特斯拉全力支持開發(fā)新式電池 中國(guó)成為降低成本關(guān)鍵
7月2日，據(jù)外媒報(bào)道，汽車行業(yè)的未來(lái)可能歸結(jié)為一個(gè)字母帶來(lái)的不同，即“R”。話句話說(shuō)，如今特斯拉等公司電動(dòng)汽車中使用的鋰離子電池(lithium ion)，可能被即將上市的磷酸鐵鋰電池（lithium-iron）取代，而后者可能幫助重塑汽車行業(yè)。
美國(guó)科技大亨埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下特斯拉始終在談?wù)撔码姵丶夹g(shù)的開發(fā)，這是該公司有史以來(lái)首次面向投資者舉行的“電池日”活動(dòng)中最重要的組成部分，華爾街也正在熱議下一代電池可能帶來(lái)的改變。電動(dòng)汽車上使用的鋰離子電池也可用于手機(jī)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)，它將讓位于用磷酸鐵鋰電池和其他化學(xué)物質(zhì)制造的電池。這將幫助降低電動(dòng)汽車的成本，將兩次充電的車輛續(xù)航里程延長(zhǎng)到640公里以上，并使電池使用壽命達(dá)到160萬(wàn)公里。
降低電動(dòng)汽車成本和刺激電動(dòng)汽車的大規(guī)模采用仍然是特斯拉的關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)。分析人士表示，新的電池技術(shù)將改變擁有汽車的體驗(yàn)，無(wú)論是特斯拉還是通用等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手制造的汽車，后者也在研發(fā)新的電池技術(shù)。特別是，即將上市的電池極長(zhǎng)的使用壽命可能意味著，當(dāng)車主以舊換新時(shí)，電池依然能很好地保值，可以轉(zhuǎn)售，也可以被用來(lái)為家庭儲(chǔ)存太陽(yáng)能。下一代電池的超長(zhǎng)使用壽命可能會(huì)讓它們用于網(wǎng)約車業(yè)務(wù)，這些企業(yè)要求汽車能夠承受幾乎連續(xù)使用的沖擊。
韋德布什證券公司分析師丹·艾夫斯(Dan Ives)說(shuō)：“如果用同樣的價(jià)格買到續(xù)航里程和使用壽命都更長(zhǎng)的電池，這將完全改變消費(fèi)者的行為。磷酸鐵鋰電池更安全，它們的生命甚至可以煥發(fā)第二春甚至第三春，用于儲(chǔ)電。”
馬斯克最近表示，其“電池日”活動(dòng)暫定在9月份，也就是特斯拉最近推遲召開年度股東大會(huì)的月份和日期。最初，這兩項(xiàng)活動(dòng)都計(jì)劃在6月份舉行。馬斯克在公司第一季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示：“我們想把令人振奮的消息留到那天，屆時(shí)會(huì)有很多令人振奮的消息要發(fā)布。我認(rèn)為這將是特斯拉歷史上最激動(dòng)人心的一天。”
特斯拉沒有回復(fù)置評(píng)請(qǐng)求，該公司的外部技術(shù)顧問(wèn)杰夫·達(dá)恩(Jeff Dahn)也拒絕置評(píng)。達(dá)恩是加拿大達(dá)爾豪西大學(xué)的教授，也是特斯拉贊助、專門研究電池和儲(chǔ)能技術(shù)的專家。
為何淘汰鈷是關(guān)鍵
加州大學(xué)圣地亞哥分校材料科學(xué)家、教授雪莉·孟(Shirley Meng)是該校可持續(xù)能源和能源中心的負(fù)責(zé)人。她表示，減少鈷使用的努力已經(jīng)進(jìn)行了幾十年，特斯拉在達(dá)恩的幫助下取得了重大進(jìn)展。但孟教授說(shuō)，用鈷制造電池的主要優(yōu)勢(shì)之一是，它可以很容易地設(shè)計(jì)出復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)。她還稱：“如果我必須訓(xùn)練高中生生產(chǎn)電池，用鈷很容易，而且總是有效的。如果沒有鈷，合成過(guò)程就會(huì)變得復(fù)雜得多。”
與此同時(shí)，由于其能量密度分布特征，磷酸鐵鋰電池從未被證明在電動(dòng)汽車的空間限制下是有效的，它最初是為電網(wǎng)存儲(chǔ)市場(chǎng)設(shè)計(jì)的。但它的化學(xué)成分適合快速充電，更具成本效益，因?yàn)樗灰蕾団挕?/p>
孟教授曾與梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)、通用、日產(chǎn)(Nissan)等大汽車公司以及特斯拉于2019年收購(gòu)的電池初創(chuàng)企業(yè)Maxwell Technologies合作，從事電池化學(xué)開發(fā)工作。她表示，電池專家非常好奇地想了解特斯拉取得的突破，她確實(shí)相信該公司可以提高磷酸鐵鋰方法在電動(dòng)汽車市場(chǎng)的知名度。
這種電池技術(shù)曾試圖在Fisker Karma上成功實(shí)現(xiàn)從能源存儲(chǔ)到汽車的飛躍，這是Fisker Automotive在2012年生產(chǎn)的一款早期電動(dòng)汽車，但最終以失敗告終。孟教授說(shuō)：“我真的相信特斯拉正計(jì)劃重新進(jìn)行嘗試。”
CFRA Research分析師加勒特·納爾遜(Garrett Nelson)表示，磷酸鐵鋰電池的關(guān)鍵不同之處在于，它們不需要使用鈷。鈷是一種稀有而昂貴的元素，是電動(dòng)汽車電池成本居高不下的關(guān)鍵原因之一。鈷的價(jià)格在全球經(jīng)濟(jì)低迷期間大幅下跌，從2018年的每噸9.5萬(wàn)美元降至今年的3萬(wàn)美元，但它仍然是降低電池成本的關(guān)鍵。納爾遜說(shuō)：“到目前為止，鈷是鋰離子電池中最昂貴的元素。”
彭博新能源財(cái)經(jīng)駐倫敦的能源儲(chǔ)存業(yè)務(wù)主管詹姆斯·弗里思(James Frith)表示，罐裝鈷是將電池成本降至100美元/千瓦時(shí)門檻以下的最大因素之一。這個(gè)門檻大致代表著讓電動(dòng)汽車與內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的燃油汽車一樣便宜。他說(shuō)，今天的電池價(jià)格約為147美元/千瓦時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2010年的約1000美元/千瓦時(shí)和2015年的381美元/千瓦時(shí)。
特斯拉最近與大宗商品巨頭嘉能可(Glencore)簽署了一項(xiàng)新的長(zhǎng)期協(xié)議，為其位于上海和柏林的電池工廠供應(yīng)鈷。長(zhǎng)期以來(lái)，鈷始終是大型科技公司面臨的大宗商品挑戰(zhàn)之一，不僅是特斯拉，蘋果也是如此，蘋果的手機(jī)電池中同樣需要鈷。
孟教授警告稱，僅僅減少鈷的使用對(duì)降低其價(jià)格影響有限，這是因?yàn)殁捄玩囍g的價(jià)差近年來(lái)已經(jīng)縮小。特斯拉使用的主要電動(dòng)汽車電池技術(shù)是NCA(基于鎳-鈷-氧化鋁)，而大多數(shù)汽車工業(yè)使用NMC(鎳-錳-鈷)電池化學(xué)技術(shù)。但由于鎳是這兩種方法的重要組成部分，僅靠降低鈷的價(jià)格并不能推動(dòng)電池定價(jià)的持續(xù)下降。
孟教授在談到目前的鎳-鈷化學(xué)時(shí)說(shuō)：“每千瓦很難降到100美元以下，特斯拉已經(jīng)意識(shí)到他們不能簡(jiǎn)單地?cái)[脫鈷。”她說(shuō)，目前的電池技術(shù)，包括NMC，仍然是達(dá)到160萬(wàn)使用壽命門檻的有力競(jìng)爭(zhēng)者。但以今天的鎳濃度來(lái)看，在成本效益的基礎(chǔ)上無(wú)法做到這一點(diǎn)。目前鎳的價(jià)格大約是鈷價(jià)格的1/3或1/2不等。對(duì)于不需要鎳或鈷的磷酸鐵鋰電池，實(shí)驗(yàn)室研究表明，有可能將價(jià)格壓低到80美元/千瓦時(shí)。
特斯拉與中國(guó)市場(chǎng)
韋德布什分析師艾夫斯說(shuō)，新的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)將電動(dòng)汽車電池的價(jià)格推低至60到80美元/千瓦時(shí)。而彭博新能源財(cái)經(jīng)的弗里思預(yù)計(jì)，到2023年或2024年，價(jià)格將打破100美元/千瓦時(shí)，到2030年可能降至60美元/千瓦時(shí)。弗里思說(shuō)：“在這一點(diǎn)上，你可以做出選擇，要么作為汽車制造商，要么作為消費(fèi)者。你可以買更大的電池，這樣充滿電后能帶你走得更遠(yuǎn)。或者，你也可以買使用壽命更長(zhǎng)的電池。”
特斯拉的一個(gè)關(guān)鍵新興供應(yīng)商是中國(guó)電池制造商當(dāng)代安培科技公司(CATL)，該公司也在與大眾汽車合作。據(jù)報(bào)道，CATL董事長(zhǎng)最近表示，該公司準(zhǔn)備生產(chǎn)使用壽命長(zhǎng)達(dá)16年、續(xù)航總里程200萬(wàn)公里的電池。今年6月，特斯拉已獲準(zhǔn)生產(chǎn)配備磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3。艾夫斯說(shuō)，雖然還沒有就電池供應(yīng)商發(fā)表公開聲明，但CATL電池?fù)?jù)信是特斯拉能夠?yàn)橹袊?guó)市場(chǎng)生產(chǎn)比美國(guó)更便宜Model 3的一個(gè)原因。
其他汽車制造商也在電池方面進(jìn)行創(chuàng)新，但他們還沒有完全消除鈷。在通用汽車公司，現(xiàn)在使用的電池正在將其中的鈷含量從18%降至4.5%左右，使用更多的錳和鎳，再加上部分鋁。孟教授指出，雖然進(jìn)一步減少電池中使用的鈷并不是磷酸鐵鋰電池帶來(lái)的革命性變化，但這些努力需要數(shù)十年的工作，通用正在考慮在未來(lái)幾年內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
通用公司電動(dòng)汽車電池首席架構(gòu)師安迪·烏里(Andy Oury)在3月份的一次投資者會(huì)議上表示，鈷的減少將使通用汽車跨過(guò)100美元/千瓦時(shí)的門檻，同時(shí)實(shí)現(xiàn)靈活的制造，讓公司更好地根據(jù)轎車、卡車和SUV的不同需求定制電池。他補(bǔ)充說(shuō)：“我們離電池成本曲線的底部還很遠(yuǎn)。”
突破100美元/千瓦時(shí)的門檻可能會(huì)帶來(lái)戲劇性的變化。彭博新能源財(cái)經(jīng)分析師弗里思表示，最明顯的是，到2023年左右，電動(dòng)汽車的成本可能會(huì)降至與燃油車相當(dāng)?shù)乃健０蛩挂舱f(shuō)，隨著續(xù)航里程的增加，電動(dòng)汽車也可能變得更有用、更有價(jià)值，因?yàn)殡姵貞?yīng)該有轉(zhuǎn)售價(jià)值，可能是用于儲(chǔ)存住宅太陽(yáng)能，因?yàn)樗鼈兊氖褂脡勖入妱?dòng)汽車更長(zhǎng)。
汽車擁有權(quán)發(fā)生根本改變
最激進(jìn)的想法是，這些電池甚至可以通過(guò)讓汽車充當(dāng)無(wú)人駕駛出租車來(lái)改變?nèi)藗儞碛衅嚨谋举|(zhì)，它能以比個(gè)人使用的汽車更快的速度累積續(xù)航里程數(shù)，這是通用汽車公司首席執(zhí)行官瑪麗o巴拉(Mary Barra)在3月份支持的一個(gè)想法。
但密歇根州安娜堡汽車研究中心(Center For Automotive Research)的技術(shù)總監(jiān)布雷特·史密斯(Brett Smith)表示，這個(gè)想法可能有些不切實(shí)際。他表示，無(wú)人駕駛出租車行業(yè)更多地依賴于軟件進(jìn)步，而不是電池續(xù)航時(shí)間。他說(shuō)，只有當(dāng)避開障礙物的系統(tǒng)足夠可靠，能夠大規(guī)模工作時(shí)，無(wú)人駕駛出租車才會(huì)對(duì)個(gè)人汽車擁有量產(chǎn)生影響。
馬斯克有時(shí)將無(wú)人駕駛出租車作為特斯拉長(zhǎng)期愿景的核心，摩根士丹利(Morgan Stanley)分析師亞當(dāng)·喬納斯(Adam Jonas)等人也將其視為特斯拉股票長(zhǎng)期看漲的核心。但史密斯表示：“要做到這一點(diǎn)有很多挑戰(zhàn)。不過(guò)如果這種方法能奏效，那將是驚人的，只不過(guò)還有很長(zhǎng)的路要走。”
史密斯認(rèn)為，電池對(duì)日常司機(jī)的續(xù)航里程影響也可能比看漲者認(rèn)為的要小。比如弗里思指出，即使是新興的化學(xué)物質(zhì)電池，在寒冷的天氣里，當(dāng)汽車的加熱器被大量使用時(shí)，它們的續(xù)航仍然會(huì)受到嚴(yán)重影響。但史密斯稱，新電池可能會(huì)帶來(lái)很大的不同，推動(dòng)消費(fèi)者接受電動(dòng)汽車，改善人們對(duì)其可靠性的看法，并推動(dòng)他們購(gòu)買電動(dòng)汽車，從而提高電動(dòng)汽車所占市場(chǎng)份額。
此舉可能類似于現(xiàn)代汽車公司在2005年中期引發(fā)的市場(chǎng)份額變動(dòng)舉措，當(dāng)時(shí)它開始為新車提供16萬(wàn)公里的保修。2005年，美國(guó)消費(fèi)者購(gòu)買的現(xiàn)代汽車比2002年增加了近50%。到2011年，該品牌的市場(chǎng)份額翻了一番。史密斯說(shuō)，電池使用壽命達(dá)到160萬(wàn)公里可以幫助電動(dòng)汽車擺脫對(duì)其短程和高昂電池更換成本的擔(dān)憂，就像長(zhǎng)期保修幫助現(xiàn)代擺脫了質(zhì)量控制不穩(wěn)定的名聲一樣。
不過(guò)孟教授告誡說(shuō)，科學(xué)家與企業(yè)高管不同，他們更喜歡言出必行。她說(shuō)：“我看到的是很多突破，我們已經(jīng)領(lǐng)先了幾步。我們找到了更多路徑。”但她在談到CEO們時(shí)補(bǔ)充道：“他們相信自己可以做到規(guī)模化，我還不確定我們是否已經(jīng)到了那個(gè)地步。”
孟教授稱，在實(shí)驗(yàn)室里，越來(lái)越多的證據(jù)表明，生產(chǎn)低成本、使用壽命更長(zhǎng)的電池完全有可能，下一代電池技術(shù)可以在未來(lái)五年內(nèi)達(dá)到160萬(wàn)公里的門檻。這不僅將改變電動(dòng)汽車行業(yè)的游戲規(guī)則，也將改變磷酸鐵鋰技術(shù)的前景，盡管其最初設(shè)計(jì)用于能源電網(wǎng)存儲(chǔ)市場(chǎng)。產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)將有利于這兩個(gè)市場(chǎng)削減成本。
孟教授說(shuō)：“我們不想承諾過(guò)高，也不想讓人失望，但這真的很現(xiàn)實(shí)。我認(rèn)為，我們有可能在2025年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。磷酸鐵鋰電池及其升級(jí)版將在電動(dòng)汽車的未來(lái)發(fā)揮重大作用，并從根本上改變大規(guī)模的儲(chǔ)能方式。”
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