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    特斯拉全力支持開發新式電池 中國成為降低成本關鍵
    發布時間:2020-07-03 11:56:22

    7月2日,據外媒報道,汽車行業的未來可能歸結為一個字母帶來的不同,即“R”。話句話說,如今特斯拉等公司電動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。


    美國科技大亨埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下特斯拉始終在談論新電池技術的開發,這是該公司有史以來首次面向投資者舉行的“電池日”活動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的改變。電動汽車上使用的鋰離子電池也可用于手機,預計在未來幾年內,它將讓位于用磷酸鐵鋰電池和其他化學物質制造的電池。這將幫助降低電動汽車的成本,將兩次充電的車輛續航里程延長到640公里以上,并使電池使用壽命達到160萬公里。


    降低電動汽車成本和刺激電動汽車的大規模采用仍然是特斯拉的關鍵優先事項。分析人士表示,新的電池技術將改變擁有汽車的體驗,無論是特斯拉還是通用等競爭對手制造的汽車,后者也在研發新的電池技術。特別是,即將上市的電池極長的使用壽命可能意味著,當車主以舊換新時,電池依然能很好地保值,可以轉售,也可以被用來為家庭儲存太陽能。下一代電池的超長使用壽命可能會讓它們用于網約車業務,這些企業要求汽車能夠承受幾乎連續使用的沖擊。


    韋德布什證券公司分析師丹·艾夫斯(Dan Ives)說:“如果用同樣的價格買到續航里程和使用壽命都更長的電池,這將完全改變消費者的行為。磷酸鐵鋰電池更安全,它們的生命甚至可以煥發第二春甚至第三春,用于儲電?!?/p>


    馬斯克最近表示,其“電池日”活動暫定在9月份,也就是特斯拉最近推遲召開年度股東大會的月份和日期。最初,這兩項活動都計劃在6月份舉行。馬斯克在公司第一季度財報電話會議上表示:“我們想把令人振奮的消息留到那天,屆時會有很多令人振奮的消息要發布。我認為這將是特斯拉歷史上最激動人心的一天?!?/p>


    特斯拉沒有回復置評請求,該公司的外部技術顧問杰夫·達恩(Jeff Dahn)也拒絕置評。達恩是加拿大達爾豪西大學的教授,也是特斯拉贊助、專門研究電池和儲能技術的專家。


      為何淘汰鈷是關鍵  


    加州大學圣地亞哥分校材料科學家、教授雪莉·孟(Shirley Meng)是該??沙掷m能源和能源中心的負責人。她表示,減少鈷使用的努力已經進行了幾十年,特斯拉在達恩的幫助下取得了重大進展。但孟教授說,用鈷制造電池的主要優勢之一是,它可以很容易地設計出復雜的化學結構。她還稱:“如果我必須訓練高中生生產電池,用鈷很容易,而且總是有效的。如果沒有鈷,合成過程就會變得復雜得多?!?/p>


    與此同時,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汽車的空間限制下是有效的,它最初是為電網存儲市場設計的。但它的化學成分適合快速充電,更具成本效益,因為它不依賴鈷。


    孟教授曾與梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)、通用、日產(Nissan)等大汽車公司以及特斯拉于2019年收購的電池初創企業Maxwell Technologies合作,從事電池化學開發工作。她表示,電池專家非常好奇地想了解特斯拉取得的突破,她確實相信該公司可以提高磷酸鐵鋰方法在電動汽車市場的知名度。


    這種電池技術曾試圖在Fisker Karma上成功實現從能源存儲到汽車的飛躍,這是Fisker Automotive在2012年生產的一款早期電動汽車,但最終以失敗告終。孟教授說:“我真的相信特斯拉正計劃重新進行嘗試?!?/p>


    CFRA Research分析師加勒特·納爾遜(Garrett Nelson)表示,磷酸鐵鋰電池的關鍵不同之處在于,它們不需要使用鈷。鈷是一種稀有而昂貴的元素,是電動汽車電池成本居高不下的關鍵原因之一。鈷的價格在全球經濟低迷期間大幅下跌,從2018年的每噸9.5萬美元降至今年的3萬美元,但它仍然是降低電池成本的關鍵。納爾遜說:“到目前為止,鈷是鋰離子電池中最昂貴的元素?!?/p>


    彭博新能源財經駐倫敦的能源儲存業務主管詹姆斯·弗里思(James Frith)表示,罐裝鈷是將電池成本降至100美元/千瓦時門檻以下的最大因素之一。這個門檻大致代表著讓電動汽車與內燃機驅動的燃油汽車一樣便宜。他說,今天的電池價格約為147美元/千瓦時,遠遠低于2010年的約1000美元/千瓦時和2015年的381美元/千瓦時。


    特斯拉最近與大宗商品巨頭嘉能可(Glencore)簽署了一項新的長期協議,為其位于上海和柏林的電池工廠供應鈷。長期以來,鈷始終是大型科技公司面臨的大宗商品挑戰之一,不僅是特斯拉,蘋果也是如此,蘋果的手機電池中同樣需要鈷。


    孟教授警告稱,僅僅減少鈷的使用對降低其價格影響有限,這是因為鈷和鎳之間的價差近年來已經縮小。特斯拉使用的主要電動汽車電池技術是NCA(基于鎳-鈷-氧化鋁),而大多數汽車工業使用NMC(鎳-錳-鈷)電池化學技術。但由于鎳是這兩種方法的重要組成部分,僅靠降低鈷的價格并不能推動電池定價的持續下降。


    孟教授在談到目前的鎳-鈷化學時說:“每千瓦很難降到100美元以下,特斯拉已經意識到他們不能簡單地擺脫鈷?!彼f,目前的電池技術,包括NMC,仍然是達到160萬使用壽命門檻的有力競爭者。但以今天的鎳濃度來看,在成本效益的基礎上無法做到這一點。目前鎳的價格大約是鈷價格的1/3或1/2不等。對于不需要鎳或鈷的磷酸鐵鋰電池,實驗室研究表明,有可能將價格壓低到80美元/千瓦時。


      特斯拉與中國市場  


    韋德布什分析師艾夫斯說,新的化學物質可能會將電動汽車電池的價格推低至60到80美元/千瓦時。而彭博新能源財經的弗里思預計,到2023年或2024年,價格將打破100美元/千瓦時,到2030年可能降至60美元/千瓦時。弗里思說:“在這一點上,你可以做出選擇,要么作為汽車制造商,要么作為消費者。你可以買更大的電池,這樣充滿電后能帶你走得更遠?;蛘?,你也可以買使用壽命更長的電池?!?/p>


    特斯拉的一個關鍵新興供應商是中國電池制造商當代安培科技公司(CATL),該公司也在與大眾汽車合作。據報道,CATL董事長最近表示,該公司準備生產使用壽命長達16年、續航總里程200萬公里的電池。今年6月,特斯拉已獲準生產配備磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3。艾夫斯說,雖然還沒有就電池供應商發表公開聲明,但CATL電池據信是特斯拉能夠為中國市場生產比美國更便宜Model 3的一個原因。


    其他汽車制造商也在電池方面進行創新,但他們還沒有完全消除鈷。在通用汽車公司,現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,雖然進一步減少電池中使用的鈷并不是磷酸鐵鋰電池帶來的革命性變化,但這些努力需要數十年的工作,通用正在考慮在未來幾年內可能實現的目標。


    通用公司電動汽車電池首席架構師安迪·烏里(Andy Oury)在3月份的一次投資者會議上表示,鈷的減少將使通用汽車跨過100美元/千瓦時的門檻,同時實現靈活的制造,讓公司更好地根據轎車、卡車和SUV的不同需求定制電池。他補充說:“我們離電池成本曲線的底部還很遠?!?/p>


    突破100美元/千瓦時的門檻可能會帶來戲劇性的變化。彭博新能源財經分析師弗里思表示,最明顯的是,到2023年左右,電動汽車的成本可能會降至與燃油車相當的水平。艾夫斯也說,隨著續航里程的增加,電動汽車也可能變得更有用、更有價值,因為電池應該有轉售價值,可能是用于儲存住宅太陽能,因為它們的使用壽命比電動汽車更長。


      汽車擁有權發生根本改變  


    最激進的想法是,這些電池甚至可以通過讓汽車充當無人駕駛出租車來改變人們擁有汽車的本質,它能以比個人使用的汽車更快的速度累積續航里程數,這是通用汽車公司首席執行官瑪麗o巴拉(Mary Barra)在3月份支持的一個想法。


    但密歇根州安娜堡汽車研究中心(Center For Automotive Research)的技術總監布雷特·史密斯(Brett Smith)表示,這個想法可能有些不切實際。他表示,無人駕駛出租車行業更多地依賴于軟件進步,而不是電池續航時間。他說,只有當避開障礙物的系統足夠可靠,能夠大規模工作時,無人駕駛出租車才會對個人汽車擁有量產生影響。


    馬斯克有時將無人駕駛出租車作為特斯拉長期愿景的核心,摩根士丹利(Morgan Stanley)分析師亞當·喬納斯(Adam Jonas)等人也將其視為特斯拉股票長期看漲的核心。但史密斯表示:“要做到這一點有很多挑戰。不過如果這種方法能奏效,那將是驚人的,只不過還有很長的路要走?!?/p>


    史密斯認為,電池對日常司機的續航里程影響也可能比看漲者認為的要小。比如弗里思指出,即使是新興的化學物質電池,在寒冷的天氣里,當汽車的加熱器被大量使用時,它們的續航仍然會受到嚴重影響。但史密斯稱,新電池可能會帶來很大的不同,推動消費者接受電動汽車,改善人們對其可靠性的看法,并推動他們購買電動汽車,從而提高電動汽車所占市場份額。


    此舉可能類似于現代汽車公司在2005年中期引發的市場份額變動舉措,當時它開始為新車提供16萬公里的保修。2005年,美國消費者購買的現代汽車比2002年增加了近50%。到2011年,該品牌的市場份額翻了一番。史密斯說,電池使用壽命達到160萬公里可以幫助電動汽車擺脫對其短程和高昂電池更換成本的擔憂,就像長期保修幫助現代擺脫了質量控制不穩定的名聲一樣。


    不過孟教授告誡說,科學家與企業高管不同,他們更喜歡言出必行。她說:“我看到的是很多突破,我們已經領先了幾步。我們找到了更多路徑?!钡谡劦紺EO們時補充道:“他們相信自己可以做到規?;?,我還不確定我們是否已經到了那個地步?!?/p>


    孟教授稱,在實驗室里,越來越多的證據表明,生產低成本、使用壽命更長的電池完全有可能,下一代電池技術可以在未來五年內達到160萬公里的門檻。這不僅將改變電動汽車行業的游戲規則,也將改變磷酸鐵鋰技術的前景,盡管其最初設計用于能源電網存儲市場。產量的大幅增長將有利于這兩個市場削減成本。


    孟教授說:“我們不想承諾過高,也不想讓人失望,但這真的很現實。我認為,我們有可能在2025年實現目標。磷酸鐵鋰電池及其升級版將在電動汽車的未來發揮重大作用,并從根本上改變大規模的儲能方式?!?/p>


    稿件來源: 騰訊科技
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