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特斯拉无钴电池疑案

tesla CATL

昨天路透社的一篇关于国产特斯拉电池的报道在 42 号车库社群里引发了大量的讨论。

这篇文章的标题是「独家消息:特斯拉正在商谈,在中国制造特斯拉上使用宁德时代的无钴电池」。

特斯拉无钴电池疑案

乍一看这个标题确实很「震惊」,目前电池厂商都在致力于降低三元锂电池正极中「钴」所占的比例,越低的钴含量意味着理论电池的成本就越低。

目前宁德时代量产产品中最低也就把钴的比例降到 10%,即使特斯拉和松下合作的 NCA 三元锂电池,钴的比例也只做到了个位数百分比,而特斯拉要使用宁德时代的无钴电池确实很令人好奇。

飘花电影网 点进文章发现,所谓的无钴电池其实就是 LFP 磷酸铁锂电池,和三元锂电池并没有什么关系,而特斯拉计划使用宁德时代的磷酸铁锂电池早在今年 1 月就已经曝光,我们也已经在特斯拉到底能卖多少车?中提到过,正负极材料的供应商也明确是德方纳米和尚太。

既然大家都如此关心,那我们今天就来聊聊特斯拉为什么要用磷酸铁锂电池?磷酸铁锂电池和现在的三元锂哪个好?

特斯拉为什么要用磷酸铁锂?

飘花电影网 降低成本,从而降低车价。

飘花电影网 在电动汽车上,动力电池的成本占了整车成本的 40%,而三元锂电池中正极材料的价格占了动力电池成本的 40%,正极材料中「镍」「钴」「锰」三种原材料目前的价格分别为 10 万/吨、27.7 万/吨、0.64 万/吨。

特斯拉无钴电池疑案

飘花电影网 所以,为了降低动力电池的价格,所有电池厂都在致力于研发「钴」含量更低的电池,从 523 到 622 再到 811,钴的比例一降再降。

飘花电影网 那特斯拉这次用的磷酸铁锂又是什么来头?

「磷酸铁锂」也是电动车动力电池的一种,不过正极材料从原来的「三元」换成了没有「钴」的「铁锂」,所以在价格上磷酸铁锂电池会比三元锂电池便宜一些。

从国泰君安的研究报告来看,目前磷酸铁锂的价格为 0.65 元/Wh,而三元电池是 0.85 元/Wh,在成本上便宜了 23.5%。

飘花电影网 所以通过使用磷酸铁锂电池来降低整车物料成本,在逻辑上是一件水到渠成的事,但是在这里有两个细节值得探讨。

飘花电影网 用磷酸铁锂之后还能享受补贴吗?

飘花电影网 虽然政策还没有正式出台,但是在今年 1 月的电动汽车百人会上,工信部部长苗圩明确表示 2020 年新能源汽车补贴不会退坡。

换装成本更低的磷酸铁锂目的就是降低价格,如果因为用了磷酸铁锂电池拿不到补贴,这是得不偿失的。

飘花电影网 补贴的三个核心门槛分别为续航里程、电池能量密度和综合电耗。目前国产 Model 3 所处的续航、能量密度区间分别为大于 400 km 和 140 Wh/kg-160 Wh/kg。

新能源乘用车标准

特斯拉无钴电池疑案

也就是说使用磷酸铁锂的 Model 3 续航超过 400 km,电池能量密度达到 140 Wh/kg,总体电耗与现款相差不大的话,仍然可以享受 2.475 万元的补贴。

三元锂电池国产 Model 3 参数

飘花电影网 三元锂电池国产 Model 3 参数

飘花电影网 至于能不能做到上述的几个指标,我们认为完全没问题,原因放在后面磷酸铁锂和三元锂电有什么区别中说。

飘花电影网 第二个细节,上文中提到的三元锂电池的价格是行业的总体水平,根据 2018 年 11 月瑞银的分析报告显示,特斯拉所采用的松下 2170 电芯的价格已经做到了 111 美元/kWh,而且特斯拉目标在 2019 年把电池的价格做到 100 美元/kWh,换算过来就是 0.7 元/Wh。

飘花电影网 这个成本价已经非常接近目前磷酸铁锂的价格,那为什么特斯拉还要通过使用宁德时代的磷酸铁锂来进一步降低价格?

三个原因:

飘花电影网 第一,目前所有的 2170 电芯均由 Giga Nevada 生产并组成 Pack,所以 Giga Shanghai 生产的 Model 3 想用松下的电池,必须从美国运往中国,在成本上需要增加额外的运费以及税费,并不划算。

特斯拉工厂

第二,为了提高车辆零部件的本土化率,目前特斯拉在国产 Model 3 上搭载的是由南京 LG 化学提供的 2170 电池,而 LG 化学的 2170 电芯并不便宜。

同样来看瑞银的研究报告,2018 年底,LG 化学的电池成本比松下/特斯拉的高了 20%,也就是说,即使采用中国本土生产制造的 LG 2170 电芯,在成本上仍然是不够极致的。

特斯拉无钴电池疑案

飘花电影网 第三,特斯拉从宁德时代拿到的磷酸铁锂价格非常美好。

飘花电影网 路透社的原文中消息人士表示,电池的成本价格上有望比降低两位数个百分比,而根据我们的信源,特斯拉希望宁德时代的目标价格降低 20%。

特斯拉无钴电池疑案

综合来看特斯拉采用磷酸铁锂的主要动机的就是便宜。

磷酸铁锂和现在用的三元锂有什么区别?

这是对于国产 Model 3 预定用户来说最关注的问题。

飘花电影网 根据宁德时代的公告,在今年 7 月才会给特斯拉供应动力电池,所以在没有量产上车实测之前,所有的区别都是基于磷酸铁锂和三元锂的电化学特性而言。

另外再明确一点,宁德时代并不是为了特斯拉才产磷酸铁锂电池的,磷酸铁锂电池一直占据了宁德时代出货量的较大比重,只是在政策的引导下三元锂电池的优势更大一下,所以我们现在接触到的也是以三元锂电池为主。

磷酸铁锂有 3 大优点:价格便宜、安全性高、寿命长,这里就不展开说了,重点说一说缺点,这也是特斯拉第一次使用磷酸铁锂需要克服的新问题。

能量密度低

过去几年的新能源补贴政策中,国家一直引导电池厂商推出高能量密度的电池,以此提高车辆的综合续航能力。磷酸铁锂电池的能量密度发展到 120 Wh/kg 已经非常极限,但这对于三元锂电池来说还是刚刚起步。

飘花电影网 补贴政策中能量密度的门槛被不断拔高,磷酸铁锂的优势越来越小,所以近几年时间里,三元锂电池成为了家用电动车的首选。

而磷酸铁锂更多被用在,对空间要求低、对循环寿命和安全性要求高的货车以及大巴上。

飘花电影网 不过随着补贴逐渐退坡,技术的发展回到市场导向。

虽然磷酸铁锂电池的能量密度偏低是电化学特性导致,但是比亚迪和宁德时代分别希望通过刀片电池和 CTP 的技术提高电池包整体的能量密度。

飘花电影网 从工信部公示的比亚迪「汉」的参数来看,通过使用刀片电池技术,磷酸铁锂电池的能量密度也达到了 140 Wh/kg。

特斯拉无钴电池疑案

2019 年 10 月宁德时代与大众商用车部门签订了长期战略合同,大众的 e-Delivery 系列车型(纯电动轻卡)将采用宁德时代的 CTP 磷酸铁锂电池,电池包能量密度 160 Wh/kg。

而宁德时代给特斯拉提供的就是采用了 CTP 技术的磷酸铁锂电池,虽然在数据上,磷酸铁锂的能量密度不如三元锂电的 180 Wh/kg 那么好看,但也已经迈进了补贴的门槛,所以采用磷酸铁锂的国产 Model 3 大概率也是可以拿到补贴的。

飘花电影网 而且宁德时代供给特斯拉的磷酸铁锂电池只会用在电池容量更小的「标准续航升级版」车型上,所以即使磷酸铁锂能量密度偏低,但是在 CTP 技术的加持下,仍然可以满足「标准续航升级版」车型的续航需求,和新能源汽车补贴的门槛。

这里再补充一点关于国产长续航 Model 3 的信息。

国产版长续航后驱版 Model 3 已经上了工信部的目录,所以量产交付也只是时间问题,不过可以明确的是长续航版车型因为电池容量更大,所以一定会采用能量密度更高的南京 LG 化学 2170 三元锂电池。

低温性能差

低温性差是三元锂电池和磷酸铁锂电池共有的特性,但是因为三元锂电池的活性更高,所以低温性能相对较好一下,而磷酸铁锂电池活性更差,所以低温环境性能差的弊端会愈发明显。

而低温性能差带来最直接的影响有两个:

第一,低温环境下,相同的电量,磷酸铁锂的实际续航会短于三元锂电池。

第二,低温环境下,相同的电量,磷酸铁锂电池的充电速度会慢于三元锂电池。

飘花电影网 总结一下,理论上使用磷酸铁锂电池的 Model 3 在低温环境中的续航会略逊于使用三元锂电池的 Model 3,而且使用磷酸铁锂电池的 Model 3 在超充上能否达到 170 kW 的最大充电功率也是未知数。

我并不认为特斯拉会为了降低价格,过度牺牲车辆的三电性能,但是从目前磷酸铁锂的电化学特性来说,以上两个问题是特斯拉需要克服的,但是如何解决,我们希望在 4 月特斯拉的电池日上能得以揭秘。

可以明确的是,降低价格、提升性能是特斯拉一直以来的目标,现在寻找 LG 化学和宁德时代只是希望在成本和性能上找到一个平衡点。

根据我们最新的信源显示,Hyson 已经和临港签订了 7000 万电芯制造设备供应合同,这意味着 Giga Shanghai 极有可能成除特斯拉在美国本体外第二个生产动力电池电芯的制造工厂。

飘花电影网 再结合年初特斯拉美国 Fremont 工厂自建的电池产线开始试点生产的新闻,特斯拉停滞了近年 3 年的电化学技术,即将在今年重新成为舞台上最闪耀的焦点。

飘花电影网 我们 4 月再见。

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