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硅谷钢铁侠的电池梦

2020/09/26 21:31      IT老友记   


  特斯拉电池日姗姗来迟,外界翘首以盼。

  按照原本计划,本次电池日原定于今年四月召开,但因疫情影响,一直搁浅至今。9月23日,马斯克总算在万众瞩目之下,揭开这这块遮挡已久的面纱。

  本次活动时间定于太平洋时间13:30,在特斯拉加州工厂召开,但引发的关注足以覆盖到远洋之外的中国。北京时间23日凌晨4:30,睡眼惺忪的媒体记者、投行分析师,以及马斯克的狂热粉丝们共同在屏幕前,见证这场盛宴的开启。

  如此大的关注度其实不难理解。过去,特斯拉凭一己之力将电动车带入人们的视野,而这家公司的老板马斯克更是硅谷的明星角色,其影响力绝不亚于一手缔造苹果商业帝国的乔布斯。

  自特斯拉诞生以来,马斯克向百年汽车工业发起冲击,即使经历了数次起落,但他依然带领特斯拉穿越低谷,并且活了下来。

  现在这家车企不但活了下来,而且活得很好。今年,资本市场对这家企业报以足够的优待,开年以来,特斯拉总市值最高暴涨6倍,一路超过通用、丰田等老牌车企,对于此前一直被华尔街空头们狙击的特斯拉,这些都是不可想象的。

  而人们心心念念、翘首以待,关注点也并不局限于新产品的发布,而是特斯拉能否又一次颠覆电池产业。

  改良

  即使比原定计划晚了近四个月,特斯拉电池日依然热度不减。

  “这一天将非常疯狂、“特斯拉次日召开的电池日将影响公司的长期生产”,电池日召开前几天,马斯克就在社交媒体上疯狂渲染。一直以来,特斯拉以坚持不做广告投放著称,但马斯克总是在推特账号上公布公司的一举一动。

  马斯克在推特上拥有超过3000万粉丝,是特斯拉稳固的流量曝光池,他常年为自家公司代言,他也因为一些口无遮拦的言论为公司带来了不少麻烦。

  电池日召开之前,外界对于特斯拉发布的新电池就充满了想象,一度延展至百万英里电池、大圆柱电池、干电极技术、无钴电池等多个方向。

  随着特斯拉电池日的召开,一切终于从猜测转为尘埃落定,只不过,这一次新电池的发布并未满足外界的期待。

  作为本次电池日的主角,特斯拉新推出的“4680电池”无疑是重头戏,这是一款直径为46毫米,长度为80毫米的圆柱形电池。

  之前,特斯拉曾将18650电池升级为21700款,该项技术一经发布就在业内引起轩然大波。

  特斯拉通过对电池直径和长度的增加,同时实现了能量密度的提高以及成本的下降。这项技术曾被国内众多电池厂商一时当作潮流,但无一家取得突破。

  这一次,特斯拉又对电池进行了更为激进的升级,除了新的电池结构之外,还运用激光技术将电池的极耳去掉,通过工艺流程的简化,提升了电池的性能,同时降低了成本。

  除此之外,特斯拉还对电池正负极材料结构进行了更换,负极的硅材料成本降低5%,续航提升了29%,正极材料减少了“钴”的比例,有效节省了成本。钴是稳定电池的重要材料,但在地壳中的平均含量为 0.001%,价格极其昂贵。

  得益于生产线、原材料、生产工艺等方面的改良,特斯拉整车性能将得到进一步提升,如果每项标准都得到实施,特斯拉电动车的续航能力将提高54%,成本将下降56%。

  根据特斯拉方面称,约三年后有信心制造售价2.5万美元的全自动驾驶汽车,折合人民币仅为17万元,目前国产model 3的价格已经下探到27.4万元,更便宜的特斯拉正在路上。

  “制造用户买得起的电动汽车,从公司成立之初就是我们的梦想。”马斯克在现场说到。

  然而,观众和资本市场并未因此满足。

  由于外界心心念念的超级主角的“百万英里电池”并没有出现,成为整场发布会的遗憾。虽然全新的“4680”型电池,续航里程提高16%,能量密度提高五倍,动力输出提高六倍,但大家更关注的,是能够往返月球两次的百万英里电池。

  并且,新电池还是处于一种“接近可用”的状态,马斯克此前在推特上宣布称,新款电池的使用时间是在3年后。

  发布会现实表现与此前预期导致的偏差,让特斯拉当日盘后跌幅一度扩大至8%,市值蒸发了500亿美元。

  这是一次改良,而不是颠覆。

  关键因子

  如果要列举出人们对购买电动车的理由,价格、安全、续航都会入选。

  但对车企来说,这几大问题其实都取决于电池。

  电动车的历史十分悠久,如果向前追溯,甚至比燃油车更早。1881年,第一辆电动汽车由法国人 Gustave Trouve 制造问世,5年之后,德国工程师卡尔·本茨才发明了第一辆燃油车。

  但汽车工业的百年历程,都没有摆脱对于内燃机的依赖,直到新世纪才有所改善。究其主要原因,是和电池技术的演进密切相关。

  Gustave Trouve 制造的第一辆电动车采用的是铅酸蓄电池,续航里程仅为16km,这样的表现,当时甚至不足以和马车竞争,所以彼时电动车诞生下来就昙花一现。

  电动车迎来真正的转折点是锂电池的应用。得益于上世纪90年代锂离子电池的商业化,索尼、松下等日本企业迅速崛起,日产等汽车厂商开始尝试为汽车搭载锂电池,如今名满天下的特斯拉就是当时诞生的。

  但即使到今天,电池对电动车的桎梏仍然没有得到彻底的解决。

  首先是成本问题,在一辆电动车中,电池的成本占据了整车成本的30%左右,这也导致了电动车的价格远远高于同等规格的燃油车。一直以来,各国政府为了推进新能源汽车的发展,都采取补贴的方式,但电动车的成本无法与燃油车匹敌。

  另一方面,则是锂电池存在的能量衰减和残值问题。电池运作时,会产生复杂的化学反应,每次放电时,阳极产生的锂电子会通过液体电解质转移到阴极,同时在阳极失去的电子会沿着外部电路向阴极移动,从而为汽车供电。

  但每一次放电循环都会对电池产生损耗,这也就造成了电池能量的衰减问题,通常情况下锂电池每年平均损耗2%的容量,而一旦电池容量下降到初始值的80%以下,就被认为不再适用于汽车。

  电池技术的进步能够有效缓解这些问题。中国动力电池双雄之一的比亚迪今年推出了刀片电池,宣布其续航里程达到了三元锂电池的同等水平,而且相比于三元理电池,刀片电池更加稳定和安全。

  另外,宁德时代的老板曾毓群在6月表示公司已准备就绪,将生产寿命长达16年或200万公里的电池;通用汽车也在研发一款据称寿命相近的先进电池,已进入最后阶段;而特斯拉在电池领域的布局也动作频繁:

  2019年2月,收购超级电容器制造商Maxwell ;2019年9月,招聘电池制造技术诗、分析师及测试人员;2019年10月,收购锂电池制造商Hibar;2020年1月,宣布在加州弗里蒙特工厂建造一条试点电池生产线,发布动力电池自建项目“RoadRunner”;2020年4月,计划扩大合资电池厂gigal产能;2020年5月,与韩国韩华签订锂电设备采购协议;2020年6月,与嘉能可Glencore达成协议,每年采购6000吨钴;2020年9月,举办电池日活动。

  草蛇灰线,伏脉千里。特斯拉虽然在电动车行业风生水起,但电池行业布局也未曾落下,从超级电容到收购电池制造商,从自建电池工厂到布局上游原材料,特斯拉已经不再是一家单纯的电动车公司,而是正在构建自己的能源帝国。

  能源帝国

  马斯克出生于南非家庭,教育赋予他的技能支持他闯荡硅谷,在互联网浪潮中积累了资本,现在拥有SpaceX、特斯拉、Solar City等数家公司。

  作为“第一性原理”的忠实信徒,马斯克尝试利用这几家公司为人类构建一个拥有清洁能源、全新交通方式以及多行星居住的未来。值得庆幸的是,他治理下的几家公司都已经取得了不错的进展,尤其是特斯拉。

  过去一年,是特斯拉一个重要的转折点,中国工厂的诞生,有效缓解了其产能焦虑,而交付量也不断攀升,击溃了外界对于其需求的质疑,尽管去年36.4万辆的销量在传统车企面前还微不足道,但很少有人小觑特斯拉未来的潜力。

  最直观的体现便是在股价上。今年以来,特斯拉股价一路水涨船高,总市值最高暴涨6倍。马斯克的身价也如同坐上火箭一般,一度跻身全球富豪榜第三名,特斯拉也从“最大的庞氏骗局”,转变为“汽车界的苹果”。

  2007年,乔布斯在旧金山正式发布iPhone,拉开了了移动互联网的序幕,如今苹果市值已经突破2万亿美元,过去一年营收超过2600亿美元,净利润超过550亿美元。截至今年二季度,特斯拉已经实现连续4个季度盈利,如果不出意外的话,距离实现全年盈利仅一步之遥。特斯拉在电动车市场已经形成一骑绝尘的领先优势,江湖地位日渐稳固。但特斯拉的使命并不在于汽车市场的成功,而是为了加速世界向可持续能源的转变。

  早在2006年,马斯克就披露了特斯拉的《秘密蓝图》,详细描述特斯拉的未来愿景,其中前三步关于汽车,最后一步则是关于太阳能。

  马斯克曾对外透露,按照特斯拉的规划,光伏和储能业务的未来发展空间要超过汽车,是特斯拉未来要打造的重点业务。

  为了实现这一目标,2016年特斯拉就以26亿美元的价格收购了光伏企业SolarCity 22%的股权,并且这项决议未经董事会投票就被马斯克敲定。

  SolarCity是美国家用太阳能电力解决方案的主要提供商,主要为用户提供系统设计、安装以及融资、施工监督等全面的太阳能服务。

  收购SolarCity以后,特斯拉推出光伏组件与屋顶的融合体Solar Roof,第一代Solar Roof于2016年正式发布,原本计划2017年实现量产,但因为产能于成本受限,量产时间也被数次推迟。直到第三代Solar Roof的发布,这一情况才得到改善,相比于前两代,第三代Solar Roof成本已经下降了40%,初步具备经济性,成本也开始低于“传统屋顶+光伏组件”。

  与光伏相配套的是特斯拉的储能方案Powerwall和Powerpack。二者分别面向家庭储能方案以及商用机构、政府部门的电池储能系统,可在能源价格较低时储电,价格高峰期供电,并且在电网断电时作为备用电源,最终形成与太阳能系统的无缝集成。根据财报显示,特斯拉2019年储能装机达到165Wmh,同比增长58%,营收10.95亿美元,占据公司收入的6.4%。

  尽管目前光伏和储备业务尚处于起步阶段,但特斯拉已经形成了“光伏+储能+电动车”的闭环。在这个庞大的布局下,特斯拉自研的电池不仅可以用于汽车业务,甚至可以帮助其完成向能源企业的跨越。

  自研电池虽然尚处于早期,但终将成为马斯克能源帝国当中至关重要的一块拼图。

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