电动汽车电池“过热” | 嘉宾观察

我有嘉宾·观察·2019-02-27


这是我有嘉宾发布的第 882 篇文章

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三年前就宣布要打造电动汽车的保时捷和奥迪最近拆解了特斯拉Model 3发现,自己的成本仍比特斯拉高出3000欧元,其中电池就占了2000欧元。

 电池是制造电动汽车最大的成本,占整体成本的40%。动力电池供应商的电池技术也决定着车厂们在电动汽车产业的梯队和位置。尽管LG化学、三星SDI、宁德时代等第二梯队的电池厂商已经投入巨资研发,但与第一梯队的松下、东芝相比仍有很大差距。

 

汽车与电池厂商一荣俱荣,一损俱损。电动汽车与动力电池产业在特斯拉带来的恐慌中愈燃愈热,以至于忙着追赶第一梯队的厂商们似乎忘了,人们为什么要有一辆电动汽车?而马斯克想做的,可从来不是一家电动汽车公司。


在福特T型车出现之前的1915年,美国近38%的汽车是电动的。当时,电动汽车制造商奥利弗·弗里希尔(Oliver Frichtle)曾驾驶一辆电动汽车行驶了1800英里(约合2900公里),用时29天。他在沿途的充电站为电池充电,平均每次充电能跑90英里(约合145公里)。

 一个世纪之后的2015年,特斯拉发布了Model S 90D型电动汽车,这辆车采用了松下提供的电池,最短4.5小时就可充满电,续航里程则达到559公里。同年7月,特斯拉宣布将与松下在内华达州合资建造电池超级工厂,到2020年总共将投资50亿美元。在特斯拉的影响下,传统汽车厂商保时捷、奥迪也在这一年先后宣布开发续航500公里的纯电动汽车,保时捷承诺为此投资10亿欧元。

 三年后,这两家汽车大厂却陷入了略显滑稽的尴尬。特斯拉廉价版汽车Model 3于今年2月初获得在欧洲销售许可的消息令它们感到恐慌,它们赶紧找来一辆Model 3进行了逆向工程拆解。结果令他们非常惊讶:自己的成本仍比特斯拉高出近3000欧元。于是它们决定继续修改各自的电动汽车平台。

 去年,投资银行瑞银(UBS)也对Model 3做了拆解。分析发现,电池包占据了整车制造成本的40%。与LG化学、三星SDI、宁德时代等其他排名靠前的动力电池厂商生产的电池相比,特斯拉的电池成本优势明显,比LG化学的电池低20%左右。特斯拉与LG化学每千瓦时的电池成本分别为111美元和148美元。奥迪、保时捷等进军电动汽车的欧美传统车企都选择了LG化学或三星SDI作为电池供应商,按特斯拉披露的2.8万美元的Model 3成本计算,这些车企仅电池包部分的成本就高出特斯拉至少近2000欧元。

 卡内基梅隆大学能源创新研究所所长杰伊·惠塔克(Jay Whitacre)称,特斯拉与其说是一辆汽车,不如说是一个伪装成汽车的电池组。作为电动汽车产业的“命门”,电池决定了电动汽车产业的分化,却也因为电动汽车的热闹而变得“过热”。

电动汽车产业分化

电动汽车产业近几年迎来爆发。据数据分析机构EV Sales Blog统计, 2015年全球电动汽车销量达到54.9万辆,2018年的全年销量则超过200万辆。受政府补贴的刺激,中国从2015年起,就成为新能源车的最大消费国。

 不过,销量繁荣只是表象。咨询公司罗兰贝格去年8月发布的《2018年全球电动汽车发展指数》报告显示,中国的电动汽车发展指数排名第一,但技术层面却排在倒数第二。在技术水平尤其是电池技术水平上,中国大量电动汽车厂商仍然处在这个产业的底端。

 

动力电池产业按技术水平分为三个梯队,这也决定了汽车产业的分化路径。松下生产的锂电池是由特斯拉参与设计的,整个供应链也是由特斯拉掌握,而松下仅负责生产。不过,这并不妨碍松下成为动力电池产业的第一梯队,在电池成本上远超对手。另一家日本企业东芝也凭借6分钟满充续航达320公里的超充能离子电池“SCiB”进入第一梯队。虽然没有量产,但去年10月东芝宣布将斥资162亿日元在日本建设锂电池工厂。LG化学、三星SID、宁德时代、比亚迪、天津力神等企业位于第二梯队,在锂电池的研发与设计上,并不逊于松下,但却成为进军电动汽车的跨国车企不可或缺的筹码。大众、福特、奥迪、戴姆勒、宝马、保时捷,包括中国的蔚来汽车等车企都选择了韩国供应商。不过,宁德时代也获得了宝马和蔚来汽车的订单,并在德国投资了18.7亿元人民币建设动力电池工厂。而天津力神最近曾对特斯拉提出报价,但尚未签署协议。

 位于第三梯队的是为奇瑞、康迪等车企的电池供应商。这两家车企都靠共享模式来回避电池技术的竞争。近期,康迪科技集团宣布旗下的两款汽车获得了进口到美国的批准。查阅康迪官网发现,这家企业是康迪汽车和吉利创办的合资企业,目前正在杭州等地区开展换电模式的电动汽车分时租赁业务。同样做分时租赁业务的还有首汽集团推出新能源共享租车产品Gofun。该平台于2015年成立,2017年11月曾获得大众和奇瑞2.14亿元的联合投资,采用的是奇瑞提供的电动汽车。康迪与奇瑞的早期车型都是采用了低端的铅酸电池和磷酸铁锂电池,这类电池充电慢、续航与耐用性都较差,而更换电池的成本甚至比整辆车还要贵。新款车型采用了宁德时代等供应商提供的三元锂电池,不过租赁价格也更高。

 与特斯拉相比,进军电动汽车的欧美传统车厂及中国的蔚来汽车等“造车新势力”们还有很长的路要走。尽管它们拥有众多经验丰富的工程师,但在电动汽车的生产流程、供应链把控,以及电池设计等方面却仍然显得陌生。特斯拉走过的路、遇到的坑它们也必然要走一遍。特斯拉的优势离不开“暴君”马斯克近乎变态的的苛刻要求。马斯克对于工作的态度近乎疯狂,事无巨细,亲力亲为。去年,面对Model 3低下的产能,马斯克在Twitter说:“我又回到工厂睡觉了,汽车行业就是地狱。” 2015年Model 3立项时,在有12人参加的顶级工程师会议上,马斯克给这款车定了3.5万美金的售价。但这需要抛弃之前的18650电池,而研发保证续航的同时成本更低的电池。但马斯克给工程师们的时间只有两年半。2017年初,这款新型21700电池就已经开始小批量生产。特斯拉称,与松下在内华达州合资建设的超级电池工厂Gigafactory将在2018-2020年间实现满负荷运转,届时能将电池的成本再压缩30%。

 今年1月,特斯拉位于上海的超级工厂开建,预计在今年9月完成四大车间建设,于2020年投产,计划年产50万辆Model 3。最近,特斯拉还正在收购储能公司麦克斯韦(Maxwell Technologies),该公司采用一种成本远低于业内常用方法的工艺,为电动汽车电池生产部件。照此看来,特斯拉的制造成本将更低,而传统车企们将面临更严峻的考验。但它们别无选择。

 一个世纪前,燃油车伴随着加油站的普及让电动汽车销声匿迹。一个世纪后,电动汽车又随着动力电池的狂热对燃油车釜底抽薪。然而,历史上的每一次狂热都给世界留下了不可磨灭的印记,比如区块链挖矿机带来的电能恐慌。2018年8月,据普林斯顿大学估算,比特币挖矿每天耗电接近全球总耗电量的1%。


动力电池投资过热

最近,特斯拉举行了Model 3中国市场交付仪式。不过,高兴没两天,美国的一起事故又引发了人们对特斯拉电池安全的关注。一名男子驾车高速转弯失控撞树后起火燃烧,而车被拖走之后又自燃了三次。

 动力电池产业仍处在发展初期,却已经像着火的特斯拉一样“热得冒火”。罗兰贝格的报告显示,动力电池的需求预计将从2017年的74GWh增长到2030年的近1600GWh。另一数据显示,从2010年到2018年前10个月,中国锂电子电池产量从26.87亿只增长到了113.90亿只。据《福布斯》报道,中国锂电池产量占全球市场将近70%。

 资本疯狂地涌向动力电池产业。LG化学、三星SDI、SKI和中国宁德时代、孚能科技等厂商均宣布在欧洲建设动力电池工厂。据数据统计,2017年中国动力电池投资总额超1600亿,而2018年前个月的总投资就达到574.47亿元。彭博能源发布的《长期能源储存展望报告》则显示,到2040间将有1.2万亿美元投向储能市场。

 

每个火热的市场都会有人出来喊“降温”。据报道,政府计划于2020年完全取消对电动汽车的补贴。这或将带来动力电池产业的洗牌。动力电池厂商是国家对电动汽车补贴政策的直接受益者之一,并且自2016年6月以来,国外不少动力电池产品被排除在补贴项目之外。而中国厂商们虽然在电池出货量上稳居世界首位,但在成本上却是该产业最高的。中国制造向来以低成本的大规模生产为优势,然而,在该产业的大规模生产却是基于高成本的。如果电池厂商们不能够帮助客户降低整体成本,必将一损俱损。

 电动汽车在环保性上也备受质疑,这涉及到电动汽车的整个生命周期,包括电池的生产和电动汽车的驾驶。根据电动汽车厂商的官方数据计算得出,现代的电动汽车Ioniq实际排放量为每千米60克二氧化碳,欧宝Ampera-e为76克,雪铁龙的电动版Berlingo为93克,福特的福克斯Electric为81克,而特斯拉的Model S更是达到125克。而根据IVL瑞典环境科学研究院的综述报告中的计算,每生产1千瓦时储存容量的电池,就会额外带来150~200千克的二氧化碳排放当量(度量温室气体排放量的单位,其他温室气体会根据其作用效果换算成二氧化碳的量)。

 目前,很多电池产自中国。而中国仍有大量电力是源于效率低下的燃煤发电厂,这等于加重了电动汽车的排放量。电动汽车行驶1千米只能减少区区几十克的二氧化碳排放,为了弥补电池生产过程中额外增加的5吨二氧化碳排放量,普通电动汽车必须要能行驶15万千米以上。一般的汽车用户大概要花上10-12年才能行驶这么多里程。彭博在报告中称,2018至2030年间,锂离子电池的价格将下降52%。随着电池价格的下降,越来越多二氧化碳会随着电池的生产被释放出来。

 “人们为什么需要一辆电动汽车?”当更多的人了解到电动汽车的真实排放量,就会有更多的人提出这个问题。一个世纪之前,这个问题容易回答,名媛们更喜欢开一辆容易驾驶、安静的电动汽车,而不是需要手摇启动、冒着臭气的燃油车。但现在,回答这个问题变得复杂而又矛盾。

 进军电动汽车的传统车厂们可能并不会多想这个问题。对它们来说,在特斯拉的竞争中生存下来才是首要问题。但是,传统车厂们似乎追错了方向。马斯克想做的,不是一家电动汽车公司,而是一家能源创新公司。在特斯拉的中国官网上写着:“Tesla,电动车、太阳能面板和清洁能源存储。”最近,特斯拉就在欧洲发布了一款名为Powerwall 2的硬件,包含一套家用电池组和能源管理系统。

 电动汽车与动力电池已然“过热”。在资本、技术、环保、成本与生存的漩涡中,这两个产业将以何种方式回归理性?

文 | 从林

编辑 | 赵建凯