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解讀特斯拉電池日核心技術(shù) 是創(chuàng)新者還是追隨者?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年10月20日  

在電池領(lǐng)域,特斯拉還只是個(gè)新手。


文|肖涵


特斯拉昨日公布了新一代的4680電池,在續(xù)航和成本上都有明顯進(jìn)步,引起汽車和科技圈的熱烈討論,甚至還有特斯拉掀起了新一輪電池技術(shù)革命,要搶電芯公司飯碗的聲音。


但事情并沒有這么簡(jiǎn)單。


▲特斯拉電池日活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)


特斯拉雖然憑借在自動(dòng)駕駛和智能座艙領(lǐng)域的強(qiáng)勁技術(shù)實(shí)力和先發(fā)優(yōu)勢(shì),在電動(dòng)汽車領(lǐng)域戰(zhàn)無不勝,獲得冠軍位置。


但在動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域,其還是一個(gè)后來者和追隨者的角色。


不管是大號(hào)電芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),高鎳低鈷、硅基等材料革新,還是CTC的裝配工藝,在動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)并不是新鮮,都是中日韓公司已經(jīng)量產(chǎn),或者正在研發(fā)中的技術(shù)。


與此同時(shí),公布一項(xiàng)技術(shù)跟量產(chǎn)一項(xiàng)技術(shù)完全不是一個(gè)概念。馬斯克自己在公布會(huì)上就明確表示,量產(chǎn)比研發(fā)要難上超過百倍。


特斯拉雖然秀出了一些技術(shù)概念,但在可量產(chǎn)性和領(lǐng)先性上,其實(shí)并沒有超過專業(yè)的電芯公司。動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域的主角,一按時(shí)間內(nèi)仍然將是寧德時(shí)代、松下、LG等龍頭公司。


高鎳低鈷大電池已成共識(shí)電芯公司早已顯出身手


特斯拉昨天推出的新電池,第一個(gè)變化是尺寸升級(jí),從2170變?yōu)榱?680,幾乎粗了一圈,電池容量和輸出功率都有數(shù)倍的提升。


這種不斷將電池做大的玩法,在電池行業(yè)已多次上演。


松下最開始給特斯拉供應(yīng)的是1865電芯,隨后升級(jí)至了2170規(guī)格;國(guó)內(nèi)的寧德時(shí)代在2016年起也開始走大電芯路線,單個(gè)電芯容量從50Ah升級(jí)到150Ah又到了300Ah,容量也是不斷翻倍。


一位動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)專家告訴車東西,電池做大確實(shí)提升容量和功率,但也會(huì)有一系列難題,比如發(fā)熱量加大、卷繞層新增影響電芯一致性、電流提升影響快充性能和壽命等問題。


特斯拉給出的一個(gè)解法是取消極耳降低內(nèi)阻。


這一做法看似新鮮,但其實(shí)電池公司里已經(jīng)普遍在用,核心原理是盡可能多的新增極耳(將極耳放在圓柱體的邊緣而非中間),當(dāng)極耳數(shù)量多到一定程度,就相當(dāng)于是沒有極耳了。


▲特斯拉新款電芯內(nèi)部無極耳


只不過特斯拉將其稱為無極耳技術(shù),而電芯公司將其叫做了全極耳技術(shù)(事實(shí)也確實(shí)如此)。


材料上,特斯拉展示出的正極高鎳低鈷(無鈷)和硅基負(fù)極技術(shù)不僅是業(yè)內(nèi)共識(shí),甚至已經(jīng)早已投入量產(chǎn)。


比如特斯拉Model3搭載的松下2170電芯、寧德時(shí)代2019年量產(chǎn)的NCM811電芯,鎳與鈷的比例均是八比一,是標(biāo)準(zhǔn)的高鎳低鈷產(chǎn)品。


硅基負(fù)極材料上,中科院歐陽(yáng)明高院士2019年底就透露,寧德時(shí)代的高鎳三元正極和硅碳負(fù)極電池(第二代NCM811電芯)的能量密度已經(jīng)達(dá)到304Wh/kg,并將在今年投產(chǎn)。


相比之下,特斯拉的新電池目前還僅僅是處于研發(fā)階段,真正量產(chǎn)至少要等到2022年左右,技術(shù)領(lǐng)先性高下立斷。


CTP技術(shù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)量產(chǎn)寧德時(shí)代CTC也在路上


特斯拉新電池的第二個(gè)重點(diǎn)是要跟車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配——即直接將電芯裝入車輛底盤的CTC技術(shù),從而進(jìn)一步降低電池組的重量(也就是降低整車重量),提升車輛續(xù)航表現(xiàn),同時(shí)還能節(jié)約成本。


▲特斯拉新電芯可直接裝入底盤


從公布時(shí)間上來說,特斯拉這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)是追隨了電池公司的腳步。


比如寧德時(shí)代在2017年就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CTC技術(shù)的前身——CTP無模組技術(shù)的量產(chǎn),基于CTP技術(shù)的磷酸鐵電池已經(jīng)大量裝車。2019年,其又在三元鋰離子電池上實(shí)現(xiàn)了CTP技術(shù),并率先在北汽的乘用車上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載。


今年上半年很火的比亞迪刀片電池,也采用的是CTP技術(shù)?;谶@些技術(shù)積累,電芯公司又率先邁入了CTC時(shí)代。


在今年八月份的一場(chǎng)行業(yè)論壇上,寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群透露正在與客戶聯(lián)合研發(fā)CTC技術(shù),其目標(biāo)不僅僅是將電芯集成到底盤,還會(huì)將三電系統(tǒng),以及DC/DC、OBC等高壓部件納入進(jìn)來,并通過動(dòng)力域控制器優(yōu)化動(dòng)力分配降低能耗。


基于這種設(shè)計(jì),電動(dòng)汽車的續(xù)航預(yù)計(jì)可以達(dá)到800~1000公里,并且性能和成本都可以直接和燃油車叫板。


很明顯,特斯拉的CTC技術(shù)不僅比寧德時(shí)代公布的更晚,其在集成度上其實(shí)也并不領(lǐng)先。


電池和裝配工藝之外,特斯拉還規(guī)劃了一個(gè)磷酸鐵、鎳錳、高鎳電池同步走的發(fā)展路線,分別對(duì)應(yīng)入門的乘用車型/儲(chǔ)能設(shè)備、長(zhǎng)續(xù)航乘用車、商用車/皮卡。


這種多路線發(fā)展的模式,其實(shí)也正是國(guó)內(nèi)外車企和電芯公司正在踐行的做法。


比如寧德時(shí)代就規(guī)劃有磷酸鐵、NCM523、NCM523高壓和NCM811等產(chǎn)品線,其中磷酸鐵供給成本敏感的入門車型,比如北汽的EU5;811電芯供給寶馬iX3等高端車型;523電芯則給中端車型使用,滿足不同車企的需求。


電池需求將暴增電芯產(chǎn)量仍在龍頭公司手中


電動(dòng)汽車已是未來趨勢(shì),我國(guó)、美國(guó)、歐洲地區(qū)電動(dòng)汽車銷量不斷上升,這意味著對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的需求也將迅速爆發(fā)。


按照特斯拉的預(yù)估,2030年全球電動(dòng)汽車要的動(dòng)力鋰離子電池?cái)?shù)量高達(dá)10TWh(10000GWh)——現(xiàn)有的電池產(chǎn)量完全是杯水車薪。


因此特斯拉也將加大電池產(chǎn)量來滿足需求,同時(shí)也開始涉足上游的鋰礦開采、下游的動(dòng)力鋰離子電池回收業(yè)務(wù)。


特斯拉的目標(biāo)是2022年電池廠產(chǎn)量要達(dá)到100GWh,2030年達(dá)到3TWh。


且不說2030年的恐怖數(shù)字,僅100GWh的目標(biāo)就相當(dāng)夸張。


2019年全國(guó)動(dòng)力鋰離子電池裝機(jī)量總計(jì)也就剛超過60GWh,特斯拉現(xiàn)在只有一座電池廠,年產(chǎn)量15GWh,滿足特斯拉自己的需求都捉襟見肘。2年內(nèi)再新增85GWh,實(shí)現(xiàn)起來非常有難度。


▲特斯拉的電池廠


事實(shí)上,面對(duì)未來龐大的動(dòng)力鋰離子電池需求,現(xiàn)在也只有一線電芯公司才有實(shí)力進(jìn)行布局。


LG電池目前在韓國(guó)梧倉(cāng)、我國(guó)南京、美國(guó)霍蘭德和波蘭弗羅茨瓦夫共有四個(gè)廠,總產(chǎn)量70GWh。其最近兩年也不斷對(duì)這些廠進(jìn)行擴(kuò)建,提升產(chǎn)量。同時(shí)還與吉利、通用在合資建廠,規(guī)劃了40GWh的產(chǎn)量,預(yù)計(jì)最近一兩年能達(dá)到110GWh的規(guī)模。


寧德時(shí)代財(cái)報(bào)信息顯示,2019年總計(jì)擁有58GWh的產(chǎn)量,同時(shí)還花費(fèi)數(shù)百億元在車?yán)餅场⒑?、江蘇、四川同時(shí)開建四個(gè)生產(chǎn)基地,總計(jì)將新增97GWh的產(chǎn)量。同時(shí),其還在歐洲規(guī)劃了廠,幾處加起來總產(chǎn)量超過160GWh。


▲寧德時(shí)代產(chǎn)量擴(kuò)建項(xiàng)目


寧德時(shí)代和LG是全球最大的兩家動(dòng)力鋰離子電池供應(yīng)商,僅這兩家的產(chǎn)量加起來就超過200GWh,毫無疑問未來幾年內(nèi)仍將是全球動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)的重要供應(yīng)商。


保證產(chǎn)量不僅僅是建廠,還要在上游的礦物開采、下游的電池回收領(lǐng)域進(jìn)行布局。這方面,龍頭電芯公司顯然走得更快更遠(yuǎn)。


寧德時(shí)代去年斥資5500萬澳元獲得了澳洲鋰礦公司PilbaraMinerals8.5%的股份,同時(shí)還是北美鋰業(yè)、北美鎳業(yè)公司的股東。2013年寧德時(shí)代就已收購(gòu)廣東邦普開始從事電池正極材料回收業(yè)務(wù),并與上汽等多個(gè)車企展開合作。


相比之下,特斯拉在今年才進(jìn)入鋰礦開采領(lǐng)域并提出了材料回收技術(shù),節(jié)奏明顯落后與電芯公司。


結(jié)語(yǔ):我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)不能起大早趕晚集


雖然特斯拉這次沒有公布特別開創(chuàng)性的技術(shù),但它的入局還是傳遞了一個(gè)清晰的信號(hào),就是以特斯拉正在寧德時(shí)代、松下、LG等頭部電池公司開辟的長(zhǎng)續(xù)航+長(zhǎng)壽命+降成本+高安全綜合技術(shù)路線上快速追趕。


而國(guó)內(nèi)此前還在討論究竟要不要放棄三元高鎳路線,回歸磷酸鐵鋰的老路。假如夜郎自大、固步自封,就會(huì)放棄我國(guó)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)10多年來積累的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。


特斯拉雖說是電池領(lǐng)域的后來者,追隨者。但假如它在未來將新一代電池、超大規(guī)模產(chǎn)量還有儲(chǔ)能領(lǐng)域的目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn),它就真正實(shí)現(xiàn)了新能源領(lǐng)域的完整閉環(huán)。


這樣一來,憑借特斯拉的領(lǐng)先位置,又將讓新能源產(chǎn)業(yè)的話語(yǔ)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)回到美國(guó)手中。


正如寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群此前演講中所言,“我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè),不能起個(gè)大早卻趕個(gè)晚集?!?/p>

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