储能电池

特斯拉“电池日”核心要点:2022年100GWh、多角度降成本

2020-09-23 08:43:22 财联社

海通电新认为动力电池领域有三大创新,1)电化学体系的创新;2)电池形状、模组Pack结构的创新;3)生产制造工艺的创新。涉及到电化学配方、怎么制造、什么形状、如何组装。

三大创新里难度最大、壁垒最高的是电化学体系的创新,钴酸锂-磷酸铁锂-三元即为该领域的创新,未来的无钴、固态等亦为如此,这种创新是以3-5年为时间维度,需要较多的电化学工程师以及较高的研发投入,壁垒较高。除此之外,圆柱、方形、软包、刀片皆为电池形状的创新,包括18650、21700、刀片、590模组、VDA方形等,这种创新遵循着”大电芯“的设计思路在推进。生产制造工艺的创新包括”无极耳“、”干法电极“、”预锂化“等等。

特斯拉电池整体情况:

1、未来公司将以Twh(1000Gwh)来衡量公司的发展,公司希望电池的年产量达到10-20Twh,全球所有电池需求150Twh。

2、车的成本需要下降,电池成本需要下降,生产步骤需要减少,之前一个生产150Gwh的工厂可以生产1Twh。公司希望电池成本下降50%,通过材料、工艺等。公司目标未来三年推出售价在2.5万美元的汽车。

3、公司目标2022年100Gwh的电池,包括储能等。2030年目标3000Gwh。会在柏林生产电池。

未来公司需要10Twh的电池,小型车/Robotaxi需要1500Gwh,紧凑型、中档车需要3500Gwh,豪华车、SUV需要900Gwh,皮卡需要1100Gwh,卡车3000Gwh。

对于特斯拉动力电池的创新要点,我们归纳如下:

一、电化学体系的创新

1、负极-硅。成本下降5%。硅储能效果好,储量大,但膨胀导致电池不愿意用。用非常高弹性的材料抑制它的膨胀,通过原材料重新设计,提升续航里程20%。1kwh 1美元的材料成本。

2、正极-高镍。成本下降12%。正极像书架,最大区别是书架多大,书架上有多少书,需要稳定的结构,不希望是凝胶状,离子不断的流动需要结构很稳定。从金属角度讲,镍能量密度最高、成本最低,所以要用越来越多的镍;钴是让电池结构很稳定的元素,非常高的镍实现15%成本下降。公司希望获得更多的镍矿藏。三分之二的镍+三分之一的锰这种材料更好。

对于储能、整车需要长循环的可以用铁锂电池(LFP batteries for standard range),对于汽车和能量墙可以用镍锰电池,对于质量敏感的皮卡和卡车可以用高镍电池。

公司会在美国建自己的正极工厂。


二、电池形状、模组结构等的创新

1、无极耳电池。18650升级到了21700电池,提升了50%的体积,前两个数字是直径,中间两个数字是高度,最后一个零可以去掉;大电芯是趋势,因为成本可以下降,但随着大电芯越来越大,产热会是问题,通过激光技术把极耳去掉,电子流通距离更短,能量密度更高,不存在过热的现象。公司做了很多的专利,有时候最简单的事情反而最难。


2、大电芯。包括无极耳、干电极等合计成本下降14%。如果没有极耳,生产效率会很高,而且电池可以做到比较大,这款新电池的直径是46mm,高度是80mm,单电芯容量是之前的5倍。仅仅是外形因素的改变,就能将每千瓦时的成本降低14%。


3、Pack。7%的成本下降。将把电池直接内置在汽车结构中,将减轻车辆的整体重量。这将减少所需零件的总数(减少370个零部件)并加快生产速度。而且最重要的是,这还将使每千瓦时的成本降低7%。

三、生产制造工艺的创新

1、干电极工艺。从电极设计开始做创新,粉状的正负极做湿法的处理,溶剂可以循环。然后公司通过干电极技术将其压实,粉状材料压成膜。可以实现10倍的工序简化,需要高精尖的工艺。实现最好的产出率。

2、产线。成本下降18%。连续性的加工和组装。1条线可以到20Gwh,单线产出提升7倍。

3、定型(猜测是化成分容)。通过电子工序减少75%的复杂工序,减少80%的成本。

Musk-财报、经营更新

1、公司是目前唯一一家外资独资的中国汽车工厂,后续会达到100万辆的产能产量目标。Model Y现在量产,后面会扩产。实现模板的生产是简单的,量产是困难的。对特斯拉来说,从采购到车辆交付周期越来越短,在全球每个大洲都设置工厂,至少一家,这会让公司的流动性得到保障,交付周期得到缩短。

2、太阳能成本有所下降,是美国光伏屋顶行业最物美价廉的产品。

3、2020年外部环境很艰难,但公司做了很多大的创新,销量上已经有了30%多的增长。今天所宣布的电池技术是对所有车的增值点。

4、特斯拉的核心竞争力在于制造技术、工艺工程以及软件能力。量产一款车比设计一款车难度增加10倍或是100倍。特斯拉很注重车辆软件设计,可以把特斯拉的车当做一辆有四个轮子的笔记本电脑。


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