更重要的是,如今磷酸铁锂电池更多应用在了我们此前并不关注的商用车领域。因此,种种原因的累加,让大家对特斯拉采用磷酸铁锂电池的过度关注。

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丰元股份办公大楼  资料图片/电池网 陈芳芳

宁德时代宣布正在与特斯拉商讨国产Model 3车型将搭载无钴电池。消息一经发布,直接导致多家钴业企业股价“刹那跌停”。

其实,无钴电池的概念其实不新颖。早几年前名声大震的比亚迪“铁电池”就属于无钴电池,其采用了磷酸铁三种元素作为正极材料。而国产Model 3车型上所要搭载的也将是LFP磷酸铁锂电池(以下简称LFP),只不过特斯拉选择的供应商是宁德时代,而并非比亚迪。

这里解答一个疑问,以高能量密度三元锂电池闻名宁德时代,产品线其实一直都包含磷酸铁锂电池。只不过之前新能源补贴政策追求能量密度,因此磷酸铁锂电池并不能满足需求。所以,政策指挥棒下的宁德时代,选择将更多研发重心转移至三元锂电池上。

更重要的是,如今磷酸铁锂电池更多应用在了我们此前并不关注的商用车领域。因此,种种原因的累加,让大家对特斯拉采用磷酸铁锂电池的过度关注。

选择磷酸铁锂电池,Model 3是为了进一步降价

作为一家新能源汽车企业,特斯拉的野心大得可怕。

从品牌建立之初,该公司的长远目标,是改变全球陆路交通的能源运营模式。作为全球最大的新能源汽车市场,特斯拉的入驻是必然。为了在更短时间内完成对国内市场的“侵略”,进一步压低售价是基础。而实现这一切的关键,在于能否有效控制成本电池成本。

这也是特斯拉CEO马斯克一直主张的第一性原理:制造工艺成本可以随销量降低,元素价格不可降就选择替代。特斯拉现阶段产品线也正是严格按照第一性原则在执行。目前,Model 3及未来Model  Y的生产制造成本已经将至了现有水准的最低点,自动驾驶等软硬件也均被特斯拉自己掌握。唯独作为电动车核心硬件的电池,特斯拉始终受制于供应商。

一台电动车的动力电池组占到整车硬件成本的40%,而前者的40%受制于正极材料。无论是NCM,还是NCA两种三元锂电池正极材料中,钴元素的价格要远高于其他几种材料,所以控制电池成本,几乎等同于控制钴的含量。

对于电池企业而言,三元锂电池的“控钴行动”一直是在持续进行的。此前,几乎所有公司都将研发重点放在了降低正极材料中钴的含量上,这也是为何811电池会诞生。

目前,钴含量最低的动力电池也就是特斯拉用的21700 NCA电池,钴含量占比已经降到了个位数,但即便这样也远远不够的。而无钴电池的概念也早就被提出来过,只不过受制于技术发展,该技术目前还没有任何关于投产的实质性信息。

这正是因此,特斯拉在国产Model  3标准续航版(入门版)车型上,很有可能选择了目前已经具有成熟技术的磷酸铁锂电池。

为什么是宁德时代?

如此来看,特斯拉选择宁德时代也是意料之中。

一方面,这是为了实现此前提高车辆零部件的本土化率的承诺。要知道,特斯拉在确定实现国产时就曾表示,到2020年底上海工厂产品的国产化率将达到90%。

另一方面,进口Model 3车型不用多说,成本、运输以及税费本身就无法降低。而目前国产Model 3车型虽然采用了南京LG的21700电芯,但该电芯售价依旧达不到特斯拉控制成本的预期。而也有消息称,特斯拉从宁德时代购入磷酸铁锂电池的价格有望降低20%。如此一来,磷酸铁锂电池本身成本将远低于三元锂电池,加之宁德时代给的“友情价”,综合来看也能满足特斯拉对成本控制的需求。

除此之外,特斯拉选择宁德时代也是因为看中了其CTP无模组动力电池包技术。

所谓的CTP,其全称为Cell To Pack。简单展开一下:现阶段电动车的动力电池包都是采用了由多个电芯组装成模组,再将模组安装到电池包,属于三级装配模式。而宁德时代的CTP技术则是取消了模组环节,由电芯直接集成到电池包中,形成了二级装备模式。举个简单的例子,同样是将100个人从A点送到B点,传统PACK模式就相当于用10台载客量为10人的车运送,而CTP则是直接用1台载客量为100人的车运送。显然,后者的运送效率更高。

对于动力电池来说,CTP技术最直接的作用就是提升电池包的能量密度,进而提升续航能力。而磷酸铁锂电池的弱点,在于其电池能量密度成组后仅能达到120Wh/kg便已经是现阶段的技术极限。这样的表现不单单无法支撑更长的续航性能,甚至无法满足补贴政策的最低标准。

同时,LFP电池能量密度低主要受制于磷酸铁三种材料的电化学特性,短时间是没有办法在技术上实现突破。所以,宁德时代通过改变PACK形式来提升能量密度。

根据此前消息来看,宁德时代为大众e-Delivery系列车型提供的CTP磷酸铁锂电池的电池包,能量密度已经达到了160Wh/kg。这样的数据基本上可以满足特斯拉国产车型标准续航升级版的续航要求,同时也能达到国家新能源补贴政策的最低标准。这也意味着采用LFP电池的国产特斯拉车型除了在续航表现上有所保障,还能继续拿到补贴和优惠政策。

当然,除了成本更低外,LFP电池的另一个特性就是电池稳定性好,安全性更高,且寿命也更长。但不可忽略的劣势除了能量密度低外,LFP电池在低温情况下性能表现会明显逊色于三元锂电池。还有就是特斯拉一直强调的超充技术,目前也无法确定其是否可以在LFP电池上得以延续。

现在我们可以大胆预测,特斯拉选择LFP电池可能也只是为了中国市场的特供产品。特斯拉将根据不同车型搭载不同类型的动力电池。比如在标准续航版车型上选择LFP电池,而在长续航版车型上继续选择三元锂电池。

不过,强调车辆性能一直都是特斯拉所坚持的目标,甚至成为了其品牌特质。所以特斯拉并不会为了控制成本而放弃车辆的“三电”性能表现。所以,在特斯拉“神一般”的BMS系统加持下,LFP电池也能展现出其一直未被发觉的潜质吧。

当然,关于特斯拉是如何平衡性能和LFP电池特性的答案目前尚不可知。也许在4月的电池日上,特斯拉会交出一份惊艳的答卷。

自研无钴电池才是特斯拉的长久战略

无论是宁德时代,还是LG化学,在某种意义上都仅仅是特斯拉在技术和成本上的“缓兵之计”。考虑到此前特斯拉在其他领域的研发能力,未来实现电池的自研才是特斯拉真正的目的。

此前有网友在特斯拉官方账号下留言问到是否会采用宁德时代的无钴电池,特斯拉的官方回复是:请留意四月的特斯拉电池发布会,无钴,不代表一定是磷酸铁锂。虽然官方随即删除了这条回复,但这却寓意着特斯拉已经开始了无钴电池的研发工作。

其实这并非是凭空猜测。2019年,特斯拉溢价55%收购了一家名为Maxwell的电池企业,使其成为旗下全资子公司。该电池企业始终着重于超级电容器和电池技术的研发工作。加之2019年的特斯拉财报会议上,马斯克曾表示考虑到钴等稀有金属的价格变动,特斯拉可以讲钴的使用量将至零。基于上述条件可以确定,特斯拉已经开始了基于超级电容器技术的无钴电池研发工作。

由此,4月的特斯拉电池发布会,或许真的有希望变更现代电池技术的序列。

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