寧德時代宣布正在與特斯拉商討國產Model 3車型將搭載無鈷電池。消息一經發(fā)布,直接導致多家鈷業(yè)企業(yè)股價“剎那跌?!薄?/p>
其實,無鈷電池的概念其實不新穎。早幾年前名聲大震的比亞迪“鐵電池”就屬于無鈷電池,其采用了磷酸鐵三種元素作為正極材料。而國產Model 3車型上所要搭載的也將是LFP磷酸鐵鋰電池(以下簡稱LFP),只不過特斯拉選擇的供應商是寧德時代,而并非比亞迪。
這里解答一個疑問,以高能量密度三元鋰電池聞名寧德時代,產品線其實一直都包含磷酸鐵鋰電池。只不過之前新能源補貼政策追求能量密度,因此磷酸鐵鋰電池并不能滿足需求。所以,政策指揮棒下的寧德時代,選擇將更多研發(fā)重心轉移至三元鋰電池上。
更重要的是,如今磷酸鐵鋰電池更多應用在了我們此前并不關注的商用車領域。因此,種種原因的累加,讓大家對特斯拉采用磷酸鐵鋰電池的過度關注。
選擇磷酸鐵鋰電池,Model 3是為了進一步降價
作為一家新能源汽車企業(yè),特斯拉的野心大得可怕。
從品牌建立之初,該公司的長遠目標,是改變全球陸路交通的能源運營模式。作為全球最大的新能源汽車市場,特斯拉的入駐是必然。為了在更短時間內完成對國內市場的“侵略”,進一步壓低售價是基礎。而實現(xiàn)這一切的關鍵,在于能否有效控制成本電池成本。
這也是特斯拉CEO馬斯克一直主張的第一性原理:制造工藝成本可以隨銷量降低,元素價格不可降就選擇替代。特斯拉現(xiàn)階段產品線也正是嚴格按照第一性原則在執(zhí)行。目前,Model 3及未來Model ?Y的生產制造成本已經將至了現(xiàn)有水準的最低點,自動駕駛等軟硬件也均被特斯拉自己掌握。唯獨作為電動車核心硬件的電池,特斯拉始終受制于供應商。
特斯拉18650電池丨官方素材
一臺電動車的動力電池組占到整車硬件成本的40%,而前者的40%受制于正極材料。無論是NCM,還是NCA兩種三元鋰電池正極材料中,鈷元素的價格要遠高于其他幾種材料,所以控制電池成本,幾乎等同于控制鈷的含量。
對于電池企業(yè)而言,三元鋰電池的“控鈷行動”一直是在持續(xù)進行的。此前,幾乎所有公司都將研發(fā)重點放在了降低正極材料中鈷的含量上,這也是為何811電池會誕生。
目前,鈷含量最低的動力電池也就是特斯拉用的21700 NCA電池,鈷含量占比已經降到了個位數(shù),但即便這樣也遠遠不夠的。而無鈷電池的概念也早就被提出來過,只不過受制于技術發(fā)展,該技術目前還沒有任何關于投產的實質性信息。
這正是因此,特斯拉在國產Model ?3標準續(xù)航版(入門版)車型上,很有可能選擇了目前已經具有成熟技術的磷酸鐵鋰電池。
為什么是寧德時代?
如此來看,特斯拉選擇寧德時代也是意料之中。
一方面,這是為了實現(xiàn)此前提高車輛零部件的本土化率的承諾。要知道,特斯拉在確定實現(xiàn)國產時就曾表示,到2020年底上海工廠產品的國產化率將達到90%。
另一方面,進口Model 3車型不用多說,成本、運輸以及稅費本身就無法降低。而目前國產Model 3車型雖然采用了南京LG的21700電芯,但該電芯售價依舊達不到特斯拉控制成本的預期。而也有消息稱,特斯拉從寧德時代購入磷酸鐵鋰電池的價格有望降低20%。如此一來,磷酸鐵鋰電池本身成本將遠低于三元鋰電池,加之寧德時代給的“友情價”,綜合來看也能滿足特斯拉對成本控制的需求。
除此之外,特斯拉選擇寧德時代也是因為看中了其CTP無模組動力電池包技術。
所謂的CTP,其全稱為Cell To Pack。簡單展開一下:現(xiàn)階段電動車的動力電池包都是采用了由多個電芯組裝成模組,再將模組安裝到電池包,屬于三級裝配模式。而寧德時代的CTP技術則是取消了模組環(huán)節(jié),由電芯直接集成到電池包中,形成了二級裝備模式。舉個簡單的例子,同樣是將100個人從A點送到B點,傳統(tǒng)PACK模式就相當于用10臺載客量為10人的車運送,而CTP則是直接用1臺載客量為100人的車運送。顯然,后者的運送效率更高。
對于動力電池來說,CTP技術最直接的作用就是提升電池包的能量密度,進而提升續(xù)航能力。而磷酸鐵鋰電池的弱點,在于其電池能量密度成組后僅能達到120Wh/kg便已經是現(xiàn)階段的技術極限。這樣的表現(xiàn)不單單無法支撐更長的續(xù)航性能,甚至無法滿足補貼政策的最低標準。
同時,LFP電池能量密度低主要受制于磷酸鐵三種材料的電化學特性,短時間是沒有辦法在技術上實現(xiàn)突破。所以,寧德時代通過改變PACK形式來提升能量密度。
根據(jù)此前消息來看,寧德時代為大眾e-Delivery系列車型提供的CTP磷酸鐵鋰電池的電池包,能量密度已經達到了160Wh/kg。這樣的數(shù)據(jù)基本上可以滿足特斯拉國產車型標準續(xù)航升級版的續(xù)航要求,同時也能達到國家新能源補貼政策的最低標準。這也意味著采用LFP電池的國產特斯拉車型除了在續(xù)航表現(xiàn)上有所保障,還能繼續(xù)拿到補貼和優(yōu)惠政策。
當然,除了成本更低外,LFP電池的另一個特性就是電池穩(wěn)定性好,安全性更高,且壽命也更長。但不可忽略的劣勢除了能量密度低外,LFP電池在低溫情況下性能表現(xiàn)會明顯遜色于三元鋰電池。還有就是特斯拉一直強調的超充技術,目前也無法確定其是否可以在LFP電池上得以延續(xù)。
現(xiàn)在我們可以大膽預測,特斯拉選擇LFP電池可能也只是為了中國市場的特供產品。特斯拉將根據(jù)不同車型搭載不同類型的動力電池。比如在標準續(xù)航版車型上選擇LFP電池,而在長續(xù)航版車型上繼續(xù)選擇三元鋰電池。
不過,強調車輛性能一直都是特斯拉所堅持的目標,甚至成為了其品牌特質。所以特斯拉并不會為了控制成本而放棄車輛的“三電”性能表現(xiàn)。所以,在特斯拉“神一般”的BMS系統(tǒng)加持下,LFP電池也能展現(xiàn)出其一直未被發(fā)覺的潛質吧。
當然,關于特斯拉是如何平衡性能和LFP電池特性的答案目前尚不可知。也許在4月的電池日上,特斯拉會交出一份驚艷的答卷。
自研無鈷電池才是特斯拉的長久戰(zhàn)略
無論是寧德時代,還是LG化學,在某種意義上都僅僅是特斯拉在技術和成本上的“緩兵之計”??紤]到此前特斯拉在其他領域的研發(fā)能力,未來實現(xiàn)電池的自研才是特斯拉真正的目的。
此前有網(wǎng)友在特斯拉官方賬號下留言問到是否會采用寧德時代的無鈷電池,特斯拉的官方回復是:請留意四月的特斯拉電池發(fā)布會,無鈷,不代表一定是磷酸鐵鋰。雖然官方隨即刪除了這條回復,但這卻寓意著特斯拉已經開始了無鈷電池的研發(fā)工作。
其實這并非是憑空猜測。2019年,特斯拉溢價55%收購了一家名為Maxwell的電池企業(yè),使其成為旗下全資子公司。該電池企業(yè)始終著重于超級電容器和電池技術的研發(fā)工作。加之2019年的特斯拉財報會議上,馬斯克曾表示考慮到鈷等稀有金屬的價格變動,特斯拉可以講鈷的使用量將至零?;谏鲜鰲l件可以確定,特斯拉已經開始了基于超級電容器技術的無鈷電池研發(fā)工作。
由此,4月的特斯拉電池發(fā)布會,或許真的有希望變更現(xiàn)代電池技術的序列。