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煜邦电力:公司在现有厂区新建2条储能电池pack产线,预计年底进入调试安装阶段

商标 2023年11月02日 11:46 47 祥恒

煜邦电力11月2日在互动平台表示,公司在现有厂区新建2条储能电池pack产线,目前已完成设备的采购,预计2023年年底进入调试安装阶段。另外2023年7月公司与浙江省嘉兴市海盐县人民政府签约的储能系统建设项目,此项目在海盐金星园区实施落地。项目计划2023年年底开工,2025年实现投产。


【拓展阅读】以下内容为拓展内容,与上面资讯无关,请勿关联任何信息!

上篇文章介绍了新能源电动车行业的上下游及电池细分行业的概况(详见新能源 汽车 锂电池行业浅析),本篇文章将从2021年1季度销量,电池原理分类对比,个细分行业三个大的维度来深入探讨挖掘电池行业各细分领域龙头公司。

1,国内电动车:

根据中汽协数据,1-4月新能源车产量为75万辆,同比大增266%。1-4月销量为73.2万辆,同比增长249.2%。

电动车Q1销量大超市场预期,于是修正了2021年销量预期至240-260万辆。若是2021年达到了这样的销量,那么在上篇文章提到的的规划到2025年销量400-500万辆,肯定会提前到来。,

2,欧洲电动车:

21年1-4月欧洲共销售52.92万辆,同比高增135%,全年维持200万辆预期。

3,美国电动车:

21年1-4月美国电动车共销售16.61万辆,同比增长77%,全年销量有望超55万辆。

不管国内还是国外2021年1季度都呈现大幅增长的态势,原因有以下3个:

1,碳排放考核。

2,2020年1季度疫情, 汽车 机会停摆。

3,各国政策的支持。

在电动车需求如此猛增的情况下,东吴证券对电车销量进行了预测:

预计21年全球电动车销531万辆,同比增75%,其中海外销281万辆;22年将持续高增长,预计全年电动车销731万辆,同比增38%。

预计2025年全球电动车销量约1677万辆,较20年复合增速40%,其中国内/海外分别约699/978万辆。对应全球动力电池需求约1005gwh,其中国内/海外分别379/626gwh。

上篇文章我们提到,现在电池被三元和铁锂所掌控,2020年这两种加在一起占比99.5%。

在蔚来的搅局下,出现了更加适合的电池——固态电池,预计蔚来将在2022年4季度交付。为什么又出现了固态电池?三元和铁锂不好吗?让我们从电池的工作原理说起。

1,电池工作原理

电池由四大块组成,正负极,电解液,隔膜。

我们把这四个模块做个比喻,正极是“工厂”,负极是“公寓”,隔膜是“检票员”,电解液是交通工具“公交车”。我们还缺少一个重要的“员工”——锂离子。

电池工作模型是“员工”——锂离子奔波于工厂和公寓之间,乘坐的是电解液交通工具“公交车”,每次上车下车都需要隔膜“检票员”的检查。

充电的过程:员工工作了一天累了,需要下班回到公寓睡觉补充能量。锂离子通过电解液传导,穿过隔膜到达负极。隔膜有效防止了电子的通过,只让锂离子通过。

放电的过程:员工在公寓休息好,补充完能量,乘坐交通工具来到工厂上班。锂离子通过电解液传导,通过隔膜,到达电池正极。

那为什么电池使用一段时间之后,电池会没有以前耐用呢?

这是因为在电池的工作了一段时间之后,会产生员工老龄化退休即锂离子减少;工厂效益不好,公寓破损无法入住即正负极活性材料减少;公共 汽车 年久磨损失修导致交通瘫痪即电池欧姆阻抗增大,导电性能下降。

2,固态和液态对比

固态电池和液态电池的区别在于液态电池电解液是液体,同时有隔膜防止电子通过。而固态电池的电解液是固态的,同时取消了隔膜。

固态电池的优点:

A:安全性好。液态电池易燃易爆,而固态电池可以抑制锂枝晶,没有电解液走漏,从而提高安全性。

B:能量密度高。液态锂电池不管是铁锂还是高镍能量密度不可能达到300wh/kg,一般在200wh/kg左右,而固态电池可以达到300-400wh/kg。主要是因为固态电池不用石墨负极,直接用金属锂做负极,是整个电池密度提高。

C:循环寿命长。

固态电池缺点:

A:界面阻抗过大。电解质是固态的,离子在固态中传输动力低,造成界面阻抗过大。

B:技术不成熟造成成本过高。

固态电池趋势格局:目前已经有企业进入固态电池的试阶段,而未来固态电池是趋势,液态电池解决不了高里程的问题,而固态电池可以。

目前依旧以液态电池为主,关注固态电池发展。

1,正极材料

正极材料:三元(NCM)和铁锂(LFP)两大块。三元又有镍5,镍6和镍8。

在正极材料中三元和铁锂六四分成,而在三元中,镍8渗透持续提升,目前依旧是镍5和镍6的主场,随着时间推移,镍8必将是市场主流。

正极材料是技术资金密集型行业,产品价格与上游金属价格强相关。正极材料是电池材料的核心环节,其成本占到锂电池的近4成。

正极材料同时面临技术迭代与降本压力,高镍无钴、固态电池是下一代技术的重点。目前三元高镍产线的投资在6亿元/万吨,国内一线正极材料企业的产能规模在4万吨水平,多在推进10万吨级别基地的建设,资金需求较大。

正极材料全球出货量从2013年的不足10万吨,到2020年的60万吨,年复合增长30%。预计2025年全球正极材料规模超过2000亿元,2020年国内正极材料产量51万吨,同比增长27%,其中NCM三元材料占比46%,磷酸铁锂占比25%。

正极材料是锂电四大关键原材料环节中最为分散的,当前CR3仅为20%-30%,CR5仅为30%-40%。主要原因是下游电池厂出于供应链安全和产品质量的考虑,普遍会自产部分正极产能,而上游矿产企业凭借资源优势也会采取向下游延伸的策略,一定程度上挤占了独立正极材料企业的市场空间。

目前国内正极材料企业的毛利率多低于20%,以下游主要面向国内市场的材料企业,其毛利率持续承压,而以当升 科技 为代表的出海型企业,毛利率则整体保持稳定。

总结:1,正极材料行业集中度不高,主要是上下游的挤压与技术迭代。

2,高镍化,无钴化是目前的趋势,未来固态电池是趋势。

3,正极材料行业前五的公司:德方纳米,容百 科技 ,贝瑞特,国轩高科,天津巴莫。

三元材料前五公司:容百 科技 ,天津巴莫,长远锂科,当升 科技 ,杉杉能源。

4,正极上游原材重点关注:镍,锂,钴。代表公司:盛屯矿业,天齐锂业,赣锋锂业,华友钴业。

2,负极材料

负极材料是技术资金密集型行业,产品好坏对电池的能量密度、循环寿命、快充性能等环节有较大的影响,其成本占到锂电池的6-8%。

目前负极产线的投资2-3亿元/万吨,国内一线负极材料企业产能规模7-8万吨,产能的扩张和一体化建设对资金的需求较大。负极的生产工艺相对成熟,电池厂较少布局该环节。

国内负极材料产量从2014年的5万吨规模增长至2020年36.5万吨,年复合增速约40%,其中人造石墨占比逐年提升,2020年国内市占率达到84%。预计2025年全球负极材料行业规模400亿。

负极材料集中度较高,2020年国内负极材料CR5占比78%。贝特瑞、杉杉、江西紫宸为中国传统负极三强。东莞凯金近年来出货量快速提升,主要受益于宁德时代动力电池装机量的增长,已开始跻身一线负极厂商的行列。

负极上市公司行业集中,盈利能力好,毛利率介于25%-40%之间。负极石墨主要是外协生产,成本占比40%,目前负极厂商开始自建石墨化产能,未来负极生产一体化是行业趋势,整体行业盈利能力将进一步提升。

碳硅是行业普遍看好的下一代负极材料,金属锂是负极材料的终极方案,也就是固态电池。

总结:1,负极行业集中度,负极产业一体化是未来趋势。

2,石墨—碳硅—金属锂是负极发展趋势。

3,负极材料前四公司:贝特瑞,江西紫宸,杉杉股份,东莞凯金。

3,隔膜材料

隔膜是技术资金密集型行业,其成本占到锂电池的约8-10%。隔膜成本中,原材料和制造费用占比较大,因此企业的规模化效应较强。

目前隔膜产线的投资4-5亿元/亿平,国内一线隔膜企业产能规模30-35亿平。隔膜的技术壁垒较高,是四大电池材料里面最晚实现国产化的环节。除比亚迪和SKI等少数电池企业外,其他电池厂都以外购隔膜为主。

国内隔膜产量从2014年的5亿平规模增长至2020年37亿平,年复合增速约40%,其中湿法隔膜占比较高,2020年国内市占率达到70%。预计2025年全球锂电池隔膜行业规模超过300亿元。

隔膜行业规模效应较强,龙头的成本优势比较明显,行业集中度继续提升。20年国内湿法隔膜CR5占比93%,其中恩捷股份并购了上海捷力。

隔膜企业的毛利率普遍较高,在40%左右,但近年来有逐步下滑的趋势。隔膜是四大材料中降价预期最强的环节,企业需要依靠不断降低制造成本来维持高盈利水平。

锂电四大材料中,隔膜单位产能投资高,且需在掌握工艺基础上进行设备采购及调试,安装后仍需较长时间爬坡才可保证较高良品率。技术、资金密集型特点限制新进入者进入。

一线电池厂认证周期往往在2-3年,之后才可批量供货,从产能规划到实现收入间的长周期保证了龙头的先发优势及规模优势。

总结:1,隔膜材料行业新进者难度很大,行业将进一步向龙头靠拢。

2,湿法+涂覆是行业发展趋势。

3,负极材料龙头公司:恩捷股份,星源材质。

4,电解液材料

电解液是锂离子在正负极之间传输的通道,其成本占到锂电池的约6-8%。锂盐、溶剂和添加剂原材料占电解液环成本的90%左右,为降低成本,布局原材料产能已成行业发展趋势。

目前电解液产线的投资不到1亿元/万吨,国内一线电解液企业产能规模5-10万吨。原材料是影响电解液价格和生产能力的关键因素,拥有原材料产能的企业具有较大的盈利弹性。

国内电解液产量从2014年的4万吨规模增长至2020年25万吨,年复合增速超过35%,其中动力电解液占比逐年提升,2020年国内市占率达到62%。预计2025年全球电解液行业规模近450亿元。

2020年国内电解液市场CR5占比74%,天赐、新宙邦、东莞杉杉和国泰华荣属于第一梯队。

天赐材料和新宙邦电解液业务的毛利率水平长期维持在25%以上的水平;天赐材料自产部分六氟磷酸锂,新宙邦溶剂产能也即将投产。未来电解液厂商向上游延伸是行业发展的一大趋势。

总结:1,行业集中度高,厂商为保利润将向上游延伸。

2,电解液的添加剂是重中之重。

3,电解液行业前3公司:天赐材料,新宙邦,江苏国泰。

4,六氟磷酸锂龙头:多氟多

5,锂电上下游端

A:新能源热管理:格局分散,但国内企业加速全球替代。代表企业:三花智控、银轮股份、奥特佳。其中, 三花智控 是热管理龙头, 银轮股份 主在传统业务,布局新能源进入特斯拉供应链。

B:锂钴镍行业:资源行业,周期行业,进入门槛高。国内资源占比较少,对外依存度较高。代表龙头: 天齐锂业,赣锋锂业,华友钴业,洛阳钼业。

C:锂电设备:动力电池进入新周期,扩产加速,设备厂商迎来新机遇,龙头厂商明确收益。

锂电设备四道工艺:

1)电芯前段工艺:包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片/模切等工序。该工艺段涉及的设备包括真空搅拌机、涂布机、辊压机、分条机、制片机/模切机等。

2)电芯中段工艺:主要包括卷绕或叠片、焊接、注电解液等工序。该工艺段涉及的设备包括卷绕机、叠片机、焊接机、干燥设备、全自动注液机等。

3)电芯后段工艺:主要包括电芯化成、分容检测等。该工艺段涉及锂离子电池充放电机(用于化成分容)、检测等设备。

4)模组及电池包工艺:主要包括电池组件组装、连接器组装、模块组装、密封性检测、最终测试等。该工艺段涉及模组生产设备、PACK设备等。

后到设备龙头: 杭可 科技 。前中后道全产业链布局龙头: 先导智能 。

D:电池企业国内前五: 宁德时代,比亚迪,中航锂电,国轩高科,亿纬锂能 。

E:供应链

特斯拉供应链:预计旭升股份、拓普集团、三花智控、宁波华翔、华域 汽车 、岱美股份等单车价值量较大。

F:LG电池供应链:正极:杉杉股份,当升 科技 ;负极:杉杉股份,贝瑞特,江西紫宸;隔膜:星源材质,恩捷股份;电解液:新宙邦,江苏国泰,天赐材料。

G:宁德时代供应链:正极:天津巴莫,振华新材,北大先行,贝特瑞;负极:杉杉股份,璞泰来;湿法隔膜:恩捷股份,中材 科技 ,星源材质,沧州明珠;电解液:新宙邦,

1,电池龙头:

宁德时代 。公司目前国内市场份额接近50%,全球市场份额25%,现有产能近60GWh,欧洲工厂将于2021年建成。

比亚迪。 公司是电动车、锂电池行业龙头。

亿纬锂能 :公司是国内锂原电池龙头企业,在圆柱电池、TWS耳机电池领域持续获得国际客户拓展,和电子烟有很深过往。

2,上游资源矿龙头:

锂: 天齐锂业,赣锋锂业

钴: 华友钴业,洛阳钼业

3,正极材料:

德方纳米,容百 科技 ,贝瑞特

当升 科技 :高镍技术领先。

4,负极材料:

贝特瑞,江西紫宸,杉杉股份

璞泰来 :人造石墨龙头。

5,隔膜材料:

恩捷股份,星源材质

6,电解液材料:

天赐材料,新宙邦,江苏国泰

六氟磷酸锂龙头: 多氟多

7,热管理:

三花智控,银轮股份

8,锂电设备:

先导智能,杭可 科技

9,电机电控:

汇川 科技 ,卧龙电驱

总结:电池强相关21家,其他和新能源 汽车 相关6家,共计27家行业顶尖公司。

最后的话:以上内容就是锂电行业分析及行业龙头公司说明,涉及公司不作为推荐。

锂电行业现在太热,需要降温之后入场,现在只罗列,而后分析。

参考资料:

平安证券新能源行业报告/中信证券新能源 汽车 行业投资策略

全文完!

本文同步于公众号“韭菜书房”

车东西

文?|?Bear

导语:借着电动汽车的行业大潮,动力电池产业迅速崛起,全球已形成中、日、韩三国企业争霸,松下、LG、宁德时代等巨头分庭抗礼的行业格局。

表面的平静背后,新一轮巨变正在酝酿之中——固态电池即将掀起新一轮技术变革浪潮、动力电池白名单去除后日韩企业重回中国市场、全球车企与零部件巨头们也纷纷涉足电池产业,一场大变局即将上演。

为此,车东西特推出《动力电池大变局》系列报道,详解全球动力电池产业的风云变幻,本文为系列报道之一。

特斯拉自产的动力电池终于来了,马斯克的野心从电动汽车产业涌向了动力电池产业,新的血雨腥风将拉开序幕。

今日,据外媒electrek报道,特斯拉的“Roadrunner”动力电池自产计划正式启动,位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂,一条属于特斯拉自己的动力电池生产线正在成型。

整件事件最值得关注的焦点在于,达成规模化生产之后的特斯拉动力电池每度电仅需100美元(约合人民币701元,指每kWh容量电池价格),而根据投资机构瑞银公布的数据,松下当前动力电池每度电的成本约为111美元(约合人民币772元),而宁德时代动力电池的成本则为每度电150美元(约合人民币1042元)。

特斯拉进入动力电池产业的第一件事,就是打掉动力电池产业的价格“底裤”。

▲外媒报道特斯拉正在弗里蒙特工厂建造电池生产线

但除此之外,马斯克的这场动力电池“闪电战”还将在汽车产业与动力电池产业同时掀起浪潮。更多拥有资本与技术的车企在特斯拉的号召下,将会涌入动力电池市场,冲击当前的动力电池产业格局。

在这样关键的节点上,我们有必要找到特斯拉如何突破动力电池产业技术壁垒,一步一步解决电池研发,并最终具备电芯生产能力的秘密。

车东西通过对特斯拉五年以来的投资布局、技术研发情况与产业链布局进行梳理,找到了其中的答案。

一、耗时五年?三元锂电之父助力特斯拉自产电?

2020年2月12日,外媒electrek曝料称,特斯拉正在美国弗里蒙特工厂搭建一条动力电池生产线。一时间,特斯拉自产动力电池的消息公之于众,引发了业界震动。

但若非此次媒体曝光,恐怕没有人能想到特斯拉自产动力电池的速度如此之快。

原因在于,与其他大张旗鼓进军动力电池产业的车企不同,特斯拉在这一领域的布局简直可以用低调来形容。

自2015年以来,特斯拉与动力电池相关的投资仅有三笔,分别是对达尔豪斯大学杰夫·戴恩研究小组(Jeff?Dahn?Research?Group)的5年赞助计划、收购电池技术公司Maxwell以及收购电池制造设备公司Hibar。

三笔投资中,特斯拉仅披露了收购Maxwell的金额——2.18亿美元(约合人民币15.27亿元),另外两笔投资的金额与具体细节均未公布。

但正是这三笔投资,凑齐了特斯拉自产电池所需的关键技术——动力电池的电极、电解液、隔膜、电池壳体以及电池的制造工艺。

特斯拉在动力电池领域的布局始于2015年。

以领先于业界的三电技术立身的特斯拉不甘于在动力电池领域受制于松下,更何况彼时松下动力电池的产能爬坡速度远不如特斯拉汽车生产线的产能爬坡速度。

马斯克有预见性地意识到,松下可能会成为特斯拉迈向年产百万辆电动汽车的最大阻碍(随后事实如其所料,2018年松下的动力电池产能限制了特斯拉Model?3的量产速度)。

于是,马斯克动起了自产动力电池的念头。

2015年,马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队,希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”(the?substantial?5-year?funding?package),让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。

▲杰夫·戴恩研究小组

杰夫·戴恩团队是加拿大顶级大学达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队,自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示,该团队目前拥有30人左右的规模,共计发表论文600余篇,在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。

有外媒评价,该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一。

杰夫·戴恩本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。

▲杰夫·戴恩

一边是急于自研自产动力电池的特斯拉,一边是希望并且擅长将技术产业化的杰夫·戴恩团队,双方一拍即合。

同年6月16日,杰夫·戴恩团队所在的达尔豪西大学与特斯拉共同宣布,杰夫·戴恩研究小组的合作伙伴将在2016年6月,从3M?Canada转移到特斯拉,并与特斯拉达成独家合作协议。

达成合作协议之后,杰夫·戴恩老爷子一屁股坐进了特斯拉的前备箱,比出两个大拇指,兴奋之情溢于言表。

▲杰夫·戴恩

在此之后,杰夫·戴恩团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。

去年年底,来自杰夫·戴恩团队的论文显示,其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右,对应电动汽车行驶寿命超过100万英里(约为160万公里),这项专利目前已经为特斯拉所有。

而近期外媒electrek又曝出消息,称杰夫·戴恩团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh(约合701元/kWh)。对比投资机构瑞银给出的数据,松下动力电池的成本约为111美元/kWh(约合771元/kWh)、宁德时代约为150美元/kWh(约合1042元/kWh),特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。

据了解,杰夫·戴恩团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发,目前已初具成果。

可以说,2016年以来,杰夫·戴恩团队为特斯拉自产电池项目贡献了众多底层的技术专利与经验积累,完善了特斯拉从电极、电解质到电池壳体环节的大部分技术链条。五年时间,杰夫·戴恩团队也确实完成了签约时对特斯拉许下的诺言——帮助特斯拉提升动力电池循环次数、降低动力电池成本、研发高能量密度动力电池。

这笔投资对于特斯拉而言,物超所值。

二、收购Maxwell?干电极技术提升动力电池能量密度

2016年之后,马斯克转身扎进了特斯拉Model?3的产能地狱,再无闲暇顾及动力电池产业的布局,以至于2017年、2018年2年时间里,特斯拉在动力电池产业并没有大的动作。

但时间来到2019年,一件事情为马斯克敲响了警钟。

2019年2月,特斯拉2018年财报发布的电话会议上,马斯克指出,超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode?3产能的最大桎梏。

2019年4月,马斯克再度发推表示,“超级工厂的电芯产能只有24GWh,从7月份开始一直限制Model?3的产能,在产能到达35GWh之前,特斯拉不会再投钱进去。”

来自松下的产能限制,使得马斯克再度意识到了动力电池的重要性,他开始加速特斯拉在动力电池领域的布局。

2019年5月,特斯拉以2.18亿美元(约合人民币15.27亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,溢价幅度达到55%。

之所以如此迫切地拿下这家公司,是因为特斯拉看中了Maxwell的干电极技术与超级电容技术。

▲Maxwell干电极技术介绍

传统的电极制备工艺属于湿电极工艺,制造过程中,需要将正负极材料加入溶剂中,对电极片材料进行涂覆。

这种制造工艺的优势在于生产工艺验证时间长,电极质量稳定,但溶剂的特性决定了这种电极涂覆的方式生产的电极较薄,能量密度受限。

同时,生产过程中,需要对溶剂进行蒸发,这一部分生产工艺会产生一定程度的环境污染。

而无溶剂的干电极生产工艺则是将活跃的正负极材料混入黏性物质中,使得正负极材料自身“原纤维化”,形成自支撑膜,牢牢地粘着在电极片上(原理类似于脚底牢牢粘上的口香糖)。

这种生产工艺可以制备更厚的电极,使得电池的能量密度得到大幅提升。目前,使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg,电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg,同时获得更大的放电倍率。

与此同时,干电极的另一大好处,就是可以在电池使用之后,持续为其补充锂金属,弥补电池的容量衰减;而采用湿电极法制备的电极,补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合,通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。

此外,干电极的制作流程不需要进行溶剂干燥步骤,降低了生产成本与时间成本,也降低了环境污染。

另一项超级电容技术,则可以用作能量回收过程中的快速储能装置,其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。

而在急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。

超级电容技术的另一大优势,就是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。

干电极技术为特斯拉自产电池提高了能量密度,而超级电容技术能够在特定场景下为电池提供辅助作用,二者结合或许是特斯拉将来会采用的“混动”方案。

三、收购电池生产设备商Hibar?为自产电池铺路

投资杰夫·戴恩团队,收购Maxwell都是为了掌握最新的电池技术,掌握技术之后的关键就是将其量产。

2019年10月,有媒体发现,加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下,成为了特斯拉的控股子公司。

特斯拉收购Hibar属于秘密进行的项目,其收购日期、金额、合作细节均未透露,但可以明确的是,收购Hibar意味着特斯拉的自产电池项目仅差临门一脚。

Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。

▲Hibar产品一览

在过去的40年时间里,Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。

投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才,收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术,而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环,至此,特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。

四、自产电池寿命将达100万英里?最大能量密度可达500Wh/kg

虽然特斯拉已经拥有了电池的研发、验证与量产的能力,但实际产品将能够达到什么样的效果呢?

目前其电池生产线还未投入实际使用,想从产品出发进行分析不太现实。我们可以换一个角度,从特斯拉目前拥有的技术实力,来推断其自产电池的技术指标。

1、电极

从电极角度来看,特斯拉自产的电池有很大可能性会采用已收购的Maxwell的干电极技术,该技术目前在三元锂电池领域能够实现的单体电芯能量密度为300Wh/kg,最大能够达到500Wh/kg。

现阶段,业界仅有松下的NCA?811三元锂电池以及宁德时代的NCM?811三元锂电池可在电芯能量密度达到300Wh/kg。

与此同时,上文提到,干电极技术能够实现将锂金属补充到负极内,以弥补充放电过程中,锂离子在负极、电解液中的消耗。

而此前,Maxwell有一项待审专利正是将锂离子补充至电池负极,这项专利技术将能够有效缓解电池在使用过程中的容量衰减问题。而随着特斯拉完成对Maxwell的收购,这项专利技术也自然转移到了特斯拉的名下。

▲Maxwell待审专利

在成本方面,由于省去了干燥步骤,整个电芯生产环节成本大约可下降10%-20%。

2、电解质

在电解质方面,受特斯拉资助的杰夫·戴恩团队近期在知名期刊JES上发表了两篇论文,讲述了他们在电解质方面取得的进展。

其中一篇名为《二恶唑酮与亚硫酸亚硝酸盐作为锂离子电池电解液添加剂》。

论文中提到,杰夫·戴恩团队对近期开发的新型电解质添加剂MDO以及另外两种添加剂PDO和BS进行了高温高电压与长期循环性能的测试,载体为NCM523三元锂电池。

为进行该项测试,团队将三种添加剂分别进行了单独与混合添加,不同的实验组合置于不同的温度、电压下进行测试,得出了不同的循环性能。

实验结果表明,添加了MDO、PDO电解质添加剂的电池均在石墨负极表面形成了SEI层(对负极起到保护作用),而添加了BS电解质添加剂的电池则没有形成SEI层。

通过长时间电池循环性能测试,2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液添加剂组合在所有实验电解质添加剂的表现中最优,在经过800次放电循环后,电解质中留存的添加剂浓度依然大于90%。

▲实验结果,(b)(c)中最高的两条分布点分别为2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液组合

在这一研究成果的基础上,杰夫·戴恩团队在去年6月又发布了一篇名为《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果,可作为新电池技术的基准》的论文。

这项实验同样是对NCM523三元锂电池进行了不同的电解质添加剂测试。

实验结果显示,分别向电解质中添加2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合,能使电池循环寿命有效增长。

▲实验结果,紫色、绿色与红色线条为测试结果,另外两条为对照组

其中,添加了三种电解质添加剂组合的电池普遍在3000次充放电循环之后,还能保持85%以上的电池容量,有一组甚至在经历了5000次充放电循环之后,仍然保持了90%以上的电池容量。

而另外两组对照组的电池则在1000次左右的充放电循环之后,电池容量分别衰减到了50%左右的水准。

如果以5000次充放电循环次数作为电池的平均循环寿命,以特斯拉Model?3?EPA续航里程322英里作为单轮充放电的续航里程,那么在该电池组的有效生命期内,一辆特斯拉Model?3的行驶里程将会超过160万英里(约合257万公里)。

不过据特斯拉公布的专利显示,目前他们保守估计该电池的使用寿命在100万英里(约合160万公里),一般纯电动汽车所装配的三元锂电池理论使用寿命仅有40万公里-50万公里,特斯拉新电池的使用寿命大约是目前三元锂电池的3-4倍。

值得注意的是,杰夫·戴恩团队为特斯拉进行的研究是以NCM三元锂电池为基础的。因此从电解质添加剂与其适配电极的角度出发,特斯拉未来自产的电池极有可能是NCM三元锂电池而非NCA三元锂电池,该电池的最大循环次数可能逼近5000次,对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里(约合160万公里)。

3、超级电容器

除了动力电池本身,收购Maxwell还为特斯拉带来了超级电容技术。

马斯克曾在媒体采访中透露,在大学期间,他就对超级电容技术充满兴趣,一度想进行研究。现在,这个超级电容的粉丝终于能够如愿以偿。

超级电容本质上是不同于动力电池的另一套储能方案,对比动力电池,其不足之处在于储能性能有限。

但其长处也非常明显,超级电容的充放电功率很大,并且能量损耗小,既能够高效率进行动能回收,在车辆急加速时也能够瞬间释放大功率电流,减轻动力电池工作压力。

与此同时,超级电容的工作温度区间为-40℃-80℃,能够适应一般电池难以适应的极端环境。

可以说,超级电容具备与动力电池互补的潜质。在车辆正常行驶时,动力电池提供主要电力,当车辆需要急加速、进行动能回收、在寒冷地带起步时,超级电容为车辆提供电力。

当自产电池项目落地后,特斯拉有可能会为车辆同步配备超级电容器,形成全新的动力电池+超级电容“混动系统”。

综合上述三方面来看,特斯拉自产的动力电池极有可能是NCM三元锂电池,第一代电芯产品的能量密度可能会在300Wh/kg左右,后续会逐步攀升至500Wh/kg。

其电解质添加剂可能会选用2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合中的一种,得益于优异的电解质性能,其电池的循环寿命将能够达到100万英里(约合160万公里),超过目前所有的动力电池循环性能。

不仅如此,超级电容技术也可能会被特斯拉投入应用,作为动力电池的辅助能源。

五、从供应商变迁史?看特斯拉自产电池的六大意义

特斯拉首条动力电池生产线的搭建,意味着这家车企在动力电池的供应链上走出了新的一步。

自特斯拉推出首款车型Roadster以来,这条战船就与全球锂电巨头松下牢牢地捆绑在一起。据了解,特斯拉首批100辆Roadster全部采用了松下的18650圆柱形电池。

后续推出的第一款面向大众的量产车型Model?S,更是让特斯拉与松下开启了长达7年的独家供应关系。

在此期间,双方在美国佛罗里达州的沙漠中,建起了一座产能达到35GWh的动力电池工厂,也是如今世界上产能最大的动力电池工厂。

▲特斯拉Gigafactory?1

在马斯克的设想中,这座工厂最终将能够实现50GWh的年产能,撑起特斯拉年产百万辆电动车的远大愿景。

但事与愿违,一边是产能疯狂爬坡,电池需求迅速上涨的特斯拉;另一边是即使出现亏损,也仍在扩大生产线,招收更多员工的松下。

双方没有达成供需同步攀升的微妙平衡,特斯拉的电池需求缺口越来越大,最终在2018年财报发布的电话会议上,双方矛盾爆发。

马斯克指责松下的动力电池产能迟迟跟不上,限制了特斯拉Model?3的产能爬坡,如果松下不能按照约定将合资工厂的电池产能提升至35GWh,特斯拉就将停止对合资工厂的投资。

2019年第三季度,双方的合资工厂动力电池产能虽然达到了35GWh,但松下也冻结了进一步提升合资工厂产能至50GWh的计划。

自2013年展开合作以来,特斯拉与松下之间的关系第一次接近“冰点”。

此次事件之后,虽然特斯拉与松下仍然维持着动力电池的供应关系,但特斯拉也开始寻找新的动力电池供应商。借着特斯拉上海工厂投产这一机会,LG与宁德时代被特斯拉纳入其供应商名单。

2020年1月30日,特斯拉正式宣布与LG化学、宁德时代达成动力电池供货协议。

此外,路透社还报道,特斯拉正在与宁德时代就“无钴”电池进行进一步商谈,特斯拉未来很可能会使用宁德时代生产的“无钴”电池。

▲路透社报道,特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作

到目前为止,特斯拉的动力电池供应链条已经从松下独家供应,转变为LG化学、宁德时代、松下三家同步供应。在特斯拉自产的动力电池完成供应后,这条供应链也将被纳入特斯拉的动力电池名单。

特斯拉已经正式从松下独家供应动力电池的“单极时代”,走向多供应商供应动力电池的“多元时代”。最终可能形成以自产电池为主,采购电池为辅的动力电池供应链条。

对于特斯拉而言,这一时代的到来有着三大意义:

1、动力电池降本增效,坐拥多家动力电池供应商的特斯拉,对供应商将拥有更强的话语权,势必会在动力电池采购价格上加大压价力度。

同时,自产的动力电池生产线投产后,特斯拉的动力电池成本将会低至100美元(约合人民币701元),比松下的动力电池成本还要低10%,特斯拉的成本优势更加明显,旗下车型或将进一步降价,更大规模的扩张销量。如果使用干电极技术进行动力电池生产,特斯拉动力电池的生产效率也会有小幅提升。

2、助推产能增长,到目前为止,特斯拉共拥有两座整车生产工厂,一座位于美国加州弗里蒙特,目前处于满负荷运转;另一座位于上海临港,目前产能15万辆/年,目标产能为50万辆/年,还有较大幅度的产能爬坡空间;还有一座规划中的工厂位于德国柏林,目前正在建设当中。

就目前情况来看,特斯拉与松下的合资电池厂供给美国本土工厂已然供不应求,中国工厂与未来的德国工厂势必需要新的动力电池供应商来提供动力电池。供应商足量的动力电池供应才能够推动特斯拉产能增长,最终在2022年实现年产100万辆特斯拉的目标。

3、满足百万辆Robotaxi的需求,马斯克曾经夸下海口,表示2020年将会有100万辆特斯拉汽车上路成为Robotaxi,暂且不论自动驾驶技术是否可行,以目前的电池技术来看,这一目标很难实现。

目前动力电池的循环次数大多在1000次左右,对应使用寿命大约为20万英里(约合32万公里),这一续航寿命对于普通家用完全足够,但对于需要24小时不间断运行的Robotaxi而言,却显得捉襟见肘。

特斯拉自产动力电池,正是为了解决这一难题,上文我们已经提到,特斯拉最新的专利显示,他们完成了100万英里(约合160万公里)续航寿命的电池研发,拥有超长续航寿命的动力电池将能够满足特斯拉Robotaxi运行的要求。

对于整个动力电池行业而言,特斯拉自产动力电池也有着深远的意义:

1、特斯拉作为电动汽车领军企业,进军动力电池产业这一行为,将会带来模仿效应,未来更多大型车企在转型电动化的过程中,可能会考虑自产动力电池以满足自身需求。对于车企而言,电动时代的核心——三电技术,必须要握在手心。

2、车企进军动力电池,意味着动力电池供应商们原本的客户流失,动力电池供应商的利润空间受到压缩。在与车企的博弈中,动力电池供应商将想方设法降低动力电池成本,提高动力电池性能。

3、新能源供应链结构可能发生改变,在车企自产动力电池的过程中,原本隔着动力电池供应商的材料供应商们,将能够直接与车企产生联系。产业链条减少,意味着产业结构进一步优化。

结语:掌握电池后的特斯拉将更加强大

特斯拉弗里蒙特工厂的第一条动力电池生产线正在搭建,投产指日可待,马斯克酝酿了5年的自产动力电池计划终于进入了产出结果的阶段。

掌握动力电池后的特斯拉,从各个角度来看,都将变得更加强大。

在供应链端,追求降本的特斯拉,一旦实现了自产动力电池的目标,对其他供应商的动力电池采购需求势必会相应减少。特斯拉的动力电池供应商们将会展开价格战,而在这场价格战中,特斯拉将享有绝对的主导权。

在电动汽车产品端,特斯拉自产的动力电池很有可能比目前市面上的大多数动力电池性能优异,将会拥有更长的使用寿命,更少的容量衰减,从而大幅提升特斯拉车型的保值率。

不过对于特斯拉而言,实现量产仅仅只是自产动力电池这一伟大愿景的第一步,后续动力电池的产能建设,对其而言才是真正的挑战。

在中国,动力电池产能的建设成本约为4-6亿元1GWh,而在美国,这一成本只会更高。特斯拉如果想要真正建成成规模的动力电池生产线,后续至少需要在动力电池项目上投资数百亿元。对于特斯拉这样刚刚盈利,现金流无比宝贵的公司而言,这笔投资将会造成庞大的压力。自产动力电池,对于特斯拉而言,仍然任重而道远。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。


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标签: 特斯拉 动力电池

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