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封面人物 | 埃隆·馬斯克:“鯰魚”還是“鯊魚”?特斯拉攻城掠地背後的電池大戰

2020.11.23 新聞中心 11/23每日一新

據外媒報導,在特斯拉高調宣傳的“電池日”活動上,公司首席執行官埃隆·馬斯克為自己定下了一個宏偉的目標:在三年內生產一款售價為2.5萬美元(約合71萬元)的電動車。這一售價甚至比目前的Model3車型還低了近1.3萬美元(約合37萬元),人們認為該售價是向用戶交付一款真正面向大眾市場產品的關鍵所在。

 

若要實現該目標,則意味著特斯拉需要在技術方面發現新的節流點,首當其衝的是車載電池的成本,其占整車成本的近三分之一。馬斯克表示,憑藉創新和內部製造,公司可迅速地將成本減半。然而,大多數競爭對手認為,要想與耗油汽車在價格上平分秋色,特斯拉還有很長的路要走。

以下為訪談實錄

01

Japantimes:為何電動車的電池如此昂貴?

Elon Musk:在很大程度上,這與電池內部材料的成本有關。電動車所採用可充電的鋰離子電池與用戶的電腦或手機內所用電池相同,只不過電動車電池的尺寸和容量更大,以便能提供更多的電量。每個電池中最昂貴的部件當屬於陰極,它是儲存和釋放電荷的兩個電極之一。這是因為陰極所需要的、用於儲存更多能量的材料通常都超貴,如:鈷、鎳、鋰及錳等金屬。畢竟這些金屬材料需經過開採、加工後才能轉換為高純度的化合物。


02

Japantimes:如今的電池成本是多少?

Elon Musk:按目前的電池功率和尺寸來算,普通電動車所耗費的平均電池成本通常在7,350美元(約合210,000元)左右。據BNEF的調查顯示,在過去十年內,電動車電池成本的降幅高達87%。然而,平均156美元/千瓦時的電池組價格目前仍高於100美元(約合2,850元/千瓦時)的閾值,這是電動車能與內燃機車競爭的一道門檻,只有低於這個價格,電動車才有望能與內燃機車成本持平,且能被大規模使用。


03

Japantimes:如何才能讓電池變得更便宜?

Elon Musk:電池成本不會快速滑落,但鋰離子電池包的售價有望在2024年跌至93美元/千瓦時(約合2,650元/千瓦時)。為了達到該目標,製造商們的工作重心之一便是用鎳代替高成本的鈷。這樣做有雙重好處:鎳金屬更便宜,且能存儲更多能量,從而能使電池製造商縮減電池包的體積。

另一個好處是,鈷的優點是它不會過熱或輕易著火,這意味著電池製造商在使用替代品時需要進行安全性方面的調整。日本的松下公司計畫在未來兩到三年內實現一款無鈷高儲能電池的商業化,而其他電池供應商已經開始生產低儲能版的電池。

還需要注意的是,通常來說,電池組就像是一個超大的手提箱,裡面裝有成排的單個電芯。相較於為各款電動車車型定制專屬的電池包,簡化電池包設計並採用適用於各類車輛的標準化產品更有助於降低電池成本。


04

Japantimes:您覺得誰才是最大的電池製造商?

Elon Musk:亞洲主導了鋰離子電池的製造,占現有產能的80%以上,其中較大比重可能在中國。Wood Mackenzie Ltd.的資料顯示,歐洲正在建立新工廠,並將於2021年開始在電池製造方面超過北美。總體而言,2019年,中國公司寧德時代的電池出貨量最高,其中還包含用於電網及儲能系統的電池產品。

該領域競爭相當激烈,各電池製造商競相向車企提供電池產品,去年日本的松下在這一競爭中獨領風騷。SNE Research的資料顯示,韓國的LG化學(LG Chem Ltd.)在2020年遙遙領先,在前八個月佔據了大約四分之一的市場份額。特斯拉和松下的合資企業是美國最大的電池生產商。新興的生產商包括由前特斯拉高管在瑞典成立的Northvolt AB。


05

Japantimes:當下,所有的電動車所用的電池都相同嗎?

Elon Musk:儘管鋰離子電池與所有電池一樣,擁有相同的基礎元件,然而,其在材料選用方面與其他電池存在差異。事實上,材料的選用決定了電池的儲能性能。電網儲能系統或短途行駛的車輛可採用結合了鋰、鐵和磷酸鹽的便宜且功能較弱的陰極化學物質。

對於性能更高的汽車,汽車製造商們更青睞於使用能量密度更高的材料,如:鋰鎳鈷錳氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物。他們還正在試圖再進一步精煉提純該物質,從而提升電池的充電速率與續航里程數——即車輛在下次充電前所能行駛的里程數。同時,還將對電池的耐火性能進行平衡。最近的電池起火與車輛召回事件都凸顯了電池的安全性問題。

06

Japantimes:除此之外,還有其他降本的方法嗎?

Elon Musk:可從製造工藝本身和所需的機械設備入手。特斯拉試運行史上最大的壓鑄機,其可以用一塊壓鑄鋁件來生產汽車的整個後部。此外,將電池與車輛底盤集成在一起或有助於削減材料的使用量。彭博新能源財經透露,作為占車輛總成本10%的部件,在未來數年內,電機的成本將再度下降5%,這主要得益於電池材料及電子元件的改進,從而改善電池、電機及車輪間的能量傳輸。


07

Japantimes:所以說,您覺得中國將處於領先地位嗎?

Elon Musk:是的,中國將取得近乎全方位的領先,但部分核心領域除外。儘管鋰本身主要在澳大利亞,剛果民主共和國和智利開採,但在將鋰、鈷和其他原材料轉化為電池成分的化學精煉中,中國承擔了約80%的工作量。BNEF表示,中國還在電池零部件的加工方面佔據主導地位,其中涉及電池陰極、陽極、電解液及電池隔膜材料的產能。

然而,在先進半導體設計與軟體方面,中國面臨著罕見的挑戰,隨著車輛智慧化及自動化的持續提升,組件變得愈發重要。據一家智囊機構中國電動車百人會透露,只有不到5%的汽車晶片是由中國製造的。舉個例子,絕緣柵雙極電晶體等主要的製造企業包括:德國的英飛淩科技公司、西門康公司、日本的三菱汽車公司、富士電機及東芝。IGBT這類高效開關可降低電動車的功耗並提升產品可靠性。


08

Japantimes:那麼,成本是唯一的障礙嗎?

Elon Musk:續航里程也是一個難題。儘管最昂貴的電動車在充滿後可以行駛400英里(640公里)或更長,然而更多主流車型的消費者們仍對需要多長時間充一次電感到擔憂。各大汽車製造商與各國政府都直接參與了電動車公共充電基礎設施的推出,他們意識到有必要幫助消費者克服在半途中找不到充電場所的恐慌。

中國、德國、加拿大等各國都在建設充電站,以作為應對冠狀病毒引起的經濟衰退的刺激措施的一部分。數以百萬計的充電設備已安裝在高速公路、郊區和大型購物中心的停車場,但其分佈不均——美國超過四分之一的公共電動充電設備都部署在加利福尼亞一個州-且並非所有的充電設備都能與所有電動車型號相容。據估計,絕大多數的充電工作將在用戶家中完成,這對消費者來說無疑意味著另一筆費用,這類充電系統的平均售價約為1000美元(約合28,500元)。


09

Japantimes:在不久的將來,哪些改變是值得期待的?

Elon Musk:至2020年底,大量的創新將會從實驗室被轉移到生產線上。總部位於加利福尼亞的Sila Nanotechnologies Inc.正在向電池陽極添加矽,以代替石墨,以使得單次充電後的續航里程數至少能延長20%。豐田汽車公司與美國的QuantumScape等初創公司正競相實現固態鋰離子電池的商業化運作,該類電池的架構可謂徹底地改頭換面,採用陶瓷、玻璃或聚合物來替代用於充放電的易燃電解液 。

宣導者們聲稱,這是一項進步,既可以提高儲能,降低成本,又能提高安全性並減少充電時間。寧德時代正計畫生產一款超長使用壽命的電池產品,其至少能使用16年,續航里程數高達124萬英里(約合200萬公里)。而目前的電池保修期通常在15萬英里或八年。這意味著同一塊蓄電池或可被部署到多輛車中或用於不同的任務。隨著早期的電動車使用壽命到期,還有一個正在快速發展的行業將目光放在了電池的再利用上,其目的是將該類電池用於不太繁重的任務中,或對廢舊電池的金屬材料實現再利用。


 

不難看出,馬斯克覺得,電動車降成本需先從電池入手,對於價格高昂的電池金屬材料,調整其配比。此外,改進製造工藝,利用自主設備,降低車輛的製造成本。在電動車製造及推廣中,電池製造商也發揮了不容忽視的作用。

 

特斯拉在上海建廠,也有看好寧德時代及其他亞洲電池製造商的原因,通過加深合作,提升電池技術,優化其產品。而特斯拉自己也在憋大招,4680電池也將在未來提供巨大助力。未來的特斯拉究竟是鯊魚還是鯰魚,我們拭目以待。

(本文為編譯作品,所用英文原文和圖片選自 japantimes.co.jp)