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特斯拉一直在改寫電池行業(yè)的游戲規(guī)則。
臨近4月特斯拉電池日，曝光的信息越來越多，而這些信息指向了兩點(diǎn)：
1、特斯拉準(zhǔn)備生產(chǎn)自研電池，老伙伴松下將會(huì)慢慢出局；
2、特斯拉掌握的突破性的電池技術(shù)越來越多，接下來很有可能帶來革命性的產(chǎn)品。
特斯拉作為大的純電動(dòng)車制造、銷售公司，2019 年一年一共交付了 36.7 萬輛純電動(dòng)車，動(dòng)力電池裝機(jī)量超過了 22 GWh。
根據(jù)韓國 SNE Research 統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2019 年鋰離子動(dòng)力電池出貨量為 116.6 GWh，也就是說特斯拉一家的電池用量，占了總出貨量的近 20%。所以特斯拉一旦調(diào)整策略，對(duì)于整個(gè)行業(yè)的影響不容小覷。
一家擁有「持續(xù)」電池前瞻技術(shù)的公司
2020 年 2 月 11 日，特斯拉首席執(zhí)行官 Elon Musk 在推特上透露，今年 4 月特斯拉將在 Giga New York 工廠舉行特斯拉「電池投資者日」。
據(jù)外媒 Electrek 透露，今年的「電池投資者日」上特斯拉有望推出能量密度高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)、成本更低的動(dòng)力電池，也就是說時(shí)隔 4 年，特斯拉的電池技術(shù)即將迎來新的一輪迭代升級(jí)。
回顧一下，2016 年底特斯拉與松下共同研發(fā)的 2170 電芯首次曝光，2017 年量產(chǎn)上車，在 Model 3 長(zhǎng)續(xù)航后驅(qū)版車型上實(shí)現(xiàn)了 664 km 的 NEDC 續(xù)航。
這是 2017 年 10 月工信部發(fā)布的第十二批免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄，從表中我們可以發(fā)現(xiàn)，在 Model 3 已經(jīng)量產(chǎn)交付的時(shí)間點(diǎn)，國內(nèi)大多數(shù)品牌的純電動(dòng)車只能做到 200-300 km 的 NEDC 續(xù)航，出類拔萃的也不過 400 km，差距超過 60%。
如果你認(rèn)為同時(shí)期 Model 3 并沒有在國內(nèi)交付，國內(nèi)的數(shù)據(jù)不具備參考價(jià)值的話，我們?cè)賮砜赐瑫r(shí)期的美國市場(chǎng)。從這張美國能源部 2017 年發(fā)布的 EPA 續(xù)航統(tǒng)計(jì)可以看出，特斯拉 Model 3 以 310 英里的續(xù)航大幅第二名雪佛蘭 Bolt 的 238 英里。
那么問題來了，行業(yè)的主流水平與特斯拉的差距有幾年？
2019 年 9 月廣汽新能源正式發(fā)布了 NEDC 續(xù)航 650 km Aion LX，這是屬于特別出類拔萃的。小鵬、蔚來、威馬、比亞迪、榮威等品牌 NEDC 續(xù)航達(dá)到 600 km 以上的車型，量產(chǎn)交付的時(shí)間點(diǎn)基本都在 2020 年下半年到 2021 年。如果把目光放到市場(chǎng)，寶馬在今年日內(nèi)瓦車展上剛剛發(fā)布的 i4 概念車預(yù)計(jì) 2021年量產(chǎn)，WLTP 續(xù)航 600 km。
所以即使是保守估計(jì)，從結(jié)果來看，特斯拉的技術(shù)水平了行業(yè)的主流水平 4 年左右。
如果你覺得就這一個(gè)例子不足以證明的話，我們把時(shí)間再往前推 4 年。2012 年特斯拉正式量產(chǎn)交付 Model S，首批車型一共有 60 和 85 兩個(gè)版本，對(duì)應(yīng)的 EPA 續(xù)航為 208 英里和 265 英里，這一年市面上的純電動(dòng)車少之又少，同期的日產(chǎn) Leaf EPA 續(xù)航僅 121 英里，可以說 Model S 是當(dāng)時(shí)第一款可以遠(yuǎn)距離通勤的純電動(dòng)汽車，在續(xù)航能力上顛覆了所有人的認(rèn)知。
再往前推 4 年，特斯拉發(fā)布了 Roadster 跑車，率先使用了松下的 18650 電池作為動(dòng)力電池，在基于蓮花 Elise 的車身里塞進(jìn)了 53 kWh 電池組，實(shí)現(xiàn)了 231 英里的 EPA 續(xù)航，成為了當(dāng)時(shí)世界上續(xù)航長(zhǎng)的純電動(dòng)跑車。
通過這幾個(gè)案例可以發(fā)現(xiàn)，特斯拉的技術(shù)水平行業(yè)主流水平 4 年左右，并且每 4 年更新迭代一次。
特斯拉能夠始終保持的原因在于總能在第一時(shí)間使用更先進(jìn)的技術(shù)，站在一個(gè)后人的角度來看，特斯拉在技術(shù)路線的選擇上是具有前瞻性的，或者說是影響整個(gè)行業(yè)的。
2008 年特斯拉首次使用松下的 18650 三元鋰電池電芯作為車輛的動(dòng)力電池，并且在 Roadster 上試驗(yàn)過之后，開始在 Model S 上大規(guī)模使用。
借助三元鋰電池在能量密度上的優(yōu)勢(shì)，特斯拉 Model S 的續(xù)航能力大幅同年份使用磷酸鐵鋰、錳酸鋰作為動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車。當(dāng)時(shí)在外界人眼中，特斯拉使用的三元鋰電池不過是消費(fèi)電子中使用的電池，并不符合車規(guī)的需求，并且在循環(huán)壽命上遠(yuǎn)低于磷酸鐵鋰電池。
但是特斯拉巧妙地通過先進(jìn)的 BMS 管理好了這 6000 多節(jié)電池，而大幅提升的續(xù)航能力也規(guī)避了三元鋰電池在循環(huán)壽命上的短板。
可以說特斯拉通過技術(shù)手段，成功地利用了三元鋰電池的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了缺點(diǎn)。在特斯拉率先嘗試了三元鋰電池之后，整個(gè)行業(yè)對(duì)三元鋰電池的看法逐漸開始發(fā)生轉(zhuǎn)變，而中國新能源補(bǔ)貼政策中能量密度的門檻也在不斷提升，通過政策的手段引導(dǎo)車企放棄磷酸鐵鋰，換用三元鋰電池。這是特斯拉第一次引導(dǎo)整個(gè)行業(yè)技術(shù)路線的轉(zhuǎn)變。
時(shí)間來到 2016 年，這一年特斯拉推出了全新的 2170 三元鋰電池，正極材料中「鎳」的比例大幅提升，「鈷」的比例大幅下降，正極材料中「鎳」的比例達(dá)到了 90%，而 2016 年行業(yè)的主流水平只有 40%。
更高比例的「鎳」可以提高電芯的能量密度，但是帶來的弊端是更差的熱穩(wěn)定性，極低的「鈷」含量可以大幅降低電芯的物料成本，但是帶來的弊端是更低的快充速度。
但是從結(jié)果來看，特斯拉成功地利用了高能量密度以及低成本的優(yōu)勢(shì)，通過在 Pack 中布置更長(zhǎng)的液冷管路、預(yù)留泄壓孔、單個(gè)電芯設(shè)置熔斷保護(hù)裝置等方式克服了高能量密度 2170 電芯的缺點(diǎn)。
這又是一個(gè)通過技術(shù)手段，規(guī)避缺點(diǎn)利用優(yōu)點(diǎn)的案例。而現(xiàn)在乘用車動(dòng)力電池發(fā)展方向也是通過提高「鎳」的比例來提高電池能量密度，做到更長(zhǎng)的續(xù)航，從 111 到 442，再到 523、622、811，只不過特斯拉一步到位了。
可以看出特斯拉一直在打破這個(gè)行業(yè)的物理認(rèn)知，行業(yè)的發(fā)展，自從特斯拉使用磷酸鐵鋰電池的計(jì)劃曝光之后，已經(jīng)有廠家在打算從三元鋰換到磷酸鐵鋰了，這種影響力不可謂不大。特斯拉在技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)路線兩個(gè)方面做到了，而支撐特斯拉有能力持續(xù)行業(yè)的原因，是特斯拉不斷提高的自研比例。
特斯拉自研的滲透率正在不斷提高
在 Model S 上，特斯拉采用了松下的 18650 電芯，Pack 的封裝為特斯拉獨(dú)立完成。
到 Model 3 上，不僅 Pack 的封裝技術(shù)是特斯拉的，采用的 2170 電芯也是特斯拉與松下共同研發(fā)，并且在特斯拉 Gigafactory 1 生產(chǎn)的?；仡櫼幌绿厮估陔娀瘜W(xué)領(lǐng)域的舉措即可發(fā)現(xiàn)，特斯拉一直在探索電芯的核心技術(shù)。
2015 年 6 月 16 日特斯拉 CTO JB.Straubel 和特斯拉首席電池科學(xué)家 Kurt Kelty 拜訪了達(dá)爾豪斯大學(xué)，并與 Jeff Dahn 研究小組簽署了合作協(xié)議，合作關(guān)系于 2016 年 6 月正式開始。
2015 年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，特斯拉 Model S 車型發(fā)布不到 3 年，銷量?jī)H 5 萬輛。需要注意的是，特斯拉與 Jeff Dahn 研究小組簽署的是「排他性」合作協(xié)議，在此基礎(chǔ)上，特斯拉為 Jeff Dahn 研究小組提供長(zhǎng)達(dá) 5 年的巨額研究經(jīng)費(fèi)，而Jeff Dahn 研究小組則為特斯拉研究高能量密度、低成本且壽命更長(zhǎng)的鋰離子電池。
在這里簡(jiǎn)單介紹一下 Jeff Dahn 研究小組。Jeff Dahn 本人是達(dá)爾豪斯大學(xué)物理系、大氣科學(xué)系和化學(xué)系的教授，專注于鋰離子電池的研究，一共發(fā)表了超過 640 篇論文，并且有 65 項(xiàng)發(fā)明被授予專利或已申請(qǐng)專利。
維基百科中對(duì) Jeff Dahn 的介紹有一句是「He is recognized as one of the pioneering developers of the lithium-ion battery.他被認(rèn)為是鋰離子電池的之一?！笿eff Dahn 研究小組目前一共有 31 人，2008 年開始研究?jī)?chǔ)能材料的物理和化學(xué)性質(zhì)(主要是在鋰離子電池領(lǐng)域)，關(guān)鍵的是他們的目標(biāo)就是提高電池的能量密度、提升電池安全性、降低成本并提高電池的循環(huán)壽命，從而降低汽車和儲(chǔ)能應(yīng)用的成本。
Jeff Dahn 還表示，他們的目的就是做一些有意義的東西，而不是在《自然》等類似雜志發(fā)表論文。無論是研發(fā)理念還是研發(fā)方向都與特斯拉的需求不謀而合，所以 2015 年特斯拉 CTO JB Straubel 和 Jeff Dahn 愉快的達(dá)成了合作。
這 5 年的資金支持，也沒有讓特斯拉失望。從開始合作，Jeff Dahn 研究小組就陸續(xù)取得突破成就，2019 年 2 月 Jeff Dahn 研究小組申請(qǐng)了一項(xiàng)專利，新的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更快的充放電速度、更長(zhǎng)的壽命和更低的成本。2019 年 9 月 Jeff Dahn 研究小組在《The Journal of the Electrochemical Society》發(fā)表的論文中透露，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出了壽命超過 160 萬公里的電池。
除了 2016 年與 Jeff Dahn 研究小組達(dá)成 5 年合作外，2019 年 2 月特斯拉宣布以溢價(jià) 55% 的價(jià)格收購了 Maxwell 公司，這家公司掌握的兩項(xiàng)核心技術(shù)分別為干電極技術(shù)和超級(jí)電容技術(shù)。其中干電極技術(shù)帶來的好處是可以提升 10% 的電池能量密度，并降低 10% 的成本，同時(shí)還可以提高電池的生產(chǎn)效率。
對(duì)于用戶來說，帶來的實(shí)際好處就是續(xù)航更長(zhǎng)同時(shí)價(jià)格更低。而超級(jí)電容則是一種可以滿足短時(shí)間大功率充放電，且適合在氣候環(huán)境下使用的一種電量?jī)?chǔ)存設(shè)備。該技術(shù)完美地補(bǔ)足了傳統(tǒng)鋰電池短板，雖然現(xiàn)在的鋰電池基本可以滿足日常使用的需求，但是在特斯拉的家譜里還有 Cybertruck 和 Semi 兩個(gè)重量級(jí)的車型，為了滿足更加廣泛的使用需求，這項(xiàng)技術(shù)必不可少。
通過提高自研的滲透率，來保證特斯拉在三電技術(shù)方面始終行業(yè) 4 年的優(yōu)勢(shì)，是特斯拉的生存之道。
相比擁有百年歷史的傳統(tǒng)車企，在車輛制造經(jīng)驗(yàn)方面且不說特斯拉有什么優(yōu)勢(shì)了，在整車工藝方面甚至還有一定劣勢(shì)，所以特斯拉作為一家「造車新勢(shì)力」，想要存活下來，必須抓住這個(gè)「站在同一個(gè)起跑線」的機(jī)會(huì)。
為了能夠與傳統(tǒng)車企正面交鋒，特斯拉必須守住電池技術(shù)這一核心差異點(diǎn)，并保持優(yōu)勢(shì)。如果沒有足夠研發(fā)投入，產(chǎn)品的上限只能取決于供應(yīng)商的能力，這一點(diǎn)從國內(nèi)隨便拉幾個(gè)造車新勢(shì)力即可驗(yàn)證。
如果是這樣特斯拉早就泯然眾人矣了?，F(xiàn)在自研電池技術(shù)已經(jīng)不足以滿足特斯拉的發(fā)展欲望了，特斯拉還希望自產(chǎn)電池。
2 月 26 日據(jù) Electrek 報(bào)道，特斯拉在 Fremont 工廠建設(shè)了一條電芯的試生產(chǎn)線，這是特斯拉的一個(gè)秘密項(xiàng)目，代號(hào)「Roadrunner」，該項(xiàng)目的目標(biāo)是應(yīng)用「機(jī)器制造機(jī)器」的策略來大規(guī)模生產(chǎn)便宜的電池。而且根據(jù)我們的消息，特斯拉上海超級(jí)工廠與電芯制造供應(yīng)商已經(jīng)簽訂供貨協(xié)議，所以不排除將來上海超級(jí)工廠自產(chǎn)電芯的可能。
如果從一個(gè)路人的眼光來看，特斯拉似乎一直與松下保持著良好的合作關(guān)系，但其實(shí)二者的合作并非一帆風(fēng)順。在合作之初，二者的關(guān)系確實(shí)可以說得上是融洽，特斯拉有需求，松下有技術(shù)，二者一拍即合。
隨著特斯拉銷量不斷地攀升，對(duì)電池的需求也在不斷提高，為了滿足 2170 電芯的供應(yīng)，特斯拉提出了 Gigafactory 的概念，并與松下在內(nèi)華達(dá)州聯(lián)合打造了 Gigafactory 1。由特斯拉管理并提供土地及廠房，松下負(fù)責(zé)制造鋰離子電池，雙方共同出資。
Gigafactory 本是件好事，規(guī)模化生產(chǎn)可以滿足 Model 3 車型對(duì) 2170 電芯的需求，還可以降低生產(chǎn)成本。
但是隨著特斯拉銷量的不斷提升，兩者的矛盾日益激化。2019 年 2 月特斯拉財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，Elon 表示制約 Model 3 產(chǎn)能的大原因是超級(jí)工廠電芯產(chǎn)能的不足。而松下?lián)奶厮估瓱o法達(dá)到目標(biāo)的銷量，遂凍結(jié)了對(duì) Gigafactory 1 的投資。在管理方式上雙方也存在一些分歧，Elon 推崇納米管理，把所有工作細(xì)化、量化、標(biāo)準(zhǔn)化、流程化，盡量在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高的效率。但松下習(xí)慣讓下屬各部門自行解決問題，不必把所有問題都推向高層。
松下也因?yàn)樘厮估瓕?duì)價(jià)格的打壓，難以從中獲得利潤，同時(shí)對(duì) Gigafactory 產(chǎn)線持續(xù)大量投資，導(dǎo)致松下鋰電池業(yè)務(wù)總體依舊處于虧損狀態(tài)。松下與特斯拉在產(chǎn)能與成本方面的分歧越來越嚴(yán)重，特斯拉的目標(biāo)是提高產(chǎn)量，降低成本，但想要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，中間隔著供應(yīng)商松下。
特斯拉為了完成自己的目標(biāo)極有可能一腳把松下踢出局，畢竟特斯拉現(xiàn)在有資本了，這樣的事在特斯拉身上可以找到相同的案例。
在初一代搭載 Autopilot 的車型上，特斯拉采用了來自 Mobileye Q3 的視覺感知芯片，但是隨著特斯拉野心進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)算力的要求越來越高，在搭載 Autopilot 2.0 的車型上，特斯拉換裝了來自英偉達(dá)的 Drive PX2 中央處理芯片。隨著 Autopilot 每次迭代升級(jí)，Drive PX2 的算力也無法滿足特斯拉 8 路視頻信息的處理了，而市面上又沒有一款能夠令特斯拉滿意的自動(dòng)駕駛芯片怎么辦？自研。Hardware 3.0 芯片應(yīng)運(yùn)而生。
2019 年特斯拉除了收購了 Maxwell 之外，還收購了加拿大一家電池制造設(shè)備企業(yè) Hibar Systems。更有意思的是，Hibar Systems 在中國的獨(dú)資子公司寧波海霸精密機(jī)械有限公司的法定代表人是特斯拉中國區(qū)總裁朱曉彤。
除此之外，特斯拉的研發(fā)人員也多次在 Linkedin 上招聘電池設(shè)計(jì)人員、測(cè)試人員，并表示「快加入我們，鋰離子電池制造技術(shù)！」、「開發(fā)世界一流電池制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)下一代低成本、高性能的電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能產(chǎn)品。」
這就是特斯拉對(duì)待供應(yīng)商的態(tài)度，當(dāng)你可以滿足我的需求的時(shí)候，我們可以愉快地合作，但是當(dāng)你逐漸限制了我的發(fā)展的時(shí)候，我也會(huì)隨時(shí)放棄和你的合作。從 Pack 自研到合作開發(fā)電芯，再到自主研發(fā)生產(chǎn)電芯，特斯拉在核心技術(shù)上的自研滲透率正在不斷提高，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們還沒有意識(shí)到自研的重要性，那注定只能成為特斯拉的追隨者。
特斯拉影響了整個(gè)供應(yīng)鏈的發(fā)展
據(jù) 42 號(hào)車庫的可靠信源透露，本次特斯拉與寧德時(shí)代的合作，特斯拉希望寧德產(chǎn)線的生產(chǎn)速度提高 20%，電池容量提升 20%，價(jià)格下降 20%，而且希望寧德能夠進(jìn)一步壓低上游供應(yīng)鏈端正負(fù)極材料、電解液以及隔膜的價(jià)格。
寧德時(shí)代作為中國出貨量大的電池生產(chǎn)廠家，在面對(duì)國內(nèi)車企的時(shí)候，從來都是牢牢掌握話語權(quán)的一方，但是面對(duì)特斯拉卻做出了讓步，是特斯拉強(qiáng)勢(shì)嗎？不，是特斯拉量大。
2020 年特斯拉上海工廠的產(chǎn)量預(yù)計(jì)在 10 萬輛左右，寧德時(shí)代從今年 7 月開始為標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航升級(jí)版 Model 3 供應(yīng)電池。做一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算即可得知，今年特斯拉對(duì)寧德時(shí)代電池的需求量可以達(dá)到 2.6 GWh(50000 輛 x 52 kWh=2.6 GWh)，而這個(gè)僅是半年的統(tǒng)計(jì)。而一家普通造車新勢(shì)力每年 1.5 萬輛的銷量，對(duì)電池的需求僅不到 1 GWh。
當(dāng)特斯拉有足夠大的量給到寧德之后，對(duì)于寧德時(shí)代這也是個(gè)好消息，不斷擴(kuò)大的產(chǎn)量可以通過規(guī)?；行Ы档统杀荆档土顺杀局?，對(duì)于業(yè)務(wù)則是一個(gè)極大的利好。可以說特斯拉在滿足了自己需求的同時(shí)帶動(dòng)了電池供應(yīng)鏈的發(fā)展。
根據(jù)坊間流傳的一則小道消息，特斯拉在中國建廠政府給予了 50 個(gè)億的貸款，而條件之一就是特斯拉上海工廠生產(chǎn)的車輛必須采用中國本土的供應(yīng)鏈。這一點(diǎn)特斯拉在中國制造 Model 3 首批車主交付儀式上也有提到，目前國產(chǎn)特斯拉零部件的國產(chǎn)化率僅 30%，今年年中將達(dá)到 70%，年底實(shí)現(xiàn) 100% 的零部件國產(chǎn)化率。
寫在后：
特斯拉能夠保持持續(xù)的優(yōu)勢(shì)，并不是運(yùn)氣，也不是巧合，而是 Elon Musk 在制定了清晰的戰(zhàn)略目標(biāo)之后，按照第一性原理慢慢靠近這個(gè)目標(biāo)的結(jié)果。
不僅如此，特斯拉的核心決策者還擁有跨工程、技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)的綜合思考和判斷能力，在公司成立之初，就以核心戰(zhàn)略為中心搭建了從產(chǎn)品戰(zhàn)略、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造到渠道市場(chǎng)的一套完整體系。
如果當(dāng)你只是聚焦在一些細(xì)節(jié)技術(shù)來看特斯拉這家公司的話，恐怕你很難有全面的認(rèn)識(shí)，只有帶著「推動(dòng)世界向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)變」的思想，把特斯拉所有的舉措串在一起，展現(xiàn)在你面前的才是特斯拉完整的藍(lán)圖。
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