详解特斯拉的“无钴”大计 宁德时代的磷酸铁锂不是“非黑即白”

原标题:详解特斯拉的“无钴”大计 宁德时代的磷酸铁锂不是“非黑即白”

图/文|搜狐汽车周航

[搜狐汽车·黑客] 疫情让本就处于寒冬中的汽车行业雪上加霜,破冰和自救乃是所有汽车从业者口中的关键词、全产业链共同的目标。而在低迷的大环境中,唯独特斯拉从2020年一开始就好消息频发,成为了行业中独树一帜的存在……

1月初,国产Model 3价格门槛进入到30万元以内、大力推动零配件国产化的进度。

1月中旬,美股股价开始“火箭升空”。

2月初,春节假期结束国内股市开盘,包括国内供应商在内的特斯拉概念股接连涨停。

上周,间隔同样不到一个月,新消息又来了:特斯拉与宁德时代在无钴电池合作的谈判,已进入最后阶段。减少用量或者不使用原材料价格较高的钴,能大幅降低动力电池的造价,特斯拉控制成本的“司马昭之心”已无需多言。

具体怎么个“无钴”、会采取哪种方式?掀起了一波热议。我们无法妄下结论,而那些以比亚迪股票大涨,而预判磷酸铁锂才是王道,与宁德时代合作替代国产特斯拉现有的三元锂,那真是想多了。

[·两种截然不同的“无钴”:磷酸铁锂和无钴三元锂·]

首先,“无钴”这个概念不够具体,市面上常见的磷酸铁锂和无钴的三元锂都符合条件:前者本身的材料没有钴,后者是以其他原材料,降低乃至取代三元锂电池(特斯拉为NCA镍钴铝)中的钴。两种降低成本的方式截然不同,产品特性存在明显差异。

磷酸铁锂:寿命长、安全性高、成本低;能量密度小、低温性能弱。

三元锂:正好相反。

[·磷酸铁锂的“是与非”·]

在特斯拉与宁德时代的“无钴计划”中,“天平”似乎倒向了磷酸铁锂的方案,热议正是由此而起。

首先,既然是以降低成本为目标,那么换装磷酸铁锂自然是最直接的办法。去年中国化学与物理电源行业协会的数据显示,磷酸铁锂的成本已降至700元/kWh以下,三元锂的成本普遍在900元/kWh左右徘徊。以特斯拉Model 3的75kWh版本为例,不算成组、电池包、线缆等制造过程中其它必要的费用,单看电芯换算下来差价就在1.5万元左右。

而且,两种电池成本之间的差价还将进一步扩大。去年年底我们采访动力电池行业专家时,就得到了这样的反馈:因为补贴政策对能量密度的要求,所以磷酸铁锂被这方面有先天优势的三元锂后来居上、占了更多的份额。但磷酸铁锂有着相当大的市场存量,接下来补贴逐渐退坡甚至是取消补贴之后,这部分存量逐渐释放,会凭借体量的增长进一步降低成本,在电池以及整车的价格战中扩大优势。

另外从市场局面来看,调研结构泰博英思的数据显示:现阶段纯电动车三元锂和磷酸铁锂占所有装机量的90%以上,二者就是“绝大多数”,其中磷酸铁锂的大头儿用在了电动大巴、物流等商用车上,三元锂的“主舞台”是乘用车产品,二者的市场有着较为明显的“分界线”

而算上可能会用在低配车型上的特斯拉,还有肯定会用的比亚迪等等,磷酸铁锂“过线”到小车领域已成为必然,份额反超三元锂的说法并非空穴来风。

当然了,三元锂换成磷酸铁锂有着成本的好处,也存在着续航、重量及动力性能三大问题。

续航方面,相同体积的动力电池组,能量密度更大的三元锂具备优势,这是先天的差异。好在是宁德时代此前发布的去模组电池,还有比亚迪即将在王朝系列的全新电动跑车汉上使用的刀片电池,两种方式都是在现有材料的基础上,继续压榨电池包的能量密度,从而提升续航里程。

这个技术路线我们此前就有过详解的文章,形象点说就是:模组相当于一些零食的“独立包装”,在结构之中减少乃至去掉了这部分,直接装进电池包里自然就能承载更多的电芯了。对比来看就好比两大包“吃的”,磷酸铁锂这边单个的“营养”低、但是量足,整体上也就不比那边的三元锂差多少了。

重量方面,磷酸铁锂电池密度的先天劣势,想要达到相同续航里程,重量就要比特斯拉原有的三元锂电池更大。增重因电池总容量而异,增加的比例也分不同的车型,对于整备质量的影响或许不大,但会影响到车辆重心、底盘调校等问题,特斯拉用在标配空气悬挂的Model X上倒还好说,但Model 3没有啊。

性能方面,换装磷酸铁锂对于动力性能也将会有一定影响,因为高倍率、大电流(输出与充电)一直与三元锂都是密不可分的搭档。究竟是宁德时代的磷酸铁锂能满足特斯拉的高性能需求,还是特斯拉要进行妥协推出低配版本?这方面将会成为双方合作中最大的看点,接下来我们也在第一时间为您带来答案。

而如果只是现有的磷酸铁锂技术,显然放电方面很难支撑特斯拉Performance 版本的动力表现,充电方面也难以应对特斯拉最新的V3超充。

[·磷酸铁锂作为替代者 那可就“打脸”了·]

单说磷酸铁锂对动力性能的影响,或许一些消费者没有那么在乎。但是对于特斯拉来说,性能是人们提到这个品牌的高频词汇,或者说是标签,抛开那些全球限量、手工打造的纯电动车,特斯拉一直是大规模量产电动车中的“最速”。在意吗?那是必须的,以上的说法两个非常典型的案例。

第一个来自蔚来,李斌总第一次在北京五棵松开发布会的时候,就提出了“ES8与特斯拉Model X,性能要同水平、而价格减半”的产品的目标。以特斯拉为目标的电动车,性能表现是仅次于续航的硬指标,甚至超过了充电效率。

第二个来自保时捷,Taycan刚在“主场”纽伯格林赛道出圈速,埃隆·马斯克就先在社交媒体上给出了隔空回应,随后特斯拉改装后的三电机版Model S P100D+去到了同一个场地。即便两款车在价格上没有针锋相对,Taycan Turbo 4S海外媒体连续10次0-200km/h加速实测,成绩都稳定在10秒以内,特斯拉的电动机有明显的衰减,也还是去刷圈了。

从两个例子不难看出,性能强劲这个特斯拉多年建立起来了“人设”,已深入人心以及车企的心,并且不想“崩”。由此继续展开可以得出结论:特斯拉势必不会放弃高倍率、大电流的黄金搭档三元锂,国产的Model 3也不会。

[·这不是一个“非黑即白”的问题·]

跳出两种电池产品的针尖对麦芒,其实这并非一个“非黑即白”的问题:磷酸铁锂作为短期目标用于低配车型,降低价格门槛、扩大受众,这就是我同事前日的《假设国产Model 3价格下探到25万 你的购车清单里还会出现别的车么?》文章。无钴的三元锂作为长期目标稳固高性能的“人设”,高配车型继续坚持已深入人心的品牌调性,面对Taycan等后来者的挑战。

两者并不矛盾。举个我同事的实例,他2017年决定买BMW 320i(标准轴距)的因素很多,其中一个不太重要而与本文相关的是:买不起M3。类似车系跨度较大,低配与高配在性能乃至很多方面都相距甚远的例子不胜枚举,放在国产特斯拉上,磷酸铁锂和三元锂共存根本就不是事。

[·特斯拉的“中期目标”才是关键·]

特斯拉引入磷酸铁锂这件事,关键点实则并不在于电池材料本身,而是伴随材料一起改变的电池组结构这个“中期目标”。这方面我们此前咨询了动力电池行业的专家,得到了以下几点反馈。

第一,圆柱电池本身空间利用率就存在先天不足,直接影响了整体pack密度的上限。特斯拉从18650到21700牺牲了电池寿命、以及更大热损耗等,接下来继续提升能量密度,这些问题还会进一步放大,继而影响到了升级潜力。

第二,圆柱电池只是当时综合技术(电池本身+控制)、成本等各方面最好的选择,能完美匹配整个底盘平板的形状,却无法应对不规则的底盘,这限制了特斯拉电池压榨底盘空间的能力。

第三,在锂电池技术共同进步的大前提下,依旧通过增加体积的方式,任何电池的包厚度以及底盘空间都会遇到“天花板”。而从电池包的厚度、体积以及配重来说,方形电池相比圆柱电池有一定优势,接下来的发展空间也要更大一些。

[·“远期目标”特斯拉也已先下手了·]

去年特斯拉在收购Maxwell这家电池企业之时,绝大多数目光都被100万英里寿命所吸引了,而忽略了特斯拉无钴电池大方向。现在回想,其实当时埃隆·马斯克就已经“漏题”了。超长寿命是Maxwell产品的看家本领之一,而解决实际问题的是这家老牌玩“电”企业的干电极、预锂化技术。

干电极涂层技术:通过在锂电池的电解液中加入少量(约5-8%)细粉状粘合剂(PTFE),与正极、负极粉末混合、挤压机形成薄的电极材料。一方面,增加电池内部固态材料的比例,相当于固态电池的初级阶段,从而提升能量密度、电池活性,以及实现无钴的减低成本目标。

预锂化技术:锂电池首次充放电会形成SEI膜,消耗锂带来不可逆的效率损失。预锂化技术可以在组装电池之前给固态的干电极补锂,来提升首次效率,而传统电芯成型之前的液态的拌料+涂布不行。能否在首次放电补充锂的差异,体现在效率上最多可达15%。

[·总结·]

综上所述,如果将特斯拉的无钴计划比作一盘棋,钴的三元锂以及圆柱形电池,最终都将成为“弃子”,磷酸铁锂也只是“过渡手”,取代电极中含有钴材料的干电极、外加预锂化技术,现在看来才是决定未来一段时间内走向的一步。当然了,随着时间的推移,不排除宁德时代以及更多国内动力电池企业,也能与Maxwell分庭抗礼。

而这一步何时到来?动力电池这盘棋最终的胜负手是固态电池,还是另有其它的“黑科技”?我们将继续跟踪,为大家带来第一手的消息,关注搜狐汽车·黑客就对了。返回搜狐,查看更多

责任编辑:

声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
免费获取
今日搜狐热点
今日推荐