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特斯拉無鈷電池疑案

鉅大LARGE  |  點擊量:1111次  |  2020年03月23日  

路透社的一篇有關(guān)國產(chǎn)特斯拉電池的報道在 42 號車庫社群里引發(fā)了大量的討論。


本文來源 微信公眾號42號車庫 ID:iCar123 作者:六三


這篇文章的標題是「獨家消息:特斯拉正在商談,在我國制造特斯拉上使用寧德時代的無鈷電池」。


乍一看這個標題確實很「震驚」,目前電池廠商都在致力于降低三元鋰離子電池正極中「鈷」所占的比例,越低的鈷含量意味著理論電池的成本就越低。


目前寧德時代量產(chǎn)產(chǎn)品中最低也就把鈷的比例降到 10%,即使特斯拉和松下合作的 NCA 三元鋰離子電池,鈷的比例也只做到了個位數(shù)百分比,而特斯拉要使用寧德時代的無鈷電池確實很令人好奇。


點進文章發(fā)現(xiàn),所謂的無鈷電池其實就是 LFP 磷酸鐵鋰離子電池,和三元鋰離子電池并沒有什么關(guān)系,而特斯拉計劃使用寧德時代的方殼磷酸鐵鋰離子電池早在今年 1 月就已經(jīng)曝光,我們也已經(jīng)在特斯拉到底能賣多少車?中提到過,正負極材料的供應(yīng)商也明確是德方納米和尚太。


既然大家都如此關(guān)心,那我們今天就來聊聊特斯拉為何要用磷酸鐵鋰離子電池?磷酸鐵鋰離子電池和現(xiàn)在的三元鋰哪個好?


特斯拉為何要用磷酸鐵鋰?


降低成本,從而降低車價。


在電動汽車上,動力鋰電池的成本占了整車成本的 40%,而三元鋰離子電池中正極材料的價格占了動力鋰電池成本的 40%,正極材料中「鎳」「鈷」「錳」三種原材料目前的價格分別為 10 萬/噸、27.7 萬/噸、0.64 萬/噸。


所以,為了降低動力鋰電池的價格,所有電池廠都在致力于研發(fā)「鈷」含量更低的電池,從 523 到 622 再到 811,鈷的比例一降再降。


那特斯拉這次用的磷酸鐵鋰又是什么來頭?


「磷酸鐵鋰」也是電動汽車動力鋰電池的一種,不過正極材料從原來的「三元」換成了沒有「鈷」的「鐵鋰」,所以在價格上磷酸鐵鋰離子電池會比三元鋰離子電池便宜一些。


從國泰君安的研究報告來看,目前磷酸鐵鋰的價格為 0.65 元/Wh,而三元電池是 0.85 元/Wh,在成本上便宜了 23.5%。


所以通過使用磷酸鐵鋰離子電池來降低整車物料成本,在邏輯上是一件水到渠成的事,但是在這里有兩個細節(jié)值得探討。


用磷酸鐵鋰之后還能享受補貼嗎?


雖然政策還沒有正式出臺,但是在今年 1 月的電動汽車百人會上,工信部部長苗圩明確表示 2020 年新能源汽車補貼不會退坡。


換裝成本更低的磷酸鐵鋰目的就是降低價格,假如因為用了磷酸鐵鋰離子電池拿不到補貼,這是得不償失的。


補貼的三個核心門檻分別為續(xù)航里程、電池能量密度和綜合電耗。目前國產(chǎn) Model 3 所處的續(xù)航、能量密度區(qū)間分別為大于 400 km 和 140 Wh/kg-160 Wh/kg。


也就是說使用磷酸鐵鋰的 Model 3 續(xù)航超過 400 km,電池能量密度達到 140 Wh/kg,總體電耗與現(xiàn)款相差不大的話,仍然可以享受 2.475 萬元的補貼。


三元鋰離子電池國產(chǎn) Model 3 參數(shù)


至于能不能做到上述的幾個指標,我們認為完全沒問題,原因放在后面磷酸鐵鋰和三元鋰電有什么差別中說。


第二個細節(jié),上文中提到的三元鋰離子電池的價格是行業(yè)的總體水平,根據(jù) 2018 年 11 月瑞銀的分析報告顯示,特斯拉所采用的松下 2170 電芯的價格已經(jīng)做到了 111 美元/kWh,而且特斯拉目標在 2019 年把電池的價格做到 100 美元/kWh,換算過來就是 0.7 元/Wh。


這個成本價已經(jīng)非常接近目前磷酸鐵鋰的價格,那為何特斯拉還要通過使用寧德時代的磷酸鐵鋰來進一步降低價格?


三個原因:


第一,目前所有的 2170 電芯均由 Giga Nevada 生產(chǎn)并組成 Pack,所以 Giga Shanghai 生產(chǎn)的 Model 3 想用松下的電池,必須從美國運往我國,在成本上要新增額外的運費以及稅費,并不劃算。


第二,為了提高車輛零部件的本土化率,目前特斯拉在國產(chǎn) Model 3 上搭載的是由南京 LG 化學供應(yīng)的 2170 電池,而 LG 化學的 2170 電芯并不便宜。


同樣來看瑞銀的研究報告,2018 年底,LG 化學的電池成本比松下/特斯拉的高了 20%,也就是說,即使采用我國本土生產(chǎn)制造的 LG 2170 電芯,在成本上仍然是不夠極致的。


第三,特斯拉從寧德時代拿到的磷酸鐵鋰價格非常美好。


路透社的原文中消息人士表示,電池的成本價格上有望比降低兩位數(shù)個百分比,而根據(jù)我們的信源,特斯拉希望寧德時代的目標價格降低 20%。


綜合來看特斯拉采用磷酸鐵鋰的重要動機的就是便宜。


磷酸鐵鋰和現(xiàn)在用的三元鋰有什么差別?


這是關(guān)于國產(chǎn) Model 3 預(yù)定用戶來說最關(guān)注的問題。


根據(jù)寧德時代的通告,在今年 7 月才會給特斯拉供應(yīng)動力鋰電池,所以在沒有量產(chǎn)上車實測之前,所有的差別都是基于磷酸鐵鋰和三元鋰的電化學特性而言。


另外再明確一點,寧德時代并不是為了特斯拉才產(chǎn)磷酸鐵鋰離子電池的,磷酸鐵鋰離子電池一直占據(jù)了寧德時代出貨量的較大比重,只是在政策的引導(dǎo)下三元鋰離子電池的優(yōu)勢更大一下,所以我們現(xiàn)在接觸到的也是以三元鋰離子電池為主。


磷酸鐵鋰有 3 大優(yōu)點:價格便宜、安全性高、壽命長,這里就不展開說了,重點說一說缺點,這也是特斯拉第一次使用磷酸鐵鋰要克服的新問題。


能量密度低


過去幾年的新能源補貼政策中,國家一直引導(dǎo)電池廠商推出高能量密度的電池,以此提高車輛的綜合續(xù)航能力。磷酸鐵鋰離子電池的能量密度發(fā)展到 120 Wh/kg 已經(jīng)非常極限,但這關(guān)于三元鋰離子電池來說還是剛剛起步。


補貼政策中能量密度的門檻被不斷拔高,磷酸鐵鋰的優(yōu)勢越來越小,所以近幾年時間里,三元鋰離子電池成為了家用電動汽車的首選。


而磷酸鐵鋰更多被用在,對空間要求低、對循環(huán)壽命和安全性要求高的貨車以及大巴上。


不過隨著補貼逐漸退坡,技術(shù)的發(fā)展回到市場導(dǎo)向。


雖然磷酸鐵鋰離子電池的能量密度偏低是電化學特性導(dǎo)致,但是比亞迪和寧德時代分別希望通過刀片電池和 CTP 的技術(shù)提高電池包整體的能量密度。


從工信部公示的比亞迪「漢」的參數(shù)來看,通過使用刀片電池技術(shù),磷酸鐵鋰離子電池的能量密度也達到了 140 Wh/kg。


2019 年 10 月寧德時代與大眾商用車部門簽訂了長期戰(zhàn)略合同,大眾的 e-Delivery 系列車型(純電動輕卡)將采用寧德時代的 CTP 磷酸鐵鋰離子電池,電池包能量密度 160 Wh/kg。


而寧德時代給特斯拉供應(yīng)的就是采用了 CTP 技術(shù)的磷酸鐵鋰離子電池,雖然在數(shù)據(jù)上,磷酸鐵鋰的能量密度不如三元鋰電的 180 Wh/kg 那么好看,但也已經(jīng)邁進了補貼的門檻,所以采用磷酸鐵鋰的國產(chǎn) Model 3 大概率也是可以拿到補貼的。


而且寧德時代供給特斯拉的磷酸鐵鋰離子電池只會用在電池容量更小的「標準續(xù)航升級版」車型上,所以即使磷酸鐵鋰能量密度偏低,但是在 CTP 技術(shù)的加持下,仍然可以滿足「標準續(xù)航升級版」車型的續(xù)航需求,和新能源汽車補貼的門檻。


這里再補充一點有關(guān)國產(chǎn)長續(xù)航 Model 3 的信息。


國產(chǎn)版長續(xù)航后驅(qū)版 Model 3 已經(jīng)上了工信部的目錄,所以量產(chǎn)交付也只是時間問題,不過可以明確的是長續(xù)航版車型因為電池容量更大,所以一定會采用能量密度更高的南京 LG 化學 2170三元鋰離子電池。


低溫性能差


低溫性差是三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池共有的特性,但是因為三元鋰離子電池的活性更高,所以低溫性能相對較好一下,而磷酸鐵鋰離子電池活性更差,所以低溫環(huán)境性能差的弊端會愈發(fā)明顯。


而低溫性能差帶來最直接的影響有兩個:


第一,低溫環(huán)境下,相同的電量,磷酸鐵鋰的實際續(xù)航會短于三元鋰離子電池。


第二,低溫環(huán)境下,相同的電量,磷酸鐵鋰離子電池的充電速度會慢于三元鋰離子電池。


總結(jié)一下,理論上使用磷酸鐵鋰離子電池的 Model 3 在低溫環(huán)境中的續(xù)航會略遜于使用三元鋰離子電池的 Model 3,而且使用磷酸鐵鋰離子電池的 Model 3 在超充上能否達到 170 kW 的最大充電功率也是未知數(shù)。


我并不認為特斯拉會為了降低價格,過度犧牲車輛的三電性能,但是從目前磷酸鐵鋰的電化學特性來說,以上兩個問題是特斯拉要克服的,但是如何解決,我們希望在 4 月特斯拉的電池日上能得以揭秘。


可以明確的是,降低價格、提升性能是特斯拉一直以來的目標,現(xiàn)在尋找 LG 化學和寧德時代只是希望在成本和性能上找到一個平衡點。


根據(jù)我們最新的信源顯示,Hymson 已經(jīng)和臨港簽訂了 7000 萬電芯制造設(shè)備供應(yīng)合同,這意味著 Giga Shanghai 極有可能成除特斯拉在美國本體外第二個生產(chǎn)動力鋰電池電芯的制造廠。


再結(jié)合年初特斯拉美國 Fremont 廠自建的電池產(chǎn)線開始試點生產(chǎn)的新聞,特斯拉停滯了近年 3 年的電化學技術(shù),即將在今年重新成為舞臺上最閃耀的焦點。


我們 4 月再見。

原標題:特斯拉無鈷電池疑案


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