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千亿美元市值的特斯拉,如何推动动力电池材料(3)

来源:中国战略新兴产业 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-07-16

【作者】网站采编

【关键词】

【摘要】Part.2 特斯拉不断改变着动力锂电池行业规则,推动动力锂电池行业的变革 从选择18650电池让锂电池正式在纯电动车上商用开始,特斯拉通过卓越的电池管

Part.2

特斯拉不断改变着动力锂电池行业规则,推动动力锂电池行业的变革

从选择18650电池让锂电池正式在纯电动车上商用开始,特斯拉通过卓越的电池管理系统(BMS)和对电池的自研渗透,不断改变着动力锂电池的行业规则。

1.先进的BMS使三元锂电池成为主流

2008 年特斯拉首次使用松下的18650三元锂电池电芯作为车辆的动力电池,并且在 Roadster 上试验过之后,开始在Model S上大规模使用。

借助三元锂电池在能量密度上的优势,特斯拉Model S的续航能力大幅领先同年份使用磷酸铁锂、锰酸锂作为动力电池的纯电动汽车。而当时普遍认为三元锂电池不过是消费电子中使用的电池,并不符合车规的需求,并且在循环寿命上远低于磷酸铁锂电池。但是特斯拉巧妙地通过先进的BMS管理好了这 6,000 多节电池,而大幅提升的续航能力也规避了三元锂电池在循环寿命上的短板。

特斯拉通过技术手段,成功地利用了三元锂电池的优点,规避了缺点。在特斯拉率先尝试了三元锂电池之后,整个行业对三元锂电池的看法逐渐开始发生转变,而中国新能源补贴政策中能量密度的门槛也在不断提升,通过政策的手段引导车企放弃磷酸铁锂,换用三元锂电池。这是特斯拉第一次引导整个行业技术路线的转变。

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注:锂电池根据正极材料的不同,可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元锂(NCM/NCA)电池,材料不同决定了性能各不相同。

2.升“镍”去“钴”,进一步提升能量密度、降低成本

特斯拉也在不断探索能增效降本的锂电池材料。

2016年,这一年特斯拉推出了全新的2170三元锂电池,正极材料中“镍”的比例大幅提升,“钴”的比例大幅下降,正极材料中“镍”的比例达到了90%,而 2016年行业的主流水平只有 40%。

更高比例的“镍”可以提高电芯的能量密度,但是带来的弊端是更差的热稳定性,极低的“钴”含量可以大幅降低电芯的物料成本,但是带来的弊端是更低的快充速度。

但是从结果来看,特斯拉成功地利用了高能量密度以及低成本的优势,通过在Pack中布置更长的液冷管路、预留泄压孔、单个电芯设置熔断保护装置等方式克服了高能量密度2170电芯的缺点。

这又是一个通过技术手段,规避缺点利用优点的案例。而现在乘用车动力电池发展方向也是通过提高“镍”的比例来提高电池能量密度,做到更长的续航。

特斯拉一直在打破这个行业的物理认知,引领行业的发展,自从特斯拉使用磷酸铁锂电池的计划曝光之后,已经有厂家在打算从三元锂换到磷酸铁锂,这种影响力不可谓不大。

3.不断提高自研比例,保持动力锂电池的持续领先

在Model S上,特斯拉采用了松下的18650电芯,Pack的封装为特斯拉独立完成。

到Model 3上,不仅Pack的封装技术是特斯拉的,采用的 2170 电芯也是特斯拉与松下共同研发,并且在特斯拉Gigafactory 1生产的。

2016年与Jeff Dahn研究小组达成5年合作。Jeff Dahn研究小组2008年开始研究储能材料的物理和化学性质(主要是在锂离子电池领域),他们的目标就是提高电池的能量密度、提升电池安全性、降低成本并提高电池的循环寿命,从而降低汽车和储能应用的成本。

2019 年2月特斯拉宣布以溢价55%的价格收购了Maxwell公司,这家公司掌握的两项核心技术分别为干电极技术和超级电容技术。其中干电极技术带来的好处是可以提升10% 的电池能量密度,并降低10%的成本,同时还可以提高电池的生产效率。

特斯拉也开始了自产电池的计划。据Electrek 报道,特斯拉在Fremont工厂建设了一条电芯的试生产线,这是特斯拉的一个秘密项目,代号Roadrunner,该项目的目标是应用“机器制造机器”的策略来大规模生产便宜的电池。

Part.3

动力电池材料和技术的创新是纯电动汽车发展的强大驱动力

特斯拉在动力电池材料、技术等方面的持续创新和突破是其保持持续领先的重要原因。动力电池作为纯电动汽车的核心部件,对电池的技术话语权决定了纯电动车企推动产业发展的能力,也决定了未来产业的发展走向。如果没有足够研发投入,产品的上限只能取决于供应商的能力。这也是苹果自研芯片进一步整合生态的决定要素之一。

文章来源:《中国战略新兴产业》 网址: http://www.zgzlxxcy.cn/zonghexinwen/2020/0716/384.html

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