特斯拉：反復橫跳又自行研發(fā)
從今年年初開始，特斯拉便上演了一波反復橫跳的好戲，截至目前Model 3年內(nèi)瘋狂的3次降價，印證了特斯拉年初換用磷酸鐵鋰電池的構想。
其目的無非是進一步降低成本，從而打造更低的入門價格，如果僅站在消費者角度，偏向成本考慮的磷酸鐵鋰車型，也在售價上極具吸引力。
但降價歸降價，特斯拉在暗地中的選擇實則舉棋不定。今年6月，特斯拉與松下的電池制造協(xié)議條款延續(xù)至2023年，至此，特斯拉將手握松下NMC與寧德時代LFP。
然而，新供應商的加入能夠緩解電池產(chǎn)能的問題，但成本問題依然沒有得到很好解決，而且相比起競爭對手，目前特斯拉車型的電池技術優(yōu)勢也越來越小。
所以特斯拉決定自己造成本更低、容量更大、性能更強的全新電池。
從特斯拉最近5年在動力電池領域的布局來看，其自造的電池有可能是集成了改進型鎳鈷錳三元鋰離子電池+超級電容，可以在不同的工況下充分發(fā)揮兩種儲能元件的優(yōu)勢，提升電池放電功率和放電能力。
其中的改進型三元鋰離子電池或采用干電極技術以及改進型電解液，可在容量以及循環(huán)壽命上得到顯著提升。
相比起目前國內(nèi)常見的NCM811三元鋰離子電池電芯最高約300Wh/kg的能量密度，特斯拉的新電池技術能量密度提升潛力更大。這在未來或將促成純電動車續(xù)航里程的一次飛躍。
寧德時代：靠三元鋰崛起但缺陷逐漸顯現(xiàn)
在寧德時代成立時，在三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池兩種技術路線中果斷選擇了前者，并依靠該技術優(yōu)勢迅速發(fā)展起來。
表現(xiàn)優(yōu)異的三元鋰電池很快就成了市場主流電池。在動力電池市場，三元鋰電池的應用已經(jīng)達到了電池市場60%，這為選擇三元鋰電池的寧德時代，領跑電池市場帶來了極大的優(yōu)勢。
寧德時代推出的NCM811鋰電池，電芯能量密度可達240Wh/kg，電池Pack能量密度達到170Wh/kg，搭載這款電池的Aion S可以連續(xù)行駛超過500公里。
而這樣優(yōu)越的續(xù)航能力，讓NCM811動力電池很快就得到了蔚來、特斯拉這些新能源汽車車企的青睞。
在技術方面，盡管三元鋰電池有高能量密度的優(yōu)勢，但它也因為不穩(wěn)定的問題，飽受市場詬病。
所以在比亞迪推出刀片電池后，新能源汽車企業(yè)又把目光轉向了安全性更高的磷酸鐵鋰電池。
而寧德時代研究的全固態(tài)電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質材料均是固態(tài)的鋰電池，可以說是電池的終極目標。
目前，寧德時代雖然已制作固態(tài)電池樣品，但是實現(xiàn)量產(chǎn)恐怕還要等到2030年。
比亞迪：刀片電池重走來時路
2020年3月，比亞迪高調(diào)發(fā)布了自主研發(fā)的刀片電池，而這其中也并沒有讓電池化學材料上的巨大革新。
刀片電池同樣也是大幅優(yōu)化了電芯單體和模組結構的磷酸鐵鋰電池，能量密度較傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池提高50%以上。
從比亞迪漢EV到宋PLUS EV、2021款唐EV，再到不久后將升級的秦Pro EV、e系統(tǒng)等車型，磷酸鐵鋰電池在比亞迪產(chǎn)品陣列的覆蓋將越來越全面。
比亞迪開發(fā)的新型磷酸鐵鋰“刀片電池”，之所以這么取名，是由于這款電池較傳統(tǒng)方形電池更加呈現(xiàn)“扁平”和“長條”形狀。
該電池體積比能量密度”比傳統(tǒng)鐵鋰電池提升了50%，成本能下降20%-30%，放電倍率將大幅提升，壽命長達8年120萬公里。
比亞迪推出的刀片電池，也意味著將重新回歸磷酸鐵鋰。
和寧德時代的技術路線相比，比亞迪在三元鋰電池的路上，依然堅持走截然不同的磷酸鐵鋰技術路線。
隨著三元鋰電池在安全上的不穩(wěn)定性逐步暴露，市場正表現(xiàn)出從三元鋰電池向磷酸鐵鋰電池回歸的趨勢，而磷酸鐵鋰電池正是比亞迪的優(yōu)勢領域。
為什么一定是固態(tài)電池？
電動車要實現(xiàn)對燃油車的取代，從根本上要實現(xiàn)兩個突破，第一個是擺脫對補貼的依賴，第二個是從經(jīng)濟性上追平燃油車。
中國對新能源汽車的補貼預計在最近兩年就會退出，目前看上半場戰(zhàn)役已經(jīng)結束，在特斯拉(NASDAQ:TSLA)的帶領下，各大廠商基本做好了斷奶的準備。
下半場核心的經(jīng)濟性問題就浮出水面，那就是制約電動車吊打燃油車的里程焦慮。而這個問題，歸根結底出在電池上。
我們以當前市場主流的兩款電動車為例，看看問題出在哪。
這是兩款今年上市的新車，一款是國內(nèi)的電動車龍頭，比亞迪的漢EV，另一款是世界電動車龍頭，特斯拉的model 3。
首先給大家普及幾個大體的概念。我們知道，一般家用的乘用車，通常油箱容量在55L左右，按照百公里8L的耗油量，大概可以跑600公里出頭。電動車廠商為了實現(xiàn)對燃油車的無縫替代，基礎目標也是充一次電，跑600公里。
為了實現(xiàn)這個600公里的續(xù)航里程，電動車廠商就必須在電池上下功夫。
理論上你可以堆足夠多的電池來實現(xiàn)這個目標，但我們知道，電池本身也有重量，而且還不輕，所以廠商就必須要在長里程、車重以及電池效率之間找一個平衡。這個平衡點，就是我們說的電池成組效率。
這是一個典型的動力電池系統(tǒng)的構成圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，電池片模塊（也就是我們常說的電芯）只占其中的一部分，除此之外，還有各種雜七雜八的配件，比如冷卻系統(tǒng)、絕緣層、接線盒、連接端子等等。
電池系統(tǒng)容量的核心是電芯，電芯的能量密度由wh/kg來衡量，就是每公斤的電芯，能夠產(chǎn)生多大功率的能量，kwh是我們?nèi)粘Ｕf的度電，那么單體電芯能量密度170wh/kg代表的意義就是，每公斤的電芯，可以產(chǎn)生0.17度的能量。
我們用電池系統(tǒng)能量密度來衡量一輛電動車實際的能源效率。電池系統(tǒng)除了電芯之外，內(nèi)部包含的這些電池管理系統(tǒng)，熱管理系統(tǒng)，高低壓回路等占據(jù)了電池系統(tǒng)的部分重量和內(nèi)部空間，所以電池系統(tǒng)的能量密度都比單體電芯能量密度低。
電池系統(tǒng)能量密度與單體電芯能量密度的比值就是電池成組效率，是衡量一個電池系統(tǒng)效率的核心指標。
比如我們上面的這兩款車：
比亞迪的漢EV，電芯能量密度是170wh/kg，組成電池組之后電池的系統(tǒng)能量密度就降到了140wh/kg，成組效率為82.53%；特斯拉最新的model 3長續(xù)航版，電芯采用松下的21700電池，電芯能量密度比比亞迪漢EV采用的磷酸鐵鋰刀片電池近乎高一倍。
但特斯拉選擇的這種三元鋰電池，相對比亞迪的刀片電池，更容易發(fā)熱，需要更多的散熱設備，電池管理系統(tǒng)也更復雜，因此組合起來的電池系統(tǒng)能量密度快速降到161wh/kg，成組效率只有53.67%。
這兩款車型，代表了當前電動車的主流配置，主要指標很接近。
他們的續(xù)航里程都在600公里以上，總功率大約在77kwh，也就是77度電，電池系統(tǒng)都很重，比亞迪漢EV549kg，半噸多，特斯拉model 3長續(xù)航版477kg，基本占到全車重量的四分之一。無論從節(jié)能還是從挖潛的角度出發(fā)，電池技術都必須要有大的革新。
那么動力電池技術需要做到多大的改進，才能真正踏上替代燃油車的門檻呢？
目前市場公認的答案是，現(xiàn)有電動車的電池系統(tǒng)能量密度翻一倍半，從普遍的160wh/kg，到400wh/kg，才是電動車徹底取代燃油車的開始。這個指標意味著600km的續(xù)航，80度電，總重大約200kg?，F(xiàn)在這個重量大約是450-550kg之間。
400wh/kg，是一個非常剛性的指標。一個產(chǎn)品最終推廣開來必須要做到適者生存，核心就是成本，講再多的理想和未來，也比不過現(xiàn)實的便宜真香，電動車如果邁不過性價比經(jīng)濟性這條線，就永遠只能是個小眾的玩具。
如果奔著400wh/kg這個指標去，你就會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的動力電池市場，還遠遠談不上競爭格局已經(jīng)清晰，大家基本都在同一個起跑線上。
上圖是我們從光大的報告《固態(tài)電池：搶占下一代鋰電技術制高點》中截取的圖，勾勒了現(xiàn)在的電池技術發(fā)展路徑。
不管你是哪種方案，理論的最高能量密度就是天塹，天資如此，你再努力也沒用。
我們當下主流的電池，無論是磷酸鐵鋰電池，還是三元鋰離子電池，都是液態(tài)電解液的鋰離子電池，理論的最高能量密度就是350wh/kg，如果再加上各種電池管理系統(tǒng)，能夠做到全系統(tǒng)300wh/kg，基本上就是極限。
這就好比你把弓箭做到了極致，最后面對火槍還是被秒殺，無他，這是代際的碾壓。
故而，最終要解決電池的能量密度問題，消滅里程焦慮，最后的方案一定是固態(tài)電池。
固態(tài)電池，大家都還在研發(fā)的路上。那么我們能實現(xiàn)這個指標么？
能。恩格斯說過，“社會一旦有技術上的需要，則這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進”。需求是最好的動力。電動車相比燃油車，有更大的空間和潛力。
我們看電池領域，過去10年發(fā)生了什么。
根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，在過去的10年里，電芯的能量密度基本提高了兩倍。這也說明了，在強大的需求推動下，產(chǎn)業(yè)界的進步有多快。
數(shù)月前，特斯拉將model 3的入門版從29.18萬元一下降到了24.99萬元，降了4萬還多。我們看好電動車取代燃油車的過程，但是這款入門車型采用的是寧德時代的磷酸鐵鋰電池，電池系統(tǒng)能量密度不會比比亞迪的刀片電池好多少，也就是140-160wh/kg左右。
相對于原來降價前產(chǎn)品的三元鋰電池配置，model 3的電池安全性略有提升，但系統(tǒng)能量密度還有所下降，對現(xiàn)有的這些電動車廠商比亞迪、小鵬等等有沖擊，也會下探到傳統(tǒng)的B級車帕薩特、雅閣、凱美瑞的市場，對他們產(chǎn)生一定的壓制左右。
但總體來說，如果電池系統(tǒng)的能量密度沒有大的提升，不能突破400wh/kg這個門檻，還都屬于戰(zhàn)術性的改進，格局上不會有太大的變化。
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