk 在推特上透露,今年 4 月特斯拉將在 Giga New York 工廠舉行特斯拉「電池投資者日」。
這是 2017 年 10 月工信部發布的第十二批免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄,從表中我們可以發現,在 Model 3 已經量産交付的時間點,國內大多數品牌的純電動車只能做到 200-300 km 的 NEDC 續航,最出類拔萃的也不過 400 km,差距超過 60%。
那麽問題來了,行業的主流水平與特斯拉的差距有幾年?
2019 年 9 月廣汽新能源正式發布了 NEDC 續航 650 km Aion LX,這是屬于特別出類拔萃的。小鵬、蔚來、威馬、比亞迪、榮威等品牌 NEDC 續航達到 600 km 以上的車型,量産交付的時間點基本都在 2020 年下半年到 2021 年。
如果把目光放到國際市場,寶馬在今年日內瓦車展上剛剛發布的 i4 概念車預計 2021年量産,WLTP 續航 600 km。
再往前推 4 年,特斯拉發布了 Roadster 跑車,率先使用了松下的 18650 電池作爲動力電池,在基于蓮花 Elise 的車身裏塞進了 53 kWh 電池組,實現了 231 英裏的 EPA 續航,成爲了當時世界上續航最長的純電動跑車。
可以說特斯拉通過技術手段,成功地利用了三元锂電池的優點,規避了缺點。
在特斯拉率先嘗試了三元锂電池之後,整個行業對三元锂電池的看法逐漸開始發生轉變,而中國新能源補貼政策中能量密度的門檻也在不斷提升,通過政策的手段引導車企放棄磷酸鐵锂,換用三元锂電池。
這是特斯拉第一次引導整個行業技術路線的轉變。
時間來到 2016 年,這一年特斯拉推出了全新的 2170 三元锂電池,正極材料中「鎳」的比例大幅提升,「钴」的比例大幅下降,正極材料中「鎳」的比例達到了 90%,而 2016 年行業的主流水平只有 40%。
更高比例的「鎳」可以提高電芯的能量密度,但是帶來的弊端是更差的熱穩定性,極低的「钴」含量可以大幅降低電芯的物料成本,但是帶來的弊端是更低的快充速度。
但是從結果來看,特斯拉成功地利用了高能量密度以及低成本的優勢,通過在 Pack 中布置更長的液冷管路、預留泄壓孔、單個電芯設置熔斷保護裝置等方式克服了高能量密度 2170 電芯的缺點。
特斯拉自研的滲透率正在不斷提高
在 Model S 上,特斯拉采用了松下的 18650 電芯,Pack 的封裝爲特斯拉獨立完成。
到 Model 3 上,不僅 Pack 的封裝技術是特斯拉的,采用的 2170 電芯也是特斯拉與松下共同研發,並且在特斯拉 Gigafactory 1 生産的。
回顧一下特斯拉在電化學領域的舉措即可發現,特斯拉一直在探索電芯的核心技術。
2015 年 6 月 16 日特斯拉 CTO JB.Straubel 和特斯拉首席電池科學家 Kurt Kelty 拜訪了達爾豪斯大學,並與 Jeff Dahn 研究小組簽署了合作協議,合作關系于 2016 年 6 月正式開始。
在這裏簡單介紹一下 Jeff Dahn 研究小組。
Jeff Dahn 本人是達爾豪斯大學物理系、大氣科學系和化學系的教授,專注于锂離子電池的研究,一共發表了超過 640 篇論文,並且有 65 項發明被授予專利或已申請專利。
維基百科中對 Jeff Dahn 的介紹有一句是「He is recognized as one of the pioneering developers of the lithium-ion battery.他被認爲是锂離子電池的先驅之一。」
Jeff Dahn 研究小組目前一共有 31 人,2008 年開始研究儲能材料的物理和化學性質(主要是在锂離子電池領域),最關鍵的是他們的目標就是提高電池的能量密度、提升電池安全性、降低成本並提高電池的循環壽命,從而降低汽車和儲能應用的成本。
對于用戶來說,帶來的實際好處就是續航更長同時價格更低。
而超級電容則是一種可以滿足短時間大功率充放電,且適合在極端氣候環境下使用的一種電量儲存設備。
該技術完美地補足了傳統锂電池短板,雖然現在的锂電池基本可以滿足日常使用的需求,但是在特斯拉的家譜裏還有 Cybertruck 和 Semi 兩個重量級的車型,爲了滿足更加廣泛的使用需求,這項技術必不可少。
Gigafactory 本是件好事,規模化生産可以滿足 Model 3 車型對 2170 電芯的需求,還可以降低生産成本。
但是隨著特斯拉銷量的不斷提升,兩者的矛盾日益激化。
2019 年 2 月特斯拉財報電話會議上,Elon 表示制約 Model 3 産能的最大原因是超級工廠電芯産能的不足。而松下擔心特斯拉無法達到目標的銷量,遂凍結了對 Gigafactory 1 的投資。
在管理方式上雙發也存在一些分歧,Elon 推崇納米管理,把所有工作細化、量化、標准化、流程化,盡量在現有設別的基礎上實現更高的效率。但松下習慣讓下屬各部門自行解決問題,不必把所有問題都推向高層。
松下也因爲特斯拉對價格的打壓,難以從中獲得利潤,同時對 Gigafactory 産線持續大量投資,導致松下锂電池業務總體依舊處于虧損狀態。
松下與特斯拉在産能與成本方面的分歧越來越嚴重,特斯拉的目標是提高産量,降低成本,但想要達到這個目標,中間隔著供應商松下。
特斯拉爲了完成自己的目標極有可能一腳把松下踢出局,畢竟特斯拉現在有資本了,這樣的事在特斯拉身上可以找到相同的案例。
在最初一代搭載 Autopilot 的車型上,特斯拉采用了來自 Mobileye Q3 的視覺感知芯片,但是隨著特斯拉野心進一步擴大,對算力的要求越來越高,在搭載 Autopilot 2.0 的車型上,特斯拉換裝了來自英偉達的 Drive PX2 中央處理芯片。
隨著 Autopilot 每次叠代升級,Drive PX2 的算力也無法滿足特斯拉 8 路視頻信息的處理了,而市面上又沒有一款能夠令特斯拉滿意的自動駕駛芯片怎麽辦?
自研。
Hardware 3.0 芯片應運而生。
除此之外,特斯拉的研發人員也多次在 Linkedin 上招聘電池設計人員、測試人員,並表示「快加入我們,锂離子電池制造技術!」、「開發世界一流電池制造技術,以實現下一代低成本、高性能的電動汽車和儲能産品。」。
這就是特斯拉對待供應商的態度,當你可以滿足我的需求的時候,我們可以愉快地合作,但是當你逐漸限制了我的發展的時候,我也會隨時放棄和你的合作。
從 Pack 自研到合作開發電芯,再到自主研發生産電芯,特斯拉在核心技術上的自研滲透率正在不斷提高,如果競爭對手們還沒有意識到自研的重要性,那注定只能成爲特斯拉的追隨者。









