您现在的位置是: 首页 > 购车指导 购车指导

特斯拉产业链深度分析报告总结,特斯拉产业链深度分析报告

tamoadmin 2024-06-20 人已围观

简介1.新能源(车)产业链分析2.特斯拉国产后 新能源汽车产业格局该如何重塑?3.特斯拉产业链的零部件龙头是什么?4.特斯拉自产电池的秘密:布局5年,用成本碾压同行!产线正在搭建继Model?3标准续航升级版之后,特斯拉第二款国产车型——Model?3长续航版也上市了,33.9万元的售价着实让人惊喜。另外,百公里加速仅3.4秒的国产Model?3高性能版也同步发售。Model?3是最畅销的特斯拉车型,

1.新能源(车)产业链分析

2.特斯拉国产后 新能源汽车产业格局该如何重塑?

3.特斯拉产业链的零部件龙头是什么?

4.特斯拉自产电池的秘密:布局5年,用成本碾压同行!产线正在搭建

特斯拉产业链深度分析报告总结,特斯拉产业链深度分析报告

继Model?3标准续航升级版之后,特斯拉第二款国产车型——Model?3长续航版也上市了,33.9万元的售价着实让人惊喜。另外,百公里加速仅3.4秒的国产Model?3高性能版也同步发售。Model?3是最畅销的特斯拉车型,随着其全系国产化,中国新能源车产业和市场将受到巨大而深远的影响。

有人认为,特斯拉进入中国之后,重现了iPhone热销之时“碾压”安卓的情景。当年苹果将iPhone放在中国组装,可以说是中国手机产业的转折点,一如现在的中国电动车企,缺乏先进的技术和成熟的产业链。

苹果进入中国之后,催生了一系列优秀的零部件企业,极大地完善了手机供应链,给了中国手机企业很好的发展契机。华为、小米等就是靠技术与供应链的迅速发展而崛起,成为手机行业的佼佼者。

相比之下,电动汽车产业链的长度和深度都远超智能手机,本土车企与特斯拉的差距也更甚于当年一众国产安卓手机和iPhone之间的差距。所以我们看到中国政府对特斯拉国产给予了很大的支持,其实也是为了带动本土电动车产业链良性发展,使得中国新能源车企有更优质的产业链资源可依靠,从而投入更多的精力打造核心竞争力。

如果说苹果带动了手机产业链的发展,那么我们有理由相信,特斯拉将缔造新能源汽车产业链的繁荣。从上游的锂矿、电解液、隔膜等原始材料,到中游的电池、电控、电路等集成系统,直至下游的充电桩、电池回收等配套设施,无不将受益。

特斯拉产业链的供应商众多,以大类来看,包含动力系统、车身、控制系统、内外饰、充电设备、底盘,轮胎以及其他配件,涉及的直接、间接供应商超百家。

除车辆零部件外,特斯拉还将加快中国充电网络建设的进程。目前,特斯拉超级充电桩和目的地充电桩数量均超过两千个;2020年,特斯拉将在大陆地区新增超4000个超级充电桩。

目前在特斯拉的直接供应商中,约有一半是充电设备及其运营企业,在特斯拉产业链中占据着十分重要的位置。随着特斯拉在中国的充电网络不断扩展,国内充电设备生产、运营企业及相关供应商将加深与特斯拉的合作,为中国新能源汽车产业和市场的发展壮大赋能。

毫不夸张地说,在特斯拉的推动下,中国提前至少五年就建成了完整的电动车产业链,而其进一步健全和优化也在很大程度上取决于特斯拉的发展。特斯拉正在为整个中国电动车产业链创造领先世界的机会,支持特斯拉,就是支持中国电动车。

经过十多年的发展,国家相继投入上千亿元补贴,中国已成为全球最大的新能源汽车市场,全球超过一半以上的电动汽车在这里行驶。但我们也应该看到,很多电动车企严重依赖国家补贴,其产品大都输送到了出租车、共享汽车行业,个人消费者占比过低。

国家补贴终将退坡,中国新能源车企必须自身造血,走市场化道路,用过硬的产品获得更多个人消费者的认可和接受。汽车是一个充分竞争的产业,更强的对手会刺激所有参与其中的企业更快地成长,形成鲶鱼效应,而特斯拉,无疑就是这条鲶鱼。

特斯拉在华投产加速了本土相关产业的洗牌,以及企业的优胜劣汰。就像当初手机行业中的苹果,特斯拉将促使中国新能源车产业发生质变,并催生出智能电动车中的华为和小米。以特斯拉的发展速度,这一切都将来得比想象中更快。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

新能源(车)产业链分析

受到特斯拉Q4营收利润超预期的数据影响,特斯拉概念港股普涨。

截至发稿时,力劲科技(00558.HK)以12%的涨幅领涨该板块,亿和控股(00838.HK)涨超6%,赣锋锂业(01772.HK)涨幅也超5%。

上述个股的涨幅离不开特斯拉隔夜公布的财务数据。财报数据显示,特斯拉在去年四季度录得了243.18亿美元的营收,同比上涨37%,高于市场预期的241.6亿美元,其中汽车业务营收录得213.07亿美元,同比增长33%。

财报还显示,特斯拉第四季度自由现金流14.2亿美元,不及市场预期31.3亿美元的一半,同比下降49%;第四季度调整后每股收益1.19美元,强于市场预期的1.13美元。

西南证券上周点评称,建议关注业绩增长确定性强以及在北美及周边布局从而有望享受美国电车高增长红利的优质汽车零部件标的。

再看领涨的力劲科技,国泰君安香港的报告称,公司2023财年上半年大型压铸机增速超过40%,超大型压铸机增速超过50%。当前大型及超大型压铸机营收占压铸机板块整体营收比例超过70%。

该行认为,未来随着大型压铸机业务持续保持增长,小型压铸机及注塑机业务对其影响将持续降低,毛利率将持续提升。

在一体化压铸渗透率很低情况下,中国新能源汽车行业在未来几年将维持对大型及超大型压铸机强劲的需求。

分业务看,公司传统业务或将跟随经济复苏而复苏,短期业绩有望改善。传统业务如注塑机、小型压铸机的营收和毛利在2023上半财年经历较为显著的下滑。但随着政策调整,行业资本支出上升,整体下游需求将逐渐改善。注塑机和小型压铸机业务在2023下半财年的营收和毛利或将提升,从而改善公司短期业绩。

此外,数控机床业务公司五轴龙门加工中心作为超大型压铸机的配套设备,也将受益于一体化压铸方案渗透率的提升,与超大型压铸机一起保持快速增长。

特斯拉国产后 新能源汽车产业格局该如何重塑?

新能源汽车产业链全景梳理:大型企业已实现后向一体化布局

从产业链角度来看,新能源汽车产业链上游主要包括电池、电机、电控等核心原材料及零部件供应;中游是指新能源汽车整车制造,按照用途可划分为乘用车、商用车等;下游包括新能源汽车充电服务、新能源汽车后市场服务等应用领域。

从新能源汽车行业上下游产业链参与企业来看,上游企业包含赣锋锂业、华友钴业等原材料供应商以及宁德时代、大洋电机等核心零部件供应商;中游的新能源汽车制造商主要有比亚迪、上汽集团等国产企业以及特斯拉、宝马等外资厂商;而下游主要有国家电网、上汽通用等新能源汽车充电及后市场服务商。大型企业如比亚迪等,已经实现后向一体化布局。

新能源汽车产业链区域热力地图:广东优质企业集聚

根据企查猫查询数据显示,目前中国新能源汽车注册企业主要分布在广东省。其次为江苏、山东等沿海省市;浙江、安徽、河南、湖北的新能源汽车企业数量亦较多。

注:颜色越深代表企业数量越多;数据截至2022年9月14日。

从新能源汽车产业上市公司的地区分布来看,广东省新能源汽车产业的上市企业数量最多,其中不乏广汽集团(601238.SH)、比亚迪(002594.SZ)、小鹏汽车(09868.HK)等龙头企业。江苏省新能源汽车产业的上市企业数量亦较多,有亚星客车(600213.SH)等上市企业,安徽省有蔚来-SW(09866.HK)、江淮汽车(600418.SH)、安凯客车(000868.SZ)、汉马科技(600375.SH)等上市企业。

注:颜色越深代表企业数量越多。

新能源汽车代表性企业经营情况:上汽集团综合实力强劲

有关新能源汽车业务的业绩情况,上汽集团(600104.SH)的核心业务营收最高,超过400亿元;理想汽车(02015.HK)、蔚来-SW(09866.HK)等企业的毛利水平较高,超过60%;产销规模以上汽集团(600104.SH)、比亚迪(002594.SZ)、广汽集团(601238.SH)较高;研发投入强度北汽蓝谷(600733.SH)等企业较高。

新能源汽车代表性企业未来规划情况:核心技术增强,配套设施完善

近年来,我国陆续推出政策,鼓励新能源汽车的发展。但结合目前充电桩、整车成熟程度等方面因素,目前新能源汽车的渗透率有待提高。未来,相关企业将在核心技术增强、充电桩增设、车辆的高端化等方面进行积极布局。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国新能源汽车行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

特斯拉产业链的零部件龙头是什么?

一场突如其来的疫情,让2020年国内车市遭遇“黑天鹅”。受疫情影响,新能源汽车产销同比也分别下降55.4%和54.4%,这一数据已跌至2019年以来最低销量。

“进入2020年,车企要思考疫情后的新能源汽车新动向。”正如业内人士所言:即使没有疫情,从2019年国内车市走势来看,新能源汽车产销也多次出现同比双降,这种忧患意识必然存在。“而进入2020年,新能源汽车产业不仅面对市场调整,还要面对产业竞争上的变化”。

市场之变?高端纯电车后来居上

从全球来看,中国新能源乘用车渗透率最高,远超欧盟、日本。据中汽协、ACEA、Markline等机构统计,2019H1中国、欧盟、美国、日本乘用车分别销售1012.70、818.36、259.38、228.57万辆;其中新能源乘用车分别销售56.29、19.78、13.65、1.73万辆,各占比57.19%、20.10%、13.87%、1.76%。

中国新能源市场的利好,吸引BBA、丰田、大众等传统车企纷纷加入新能源汽车阵营。而随着这些国际大牌在中国市场的布局及发力,国内新能源汽车市场竞争更加白热化。

除了中国新能源汽车队伍扩大外,消费者及产品结构也在发生改变。随着年轻一代消费群的崛起,科技与舒适性更强的高端纯电动汽车引领消费升级,国内传统车企为市场所需,相继推出旗下高端新能源汽车品牌。

2019年3月,北汽集团旗下高端智能新能源汽车品牌ARCFOX,在日内瓦车展全球首秀。不久,吉利在新加坡发布全新的高端纯电动汽车品牌“几何汽车”。随后,广汽新能源第二代纯电动车专用平台GEP平台后的首款车型Aion?S,在当年4月27日正式上市。

与普通功能型电动汽车相比,中国品牌高端纯电汽车除了拥有极具个性的高颜值外,在续航里程、智能科技以及舒适性方面都具备相当高水准。

其精细化程度与科技含量,赶超合资豪华车型,承担起引领中国自主品牌在高端新能源领域走向世界的重任——这些产品优势,让更多年轻消费者选择了这种中高端纯电汽车。

回首中国新能源汽车发展历程,当新能源补贴退坡,当低速电动车风光不再时,高端纯电动汽车的异军突起,正是体现着市场消费与车企的回归。

如今,新能源车市已形成四种市场模式:一是以特斯拉为代表的独资企业;二是以BBA、丰田、大众为代表的合资企业;三是北汽、吉利、广汽、上汽等传统车企旗下高端新能源品牌;四是以蔚来汽车为代表的造车新势力品牌高端车型。群雄相争,市场有好戏看了。

格局之变?特斯拉搅局新产业链

经过十年的规划和培育,中国新能源汽车产业具备的先发优势和领先规模,在BBA、丰田、大众、福特等国际大牌以合资方式跑步进场,进行新能源汽车布局的同时,特斯拉的国产化,无疑带来新能源汽车市场格局的改变。

受各种利好影响,特斯拉市值创实现历史新高。此外,特斯拉激发产业链也贯穿2020年的投资主线中,带动电动化增量子行业(轻量化、新能源车热管理、高压零部件领域)发展,同时加速智能化汽车电子、5G应用的提速。

2020年,在中国完成建厂后的特斯拉,将以极具杀伤力的产品对中国汽车产业竞争格局再次重塑。在争抢市场份额的同时,也为汽车产业链带来更多提升,这也2020年国内新能源产业的一种趋势变化。

巨大的市场蛋糕,自然不会让特斯拉独享。去年,日本丰田汽车公司在东京举行发布会上,表示未来将与宁德时代、比亚迪、东芝等车载电池厂商展开合作,加速发展自家的新能源汽车产品。丰田官方表示:至2025年,公司计划将新能源汽车销量提升至550万辆以上,该计划与之前相比提前约5年。

2月27日,据财联社报道:一汽丰田正在天津筹建一座年产能20万辆的新能源汽车工厂,新工厂将涵盖包括电池等在内的完整生产工艺,预计总投资近85亿元。一汽丰田方面表示:“新工厂未来将投产丰田TNGA架构之外的全新新能源车型。”

技术之变?动力电池的硬核角逐

作为新能源汽车的核心部件,动力电池的角逐从幕后转向前台且刚刚拉开序幕。日前,特斯拉计划在中国制造Model?3车型中使用无钴电池的消息,成功地将人们目光再次投向动力电池。

据媒体称,特斯拉正与宁德时代的锂电池供应谈判,以更换目前特斯拉所适用的松下811三元锂电池。来自宁德时代的磷酸铁锂电池,不仅具有成本、安全性优势,在能量密度与续航里程上,不比现在的三元锂电池差。

日前宁德时代的CTP(Cell?To?Pack)技术,实现了在不增加电池组的前提下,同样能提高电池包能力密度,可以取代当下造价昂贵且安全性差的三元锂电池。

据了解,CTP电池包体积利用率提高15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%-15%,可达到200Wh/kg以上。

此外,除了CTP技术电池外,2020年1月比亚迪也宣布即将推出刀片电池。有媒体称,“刀片电池”其实也就是CTP技术的另一种体现方式。针对磷酸铁锂电池的能量密度不足问题,“刀片电池”采用长电芯方案,极大提升电芯的成组效率,不仅重量能量密度大幅提升,体积能量密度提升也高达50%。

从磷酸铁锂电池的回归,可以看到技术的重要性。值得一提的是,在动力电池技术上拥有雄厚实力的宁德时代和比亚迪,无疑成为2020年动力电池市场竞争的主力。

作为国内两大极具盛名的电池生产商,宁德时代与比亚迪也代表着当前电池技术的极高水平。他们在磷酸铁锂电池能量密度上取得突破,在保持动力电池成本优势的同时,很好地解决续航里程问题,为新能源汽车产业迈入快车道注入了鲜活力。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

特斯拉自产电池的秘密:布局5年,用成本碾压同行!产线正在搭建

特斯拉产业链组件的主导者是中国企业。目前,进入特斯产业链零部件的中国企业包括:华宇汽车供应座椅、保险杠、电池盒等。Topp集团提供内部零件、底盘、副车架等。宁波胡阿祥供应室内外装饰;三治控制热管理部件的供应;徐股份供应铝合金高压铸件;盛骏电子供应BMS系统、内外装饰系统;福耀玻璃供应部分汽车玻璃;黛美股份供应遮阳板;宏发股份供应继电器。国内TES产业链其他方面的组成部分:国内电子企业已经覆盖了特斯拉新能源汽车在中控系统、电池管理系统、自动驾驶系统、锂电池组、充电组件等产业链。

车东西

文?|?Bear

导语:借着电动汽车的行业大潮,动力电池产业迅速崛起,全球已形成中、日、韩三国企业争霸,松下、LG、宁德时代等巨头分庭抗礼的行业格局。

表面的平静背后,新一轮巨变正在酝酿之中——固态电池即将掀起新一轮技术变革浪潮、动力电池白名单去除后日韩企业重回中国市场、全球车企与零部件巨头们也纷纷涉足电池产业,一场大变局即将上演。

为此,车东西特推出《动力电池大变局》系列报道,详解全球动力电池产业的风云变幻,本文为系列报道之一。

特斯拉自产的动力电池终于来了,马斯克的野心从电动汽车产业涌向了动力电池产业,新的血雨腥风将拉开序幕。

今日,据外媒electrek报道,特斯拉的“Roadrunner”动力电池自产计划正式启动,位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂,一条属于特斯拉自己的动力电池生产线正在成型。

整件事件最值得关注的焦点在于,达成规模化生产之后的特斯拉动力电池每度电仅需100美元(约合人民币701元,指每kWh容量电池价格),而根据投资机构瑞银公布的数据,松下当前动力电池每度电的成本约为111美元(约合人民币772元),而宁德时代动力电池的成本则为每度电150美元(约合人民币1042元)。

特斯拉进入动力电池产业的第一件事,就是打掉动力电池产业的价格“底裤”。

▲外媒报道特斯拉正在弗里蒙特工厂建造电池生产线

但除此之外,马斯克的这场动力电池“闪电战”还将在汽车产业与动力电池产业同时掀起浪潮。更多拥有资本与技术的车企在特斯拉的号召下,将会涌入动力电池市场,冲击当前的动力电池产业格局。

在这样关键的节点上,我们有必要找到特斯拉如何突破动力电池产业技术壁垒,一步一步解决电池研发,并最终具备电芯生产能力的秘密。

车东西通过对特斯拉五年以来的投资布局、技术研发情况与产业链布局进行梳理,找到了其中的答案。

一、耗时五年?三元锂电之父助力特斯拉自产电?

2020年2月12日,外媒electrek曝料称,特斯拉正在美国弗里蒙特工厂搭建一条动力电池生产线。一时间,特斯拉自产动力电池的消息公之于众,引发了业界震动。

但若非此次媒体曝光,恐怕没有人能想到特斯拉自产动力电池的速度如此之快。

原因在于,与其他大张旗鼓进军动力电池产业的车企不同,特斯拉在这一领域的布局简直可以用低调来形容。

自2015年以来,特斯拉与动力电池相关的投资仅有三笔,分别是对达尔豪斯大学杰夫·戴恩研究小组(Jeff?Dahn?Research?Group)的5年赞助计划、收购电池技术公司Maxwell以及收购电池制造设备公司Hibar。

三笔投资中,特斯拉仅披露了收购Maxwell的金额——2.18亿美元(约合人民币15.27亿元),另外两笔投资的金额与具体细节均未公布。

但正是这三笔投资,凑齐了特斯拉自产电池所需的关键技术——动力电池的电极、电解液、隔膜、电池壳体以及电池的制造工艺。

特斯拉在动力电池领域的布局始于2015年。

以领先于业界的三电技术立身的特斯拉不甘于在动力电池领域受制于松下,更何况彼时松下动力电池的产能爬坡速度远不如特斯拉汽车生产线的产能爬坡速度。

马斯克有预见性地意识到,松下可能会成为特斯拉迈向年产百万辆电动汽车的最大阻碍(随后事实如其所料,2018年松下的动力电池产能限制了特斯拉Model?3的量产速度)。

于是,马斯克动起了自产动力电池的念头。

2015年,马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队,希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”(the?substantial?5-year?funding?package),让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。

▲杰夫·戴恩研究小组

杰夫·戴恩团队是加拿大顶级大学达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队,自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示,该团队目前拥有30人左右的规模,共计发表论文600余篇,在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。

有外媒评价,该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一。

杰夫·戴恩本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。

▲杰夫·戴恩

一边是急于自研自产动力电池的特斯拉,一边是希望并且擅长将技术产业化的杰夫·戴恩团队,双方一拍即合。

同年6月16日,杰夫·戴恩团队所在的达尔豪西大学与特斯拉共同宣布,杰夫·戴恩研究小组的合作伙伴将在2016年6月,从3M?Canada转移到特斯拉,并与特斯拉达成独家合作协议。

达成合作协议之后,杰夫·戴恩老爷子一屁股坐进了特斯拉的前备箱,比出两个大拇指,兴奋之情溢于言表。

▲杰夫·戴恩

在此之后,杰夫·戴恩团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。

去年年底,来自杰夫·戴恩团队的论文显示,其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右,对应电动汽车行驶寿命超过100万英里(约为160万公里),这项专利目前已经为特斯拉所有。

而近期外媒electrek又曝出消息,称杰夫·戴恩团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh(约合701元/kWh)。对比投资机构瑞银给出的数据,松下动力电池的成本约为111美元/kWh(约合771元/kWh)、宁德时代约为150美元/kWh(约合1042元/kWh),特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。

据了解,杰夫·戴恩团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发,目前已初具成果。

可以说,2016年以来,杰夫·戴恩团队为特斯拉自产电池项目贡献了众多底层的技术专利与经验积累,完善了特斯拉从电极、电解质到电池壳体环节的大部分技术链条。五年时间,杰夫·戴恩团队也确实完成了签约时对特斯拉许下的诺言——帮助特斯拉提升动力电池循环次数、降低动力电池成本、研发高能量密度动力电池。

这笔投资对于特斯拉而言,物超所值。

二、收购Maxwell?干电极技术提升动力电池能量密度

2016年之后,马斯克转身扎进了特斯拉Model?3的产能地狱,再无闲暇顾及动力电池产业的布局,以至于2017年、2018年2年时间里,特斯拉在动力电池产业并没有大的动作。

但时间来到2019年,一件事情为马斯克敲响了警钟。

2019年2月,特斯拉2018年财报发布的电话会议上,马斯克指出,超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode?3产能的最大桎梏。

2019年4月,马斯克再度发推表示,“超级工厂的电芯产能只有24GWh,从7月份开始一直限制Model?3的产能,在产能到达35GWh之前,特斯拉不会再投钱进去。”

来自松下的产能限制,使得马斯克再度意识到了动力电池的重要性,他开始加速特斯拉在动力电池领域的布局。

2019年5月,特斯拉以2.18亿美元(约合人民币15.27亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,溢价幅度达到55%。

之所以如此迫切地拿下这家公司,是因为特斯拉看中了Maxwell的干电极技术与超级电容技术。

▲Maxwell干电极技术介绍

传统的电极制备工艺属于湿电极工艺,制造过程中,需要将正负极材料加入溶剂中,对电极片材料进行涂覆。

这种制造工艺的优势在于生产工艺验证时间长,电极质量稳定,但溶剂的特性决定了这种电极涂覆的方式生产的电极较薄,能量密度受限。

同时,生产过程中,需要对溶剂进行蒸发,这一部分生产工艺会产生一定程度的环境污染。

而无溶剂的干电极生产工艺则是将活跃的正负极材料混入黏性物质中,使得正负极材料自身“原纤维化”,形成自支撑膜,牢牢地粘着在电极片上(原理类似于脚底牢牢粘上的口香糖)。

这种生产工艺可以制备更厚的电极,使得电池的能量密度得到大幅提升。目前,使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg,电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg,同时获得更大的放电倍率。

与此同时,干电极的另一大好处,就是可以在电池使用之后,持续为其补充锂金属,弥补电池的容量衰减;而采用湿电极法制备的电极,补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合,通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。

此外,干电极的制作流程不需要进行溶剂干燥步骤,降低了生产成本与时间成本,也降低了环境污染。

另一项超级电容技术,则可以用作能量回收过程中的快速储能装置,其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。

而在急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。

超级电容技术的另一大优势,就是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。

干电极技术为特斯拉自产电池提高了能量密度,而超级电容技术能够在特定场景下为电池提供辅助作用,二者结合或许是特斯拉将来会采用的“混动”方案。

三、收购电池生产设备商Hibar?为自产电池铺路

投资杰夫·戴恩团队,收购Maxwell都是为了掌握最新的电池技术,掌握技术之后的关键就是将其量产。

2019年10月,有媒体发现,加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下,成为了特斯拉的控股子公司。

特斯拉收购Hibar属于秘密进行的项目,其收购日期、金额、合作细节均未透露,但可以明确的是,收购Hibar意味着特斯拉的自产电池项目仅差临门一脚。

Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。

▲Hibar产品一览

在过去的40年时间里,Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。

投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才,收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术,而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环,至此,特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。

四、自产电池寿命将达100万英里?最大能量密度可达500Wh/kg

虽然特斯拉已经拥有了电池的研发、验证与量产的能力,但实际产品将能够达到什么样的效果呢?

目前其电池生产线还未投入实际使用,想从产品出发进行分析不太现实。我们可以换一个角度,从特斯拉目前拥有的技术实力,来推断其自产电池的技术指标。

1、电极

从电极角度来看,特斯拉自产的电池有很大可能性会采用已收购的Maxwell的干电极技术,该技术目前在三元锂电池领域能够实现的单体电芯能量密度为300Wh/kg,最大能够达到500Wh/kg。

现阶段,业界仅有松下的NCA?811三元锂电池以及宁德时代的NCM?811三元锂电池可在电芯能量密度达到300Wh/kg。

与此同时,上文提到,干电极技术能够实现将锂金属补充到负极内,以弥补充放电过程中,锂离子在负极、电解液中的消耗。

而此前,Maxwell有一项待审专利正是将锂离子补充至电池负极,这项专利技术将能够有效缓解电池在使用过程中的容量衰减问题。而随着特斯拉完成对Maxwell的收购,这项专利技术也自然转移到了特斯拉的名下。

▲Maxwell待审专利

在成本方面,由于省去了干燥步骤,整个电芯生产环节成本大约可下降10%-20%。

2、电解质

在电解质方面,受特斯拉资助的杰夫·戴恩团队近期在知名期刊JES上发表了两篇论文,讲述了他们在电解质方面取得的进展。

其中一篇名为《二恶唑酮与亚硫酸亚硝酸盐作为锂离子电池电解液添加剂》。

论文中提到,杰夫·戴恩团队对近期开发的新型电解质添加剂MDO以及另外两种添加剂PDO和BS进行了高温高电压与长期循环性能的测试,载体为NCM523三元锂电池。

为进行该项测试,团队将三种添加剂分别进行了单独与混合添加,不同的实验组合置于不同的温度、电压下进行测试,得出了不同的循环性能。

实验结果表明,添加了MDO、PDO电解质添加剂的电池均在石墨负极表面形成了SEI层(对负极起到保护作用),而添加了BS电解质添加剂的电池则没有形成SEI层。

通过长时间电池循环性能测试,2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液添加剂组合在所有实验电解质添加剂的表现中最优,在经过800次放电循环后,电解质中留存的添加剂浓度依然大于90%。

▲实验结果,(b)(c)中最高的两条分布点分别为2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液组合

在这一研究成果的基础上,杰夫·戴恩团队在去年6月又发布了一篇名为《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果,可作为新电池技术的基准》的论文。

这项实验同样是对NCM523三元锂电池进行了不同的电解质添加剂测试。

实验结果显示,分别向电解质中添加2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合,能使电池循环寿命有效增长。

▲实验结果,紫色、绿色与红色线条为测试结果,另外两条为对照组

其中,添加了三种电解质添加剂组合的电池普遍在3000次充放电循环之后,还能保持85%以上的电池容量,有一组甚至在经历了5000次充放电循环之后,仍然保持了90%以上的电池容量。

而另外两组对照组的电池则在1000次左右的充放电循环之后,电池容量分别衰减到了50%左右的水准。

如果以5000次充放电循环次数作为电池的平均循环寿命,以特斯拉Model?3?EPA续航里程322英里作为单轮充放电的续航里程,那么在该电池组的有效生命期内,一辆特斯拉Model?3的行驶里程将会超过160万英里(约合257万公里)。

不过据特斯拉公布的专利显示,目前他们保守估计该电池的使用寿命在100万英里(约合160万公里),一般纯电动汽车所装配的三元锂电池理论使用寿命仅有40万公里-50万公里,特斯拉新电池的使用寿命大约是目前三元锂电池的3-4倍。

值得注意的是,杰夫·戴恩团队为特斯拉进行的研究是以NCM三元锂电池为基础的。因此从电解质添加剂与其适配电极的角度出发,特斯拉未来自产的电池极有可能是NCM三元锂电池而非NCA三元锂电池,该电池的最大循环次数可能逼近5000次,对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里(约合160万公里)。

3、超级电容器

除了动力电池本身,收购Maxwell还为特斯拉带来了超级电容技术。

马斯克曾在媒体采访中透露,在大学期间,他就对超级电容技术充满兴趣,一度想进行研究。现在,这个超级电容的粉丝终于能够如愿以偿。

超级电容本质上是不同于动力电池的另一套储能方案,对比动力电池,其不足之处在于储能性能有限。

但其长处也非常明显,超级电容的充放电功率很大,并且能量损耗小,既能够高效率进行动能回收,在车辆急加速时也能够瞬间释放大功率电流,减轻动力电池工作压力。

与此同时,超级电容的工作温度区间为-40℃-80℃,能够适应一般电池难以适应的极端环境。

可以说,超级电容具备与动力电池互补的潜质。在车辆正常行驶时,动力电池提供主要电力,当车辆需要急加速、进行动能回收、在寒冷地带起步时,超级电容为车辆提供电力。

当自产电池项目落地后,特斯拉有可能会为车辆同步配备超级电容器,形成全新的动力电池+超级电容“混动系统”。

综合上述三方面来看,特斯拉自产的动力电池极有可能是NCM三元锂电池,第一代电芯产品的能量密度可能会在300Wh/kg左右,后续会逐步攀升至500Wh/kg。

其电解质添加剂可能会选用2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合中的一种,得益于优异的电解质性能,其电池的循环寿命将能够达到100万英里(约合160万公里),超过目前所有的动力电池循环性能。

不仅如此,超级电容技术也可能会被特斯拉投入应用,作为动力电池的辅助能源。

五、从供应商变迁史?看特斯拉自产电池的六大意义

特斯拉首条动力电池生产线的搭建,意味着这家车企在动力电池的供应链上走出了新的一步。

自特斯拉推出首款车型Roadster以来,这条战船就与全球锂电巨头松下牢牢地捆绑在一起。据了解,特斯拉首批100辆Roadster全部采用了松下的18650圆柱形电池。

后续推出的第一款面向大众的量产车型Model?S,更是让特斯拉与松下开启了长达7年的独家供应关系。

在此期间,双方在美国佛罗里达州的沙漠中,建起了一座产能达到35GWh的动力电池工厂,也是如今世界上产能最大的动力电池工厂。

▲特斯拉Gigafactory?1

在马斯克的设想中,这座工厂最终将能够实现50GWh的年产能,撑起特斯拉年产百万辆电动车的远大愿景。

但事与愿违,一边是产能疯狂爬坡,电池需求迅速上涨的特斯拉;另一边是即使出现亏损,也仍在扩大生产线,招收更多员工的松下。

双方没有达成供需同步攀升的微妙平衡,特斯拉的电池需求缺口越来越大,最终在2018年财报发布的电话会议上,双方矛盾爆发。

马斯克指责松下的动力电池产能迟迟跟不上,限制了特斯拉Model?3的产能爬坡,如果松下不能按照约定将合资工厂的电池产能提升至35GWh,特斯拉就将停止对合资工厂的投资。

2019年第三季度,双方的合资工厂动力电池产能虽然达到了35GWh,但松下也冻结了进一步提升合资工厂产能至50GWh的计划。

自2013年展开合作以来,特斯拉与松下之间的关系第一次接近“冰点”。

此次事件之后,虽然特斯拉与松下仍然维持着动力电池的供应关系,但特斯拉也开始寻找新的动力电池供应商。借着特斯拉上海工厂投产这一机会,LG与宁德时代被特斯拉纳入其供应商名单。

2020年1月30日,特斯拉正式宣布与LG化学、宁德时代达成动力电池供货协议。

此外,路透社还报道,特斯拉正在与宁德时代就“无钴”电池进行进一步商谈,特斯拉未来很可能会使用宁德时代生产的“无钴”电池。

▲路透社报道,特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作

到目前为止,特斯拉的动力电池供应链条已经从松下独家供应,转变为LG化学、宁德时代、松下三家同步供应。在特斯拉自产的动力电池完成供应后,这条供应链也将被纳入特斯拉的动力电池名单。

特斯拉已经正式从松下独家供应动力电池的“单极时代”,走向多供应商供应动力电池的“多元时代”。最终可能形成以自产电池为主,采购电池为辅的动力电池供应链条。

对于特斯拉而言,这一时代的到来有着三大意义:

1、动力电池降本增效,坐拥多家动力电池供应商的特斯拉,对供应商将拥有更强的话语权,势必会在动力电池采购价格上加大压价力度。

同时,自产的动力电池生产线投产后,特斯拉的动力电池成本将会低至100美元(约合人民币701元),比松下的动力电池成本还要低10%,特斯拉的成本优势更加明显,旗下车型或将进一步降价,更大规模的扩张销量。如果使用干电极技术进行动力电池生产,特斯拉动力电池的生产效率也会有小幅提升。

2、助推产能增长,到目前为止,特斯拉共拥有两座整车生产工厂,一座位于美国加州弗里蒙特,目前处于满负荷运转;另一座位于上海临港,目前产能15万辆/年,目标产能为50万辆/年,还有较大幅度的产能爬坡空间;还有一座规划中的工厂位于德国柏林,目前正在建设当中。

就目前情况来看,特斯拉与松下的合资电池厂供给美国本土工厂已然供不应求,中国工厂与未来的德国工厂势必需要新的动力电池供应商来提供动力电池。供应商足量的动力电池供应才能够推动特斯拉产能增长,最终在2022年实现年产100万辆特斯拉的目标。

3、满足百万辆Robotaxi的需求,马斯克曾经夸下海口,表示2020年将会有100万辆特斯拉汽车上路成为Robotaxi,暂且不论自动驾驶技术是否可行,以目前的电池技术来看,这一目标很难实现。

目前动力电池的循环次数大多在1000次左右,对应使用寿命大约为20万英里(约合32万公里),这一续航寿命对于普通家用完全足够,但对于需要24小时不间断运行的Robotaxi而言,却显得捉襟见肘。

特斯拉自产动力电池,正是为了解决这一难题,上文我们已经提到,特斯拉最新的专利显示,他们完成了100万英里(约合160万公里)续航寿命的电池研发,拥有超长续航寿命的动力电池将能够满足特斯拉Robotaxi运行的要求。

对于整个动力电池行业而言,特斯拉自产动力电池也有着深远的意义:

1、特斯拉作为电动汽车领军企业,进军动力电池产业这一行为,将会带来模仿效应,未来更多大型车企在转型电动化的过程中,可能会考虑自产动力电池以满足自身需求。对于车企而言,电动时代的核心——三电技术,必须要握在手心。

2、车企进军动力电池,意味着动力电池供应商们原本的客户流失,动力电池供应商的利润空间受到压缩。在与车企的博弈中,动力电池供应商将想方设法降低动力电池成本,提高动力电池性能。

3、新能源供应链结构可能发生改变,在车企自产动力电池的过程中,原本隔着动力电池供应商的材料供应商们,将能够直接与车企产生联系。产业链条减少,意味着产业结构进一步优化。

结语:掌握电池后的特斯拉将更加强大

特斯拉弗里蒙特工厂的第一条动力电池生产线正在搭建,投产指日可待,马斯克酝酿了5年的自产动力电池计划终于进入了产出结果的阶段。

掌握动力电池后的特斯拉,从各个角度来看,都将变得更加强大。

在供应链端,追求降本的特斯拉,一旦实现了自产动力电池的目标,对其他供应商的动力电池采购需求势必会相应减少。特斯拉的动力电池供应商们将会展开价格战,而在这场价格战中,特斯拉将享有绝对的主导权。

在电动汽车产品端,特斯拉自产的动力电池很有可能比目前市面上的大多数动力电池性能优异,将会拥有更长的使用寿命,更少的容量衰减,从而大幅提升特斯拉车型的保值率。

不过对于特斯拉而言,实现量产仅仅只是自产动力电池这一伟大愿景的第一步,后续动力电池的产能建设,对其而言才是真正的挑战。

在中国,动力电池产能的建设成本约为4-6亿元1GWh,而在美国,这一成本只会更高。特斯拉如果想要真正建成成规模的动力电池生产线,后续至少需要在动力电池项目上投资数百亿元。对于特斯拉这样刚刚盈利,现金流无比宝贵的公司而言,这笔投资将会造成庞大的压力。自产动力电池,对于特斯拉而言,仍然任重而道远。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

文章标签: # 特斯拉 # 动力电池 # 电池