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起火状况频发,特斯拉究竟靠什么立于不败之地?

2019-07-16 10:38 来源:互联网 编辑:Angelina

前段时间,特斯拉由于自燃事件一直处于风口浪尖,但反常的是,虽然起火事故频发,特斯拉的招牌并没有砸了~那特斯拉究竟是靠什么立于不败之地的呢?

Tesla目前能在全球成长中电动车产业中取得领导地位,很大程度与掌握独一无二电动车电池技术有关。在电动车用锂离子电池技术发展上,业界认为最大挑战在于如何平衡锂电池生产面临的三大挑战,此即能量密度、成本以及循环寿命(cycle life)。即使Tesla在处理相同的电池三大挑战平衡上,所采方式和其它电池电动车制造商没有两样,但Tesla在几个关键要素表现上似乎仍有较佳的表现,让Tesla电动车电池技术能够领先于当前业界。

起火状况频发,特斯拉究竟靠什么立于不败之地?

Tesla电动车电池技术、管理优势在哪里

Tesla采用圆柱形电池作为其电动车用电池规格,独树一格于当前电动车市场:采圆柱形电池可创造效能提升、弹性化以及成本控制等几项优势,这也是为何如今美国电动皮卡车新创企业Rivian,在其电动皮卡车用锂电池上,同样采圆柱形电池设计电池组的原因,只不过Rivian电动皮卡车还没步入量产阶段,反观Tesla电动车早已达量产规模一阵子。

就圆柱形、方形以及袋式(pouch)电池来说,圆柱形电池是最具生产成本效益的电池类型,亦即圆柱形电池每kWh的成本比其它类型电池的成本还低。

而Tesla为Model S/X以及Model 3所分别采用的Panasonic制造18650和21700圆柱形锂电池,也都以金属外层覆盖作为支撑,并提供电池结构性强度。此外在高功率情况下,电流消耗以及功耗分配超过整个电池组,而非会集中在电池内的某一部分。

Tesla为其电动车电池组的电池温度管理 设计液冷式热管理系统

这与其它汽车制造商采取较具经济效益的空冷式技术有很大差异。借由调整电池组的温度,Tesla能够确保电池以最高效率、最优化状态运行,从而最大化电池寿命以及效能表现。

因此,即使降低电池成本是加快电动车市场成长的重要因素,Tesla在其电池组采液冷式的热管理技术上,为市场上对拥有更长电池寿命以及长期成本负担性电动车的消费者来说,提供了一个具体的解决方案。

Tesla很积极于设法为其锂电池生产减少钴的采用量

Model 3所搭载电池的钴含量,确实已比其它业者的锂电池钴含量为低。对于Tesla这类美国业者来说,要取得足够供应链钴原料存在不少风险及不确定性,一方面钴矿在全球的稀少性,一方面在取得钴矿上也要考量是否存在童工开采或类似不良劳动情况开采的道德问题。考量这些因素,Tesla希望减少其电动车锂电池的钴含量情有可原。

钴主要在电池技术中被用在阴极,是所有可作为电池阴极材料中不论政治上或经济上取得成本皆是最高者。目前业界对于电池技术的共识显示,如果电池没有采用钴原料,电池的结构完整性和寿命就会打折扣。但近期有科学文献表明,电池中更高的镍含量会限制到钴对电池的影响性,反而因此不再需要加入钴在电池中。

实际上镍在全球较容易开采和取得,若锂电池生产弃钴采镍,或有助降低生产成本,也能减少因经济因素导致的取得困难性。因此业界认为,或许Tesla未来某天锂电池生产也能不再需要钴原料,如此Tesla就不用烦恼例如中美贸易战持续延长战下,可能增加其钴材料取得的任何风险及困难性。

技术和材料取得因素之外,Tesla在教育车主进行适当电动车电池维护上相当谨慎,特别是在不良充电习惯导致的负面影响上。例如若车主习惯让其电动车电池充电率长时间维持在100%,就很容易导致电池迅速老化,如果业者能教育车主将充电状态保持在最佳范围内,就有助延长电池使用寿命。因此Tesla将与客户传达电动车电池健康重要性,列为客户购买其电动车的体验一环。

整体来看,Tesla仍持续开发其电动车更佳的新技术,对于电动车电池技术的特别重视,也似乎带给Tesla在拉大和竞争对手差距上一个显著优势。或许其它电动车制造商在未来可能也会尝试跟进Tesla的电池技术。

Gigafactory 1估2020年产能达满载

在锂电池生产上,目前Tesla主要在美国内华达州兴建Gigafactory 1,与Panasonic合作生产车用锂电池,这也是Panasonic全球产能规模最大的车用电池生产线,主要供应Model 3之用,规划满载产能达到35GWh。DIGITIMES Research预估,现阶段Tesla Gigafactory 1产能利用率约为73%,2020年将达满载。

Gigafactory 1所规划的35GWh满载产能,相当于可供应50万辆电动车,但至今产能利用率仍未达满载。而在Panasonic对旗下车用电池客户出货量比重上,2017~2021年对应Tesla车款比重皆将达67~71%,即使近期Panasonic有增加提供丰田汽车(Toyota Motor)所需电池产能,但因Tesla电动车所需电池数量以及容量更高,因此预估到了2021年,Tesla仍会是Panasonic电池事业部最大电池供货客户。

Maxwell乾电极技术导入 Tesla自产电池可期

虽然目前Tesla仍是和Panasonic维持电池供货合作关系,但一直以来均有传出Tesla可能增加其它供应伙伴、甚至自行生产的消息,5月底Tesla正式完成收购美国加州能源储存技术新创企业Maxwell Technologies,正式取得Maxwell超电容器以及乾电极技术。Tesla执行长Elon Musk日前也证实,Tesla正准备采用Maxwell电池技术生产自有电池,甚至不排除在未来也投入电池用矿材采集行列。

Musk认为,将Maxwell技术集成至Tesla电池生产相当具战略意义,因为Maxwell电池技术对于降低电池生产成本和扩大电池生产规模有很大助益。外界认为Tesla最终走向自行生产自用电动车锂电池的机会相当高,这意味未来可能减少、甚至完全不与Panasonic等电池供应商合作的机会。目前Tesla在自有最新第三代自驾计算机研发上已是自行设计。

Tesla希望掌握自有电池产能情有可原,如Musk认为若能掌握自有电池从上游开采原料到下游制造的所有产能,就不用受限于要和供应链洽谈配合电动车量产所耗费的成本,也可减少矿石原料取得的不确定性和任何潜在风险。

加上Tesla和Panasonic在4月曾就供货问题出现公开争议,Musk认为Model 3产量下滑是Gigafactory 1电池产能不足所导致,但Panasonic方面不认同这项说法,Panasonic社长津贺一宏5月中也指出,以目前Panasonic电池生产规模,若Tesla在2020年开始生产Model Y及扩大业务规模,可能跟不上Tesla扩大量产需求。不过津贺一宏也称Gigafactory 1不久的将来应会改善效率,特别在Panasonic高速产线获得进一步升级后。

Maxwell电池技术上,此前Maxwell宣称其乾电极技术比起湿电极技术,可减少10~20%成本,并可提高电池能量密度。外界普遍预估若Tesla采用Maxwell电池技术,可让电池密度提升至300Wh/kg,并让Premium版Model 3一次充饱电力续航里程,从约523公里(325英里)增加至约603公里,且无需增加成本。目前Tesla的2170电池的能量密度约260Wh/kg。

Maxwell也称未来其电池技术还可能将电池能量密度提升至500Wh/kg,以及增加电池放电与充电循环的寿命达1倍。

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