引言

隨著萬(wàn)眾矚目的特斯拉電池日召開(kāi)，我們也看到了特斯拉面臨的兩大問(wèn)題，面向未來(lái)2030年，特斯拉思考問(wèn)題是從整個(gè)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，第一個(gè)挑戰(zhàn)是對(duì)于電池的需求是按照10TWH折合（10萬(wàn)GWh），現(xiàn)有電池企業(yè)的規(guī)劃都遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足要求；第二個(gè)挑戰(zhàn)低成本的需求，按照現(xiàn)有電芯成本的下降幅度，是沒(méi)辦法滿足電池在各行的滲透；因此特斯拉在電池日也是第一次正式介入電池生產(chǎn)，通過(guò)到電芯層面的垂直整合，這次特斯拉給我們帶來(lái)的解決辦法，是整體創(chuàng)新圍繞著電芯設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備、材料、電芯成組進(jìn)行，其結(jié)果有望大幅提升續(xù)航里程，降低電芯的成本和降低電池生產(chǎn)單GWh的投資。

01

特斯拉Battery Day 對(duì)于普通消費(fèi)者的意義

在這次電池日中，最重要的一點(diǎn)就是埃隆·馬斯克（Elon Musk）想要干什么？

1）他要制造足夠的多電池，一方面通過(guò)現(xiàn)有供應(yīng)商來(lái)提供，一方面要自己下場(chǎng)來(lái)造電池，未來(lái)特斯拉把車(chē)價(jià)做的足夠低的時(shí)候，要滿足全世界人民對(duì)于特斯拉的電動(dòng)汽車(chē)的需求

2）他要使電池的成本降低一半，幫助特斯拉在三年內(nèi)制造出令人信服的25,000美元的電動(dòng)汽車(chē)，這個(gè)25000美金的目標(biāo)是在2018年說(shuō)的，過(guò)了3年之后，自己不做電池這個(gè)事情是做不到的

3）特斯拉的一頓操作，一方面把公司的想象空間拉到最高，一方面也試圖把電動(dòng)汽車(chē)不斷往下壓到普通消費(fèi)者能負(fù)擔(dān)得起的價(jià)格，這個(gè)價(jià)格和全球大部分中型燃油車(chē)的價(jià)格是相匹配的。如果比較全生命周期的成本，則有更大的優(yōu)勢(shì)。我們通常在說(shuō)要到2025年讓電動(dòng)汽車(chē)和燃油車(chē)平價(jià)，這次電池日Elon Musk主要是就這個(gè)目標(biāo)展開(kāi)的。

特斯拉電池是什么樣的？

特斯拉今天把整個(gè)電池矩陣給說(shuō)清楚了，如下圖1所示，特斯拉的產(chǎn)品和對(duì)應(yīng)的電池選擇有了一個(gè)清晰的路徑。

1）長(zhǎng)循環(huán)壽命：這是特斯拉規(guī)劃的入門(mén)級(jí)產(chǎn)品和儲(chǔ)能站，優(yōu)先考慮使用壽命（充放電次數(shù)），電池會(huì)主要考慮使用磷酸鐵鋰電池。可以預(yù)期的是，基于磷酸鐵鋰電池的入門(mén)級(jí)車(chē)型就是特斯拉所說(shuō)的25000美金車(chē)型電池選擇 2）長(zhǎng)續(xù)航（中級(jí)產(chǎn)品）：這是特斯拉根據(jù)客戶的需求，優(yōu)先考慮續(xù)航里程的長(zhǎng)度，電池需要較高的能量密度，目前是圍繞鎳和錳來(lái)做的無(wú)鈷電池，這個(gè)是產(chǎn)業(yè)里面比較期待的，特斯拉沒(méi)有給出具體的答案

3）重量敏感的產(chǎn)品（高端產(chǎn)品）：在皮卡、重卡領(lǐng)域，由于需要考慮帶載能力，所以優(yōu)先考慮性能，需要采用高鎳電池，這也是特斯拉目前重要自主開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域

第一類產(chǎn)品，主要由中國(guó)電池企業(yè)所把控；第二類產(chǎn)品目前主要是松下和LG 化學(xué)提供，第三類是特斯拉自研的，所以特斯拉在電池產(chǎn)品線上構(gòu)建了圍繞壽命、里程和重量敏感三個(gè)維度去優(yōu)化自己的電池結(jié)構(gòu)。

圖1 特斯拉的產(chǎn)品路徑

02

特斯拉五方面開(kāi)展自己的電池優(yōu)化計(jì)劃

特斯拉這次在創(chuàng)新層面，主要通過(guò)以下的不同層次來(lái)展開(kāi)的，獨(dú)特的電芯設(shè)計(jì)、自研的電芯生產(chǎn)工藝、基于硅負(fù)極材料、基于高鎳的正極材料和電芯車(chē)輛集成化設(shè)計(jì)等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)的多環(huán)節(jié)的綜合創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)能量密度大幅提升，續(xù)航里程大幅提升，單位成本及投資額大幅下降。

圖2 特斯拉的五個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)

從特斯拉公布的路徑來(lái)看，一方面特斯拉有信心在續(xù)航里程提升54%（電芯設(shè)計(jì)、負(fù)極、正極及電芯底盤(pán)集成分別貢獻(xiàn)提升16%、20%、4%、14%）；單位成本下降56%（電芯設(shè)計(jì)、電芯工廠、負(fù)極、正極及電芯底盤(pán)集成分別貢獻(xiàn)下降14%、18%、5%、12%、7%），也就是預(yù)期電芯的成本可以從2021年的100美金/kwh下降到2025年56美金/kwh；而單位投資額下降69%，這代表特斯拉可以大幅提高自己的產(chǎn)線能力，自己制造更多的電芯（五項(xiàng)措施帶來(lái)的貢獻(xiàn)下降7%、34%、4%、16%、8%）。

圖3 特斯拉需求的成本

在這個(gè)具體措施里面，比較能落地和現(xiàn)實(shí)的地方在于：

1）4680大圓柱電池：從18650到21700再到46800，特斯拉的優(yōu)選路徑還是圓柱電芯，這次直徑46mm，高度80mm，容量可提升5倍，續(xù)航提升16%，成本下降14%。這里最大的挑戰(zhàn)是快充速度，由于體積變大，電芯內(nèi)部的熱量在超級(jí)快充散熱很難解決，所以這里通過(guò)創(chuàng)新無(wú)極耳設(shè)計(jì)，降低電流距離實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻下降。這種電芯的發(fā)展路徑，最主要是基于特斯拉基于在圓柱模組設(shè)計(jì)和制造的積累。

圖4 特斯拉的大圓柱電芯技術(shù)

2）電芯整合技術(shù) 和電芯技術(shù)相匹配的是特斯拉這一次采用了電池系統(tǒng)集成的方式，在原有的設(shè)計(jì)里面，特斯拉是把電池分為4個(gè)模組，而這一次電動(dòng)皮卡對(duì)于電池能量需求實(shí)在太大，所以這里把電芯直接放在底盤(pán)上，下面采用鋁板做防撞結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)大大提高了電芯集成的效率（電芯集成至底盤(pán)，重量減少10%，續(xù)航提升14%，成本下降7%。）

圖5 特斯拉的電芯集成新技術(shù)

其他有關(guān)于電芯制造、正極和負(fù)極方面，特斯拉這次介紹的比較簡(jiǎn)單，由于需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，這里主要包括

1）電芯制造技術(shù)：干電極技術(shù)，傳統(tǒng)電極制備采用濕法工藝，特斯拉通過(guò)干電極技術(shù)將混合材料壓成膜，涂在極片上，實(shí)現(xiàn)10倍操作工序簡(jiǎn)化。在電芯組裝線環(huán)節(jié)工藝優(yōu)化：連續(xù)生產(chǎn)，一條組裝線實(shí)現(xiàn)20GWh產(chǎn)能，單線產(chǎn)出增加7倍。還有化成分容環(huán)節(jié)工藝優(yōu)化和正極生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝優(yōu)化，這些生產(chǎn)技術(shù)光靠一頁(yè)介紹材料，真的無(wú)法做判斷，可能搞不好又會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)電芯生產(chǎn)地獄。

2）負(fù)極材料：特斯拉在電芯材料負(fù)極技術(shù)上是圍繞硅負(fù)極來(lái)做的，使用高彈性材料抑制硅膨脹。重新進(jìn)行硅負(fù)極設(shè)計(jì)，在硅表面用覆膜材料，通過(guò)涂層材料方式，1kwh成本只需要1美元，提升20%續(xù)航里程，成本貢獻(xiàn)下降5%。

3）正極材料：特斯拉采用的是高鎳材料，通過(guò)使用更高鎳材料，實(shí)現(xiàn)高能量密度、高續(xù)航，最終實(shí)現(xiàn)15%的成本下降。 需要注意的是，在這方面的探索，中日韓三個(gè)做鋰電較早的國(guó)家，是遇到了很大的挑戰(zhàn)的，很多工作并不是一蹴而就的，在這三個(gè)方向上，特斯拉做的事情更多的是從實(shí)驗(yàn)室到中試，這里列舉的很多的數(shù)據(jù)都是基于紙面。電芯垂直整合需要大量的制造工藝人員，這個(gè)美國(guó)制造的電芯靠不靠譜，目前來(lái)說(shuō)沒(méi)有底

小結(jié)：電池日延遲了幾個(gè)月，總體來(lái)說(shuō)讓我們看到了特斯拉直面鋰電池瓶頸的勇氣，也給了自己的解決方案，想要打破目前的天花板目前是全世界所有汽車(chē)企業(yè)和電池企業(yè)在努力，特斯拉作為那個(gè)垂直整合的代表也給了我們不少的啟示特斯拉電池日講了什么？

原文標(biāo)題：特斯拉電池日講了什么？

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