特斯拉難走電池路：BMS真能化鈷酸鋰電池危機(jī)？
中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：底特律去年7月份以170億美元的負(fù)債宣告破產(chǎn)，百年“汽車(chē)之城”頹然倒下的聲音還未落定，總部位于硅谷的特斯拉，因使用鈷酸鋰電池，將溫軟如綿羊的電動(dòng)汽車(chē)改造得狼性十足而吸引了大量目光。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)成熟，硅谷作為IT產(chǎn)業(yè)的圣地，恰當(dāng)?shù)貫樘厮估稚狭嘶ヂ?lián)網(wǎng)思維的光環(huán)，極簡(jiǎn)主義、用戶層次定位、多終端的聯(lián)接，特斯拉CEO艾倫馬斯克不僅是個(gè)資源整合和營(yíng)銷高手，還是個(gè)出色的實(shí)踐者，Tesla_Motors的問(wèn)世直接將電動(dòng)汽車(chē)從低端和玩具印象的泥淖中拯救出來(lái)，后續(xù)車(chē)型Model-S更是憑借動(dòng)感的車(chē)身線條和3.9秒的百公里加速記錄，將硅谷推向底特律的繼任者角色。
硅谷的確為這個(gè)電動(dòng)車(chē)企業(yè)提供了前所未有的智能操作體驗(yàn)，特斯拉一改汽油車(chē)甚至其他電動(dòng)車(chē)品牌的按鈕設(shè)計(jì)，以觸屏代之，讓用戶在駕車(chē)過(guò)程中感覺(jué)仍然在蘋(píng)果手機(jī)的電容屏上滑動(dòng)，濃烈的科幻氣息為特斯拉電動(dòng)汽車(chē)的高端定位又增加了許多籌碼。利用觸屏，駕駛者可以完成包括最基本的導(dǎo)航、聽(tīng)音樂(lè)、調(diào)整溫度、調(diào)整座椅位置，甚至還可以上網(wǎng)。
但這些智能操作對(duì)于一款汽車(chē)來(lái)說(shuō)，都還停留在相對(duì)淺的層次上，通過(guò)特斯拉的觸屏操作，駕駛者可以更加便捷地實(shí)現(xiàn)天窗和窗戶的開(kāi)關(guān)，監(jiān)控里程數(shù)，甚至可以在方向盤(pán)上操作中控屏幕，但是在更加緊俏的安全和事故處理市場(chǎng)，特斯拉做的遠(yuǎn)沒(méi)有通用的Onstar精彩。
整合了無(wú)線通訊和全球衛(wèi)星定位技術(shù)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，不僅可以遠(yuǎn)程檢測(cè)故障并報(bào)修，還能通過(guò)汽車(chē)身周的傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生后的自動(dòng)報(bào)警。從這個(gè)角度來(lái)看，Onstar更像業(yè)內(nèi)描述的車(chē)聯(lián)網(wǎng)雛形，有一套完整的終端收集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)匯總處理和反饋系統(tǒng)。
也就是說(shuō)，智能汽車(chē)很多時(shí)候只是特斯拉借助硅谷訂制的營(yíng)銷馬甲，而在營(yíng)銷背后給車(chē)主喂下定心丸的還是特斯拉的電池技術(shù)。
鈷酸鋰電池本性難改
2008年問(wèn)世的特斯拉使用了松下提供的NCA系列(鎳鈷鋁體系)18650小電池，單顆電池容量為3100毫安時(shí)，這種電池說(shuō)起來(lái)并不陌生，筆記本電腦和手機(jī)電池都是其家族成員。電池行業(yè)內(nèi)公認(rèn)18650電池不適合做動(dòng)力電池，這種鈷酸鋰電池有著大電流放電能力、安全性能差和循環(huán)壽命短等缺點(diǎn)。
特斯拉的數(shù)學(xué)魔術(shù)將7000塊鈷酸鋰電池劃分成塊、層、片三個(gè)層級(jí)進(jìn)行管理，69個(gè)18650電池并聯(lián)成一塊，9個(gè)電池塊串聯(lián)成一個(gè)層，而11層再串聯(lián)成整個(gè)電池片。如果想要更大的動(dòng)力輸出，電池單元數(shù)量很有可能上萬(wàn)，一旦出現(xiàn)緊急剎車(chē)等大功率放電，或者低溫、撞擊、穿刺情況，這幾萬(wàn)塊電池就像一個(gè)定時(shí)炸彈。
值得一提的是，特斯拉這款純電動(dòng)跑車(chē)問(wèn)世的時(shí)候，性能更加穩(wěn)定的磷酸鐵鋰電池技術(shù)還未成熟，特斯拉的選擇空間并不多，而且當(dāng)時(shí)特斯拉的跑車(chē)定位，決定了它的用戶對(duì)循環(huán)壽命和放電能力不敏感，至于安全性能，特斯拉在近7000個(gè)電池單元和每個(gè)電池層上都設(shè)置了保險(xiǎn)裝置，一旦檢測(cè)到這些電池的溫度過(guò)高或電流過(guò)大，則立即斷開(kāi)輸出。
然而這套BMS似乎并不可靠，從9個(gè)月內(nèi)6起自燃事故召回439輛汽車(chē)的數(shù)據(jù)中就可見(jiàn)一斑。前幾次自燃事故，穆斯克都給出了電池包遭刺穿的解釋，而且由于汽車(chē)預(yù)警系統(tǒng)提示到位，都免于了人員傷亡，而2月份在加拿大發(fā)生的特斯拉電動(dòng)車(chē)自燃，當(dāng)時(shí)車(chē)主并未對(duì)汽車(chē)進(jìn)行任何高強(qiáng)度的操作，只是將車(chē)開(kāi)回車(chē)庫(kù)。
這些安全事故被特斯拉的公關(guān)渠道一一化解，為駕駛者提供了暫時(shí)的同質(zhì)安全和超出其他電動(dòng)汽車(chē)兩倍的動(dòng)力，但是在駕駛者心里已經(jīng)留下了問(wèn)號(hào)，一款電池管理BMS軟件真的能化解鈷酸鋰電池不穩(wěn)定的化學(xué)特性?更何況，目前特斯拉電動(dòng)車(chē)的消費(fèi)人群還集中在富人群體，這些人往往擁有多款車(chē)用來(lái)輪替，特斯拉只在有限的場(chǎng)景下使用，市場(chǎng)遠(yuǎn)未普及的情況下，特斯拉電池縱然有著高效的續(xù)航和強(qiáng)勁的動(dòng)力，但隱藏的安全隱患還是會(huì)讓駕駛艙內(nèi)的乘車(chē)人員有所擔(dān)憂。
充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一困局
相比于特斯拉的電池方案，特斯拉超級(jí)充電站技術(shù)有著令人稱道的地方，家用充電樁要7個(gè)小時(shí)才能充滿電，而在超級(jí)充電站，只需要20分鐘即可充滿一半的電量，半小時(shí)充電量可達(dá)80%，有效解決了車(chē)輛戶外的快速續(xù)航問(wèn)題。
因此，當(dāng)馬斯克在不同場(chǎng)合將其充電專利公之于眾的時(shí)候才引起了業(yè)內(nèi)的一片嘩然。
特斯拉超出300億美元的估值，股價(jià)的持續(xù)飆升，還有排到9月份的中國(guó)訂單，無(wú)論是用戶還是資本市場(chǎng)，都給了馬斯克足夠的信心來(lái)擴(kuò)充市場(chǎng)。這位多家高科技公司的領(lǐng)袖采取的首要舉措是大規(guī)模修建充電站，今年5月其在北美地區(qū)建成了94個(gè)充電站，在歐洲建成了20個(gè)，亞洲地區(qū)有3個(gè)。
但這對(duì)于任何一家電動(dòng)車(chē)企都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，特斯拉用體積小容量大的鈷酸鋰電池解決了電動(dòng)車(chē)的續(xù)航問(wèn)題，但是戶外充電依靠修建充電站的辦法明顯行不通，這些充電站不僅耗資巨大，而且并無(wú)直接的盈利渠道，電池達(dá)到85KW的車(chē)型就可以免費(fèi)充電，且不能吸收其他品牌電動(dòng)進(jìn)站充電。因此，特斯拉不得不開(kāi)放充電專利技術(shù)，以吸引新加入車(chē)企的支持。
在深知自家充電系統(tǒng)與歐美標(biāo)準(zhǔn)(福特、通用、大眾、奧迪等)和日系(日產(chǎn)Leaf)標(biāo)準(zhǔn)不同的情況下，仍然投入巨資修建充電站，這種行為實(shí)際上是一個(gè)大膽的博弈，特斯拉想利用自身優(yōu)良的充電技術(shù)拉攏其他車(chē)企，對(duì)抗已經(jīng)成型的歐標(biāo)或者日標(biāo)，順利過(guò)渡成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
但是，這些老牌汽車(chē)制造商本身?yè)碛凶约旱募夹g(shù)傳統(tǒng)，聯(lián)盟力量足夠強(qiáng)大，不會(huì)輕易向特斯拉靠攏，而且，馬斯克的專利開(kāi)放也牽涉到核心管理技術(shù)，不僅難以利用，這些傳統(tǒng)汽車(chē)制造商也不會(huì)輕易涉足此類專利糾紛，更何況像中國(guó)這塊熱門(mén)市場(chǎng)的充電標(biāo)準(zhǔn)直接由國(guó)家層面制定，有著嚴(yán)密的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，特斯拉要面對(duì)的是國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)等國(guó)企。
電池工廠的規(guī)?；?yīng)
但是特斯拉與松下合作修建超級(jí)電池工廠(Gigafactory)的消息，再一次將特斯拉的電池和技術(shù)專利逼進(jìn)其他車(chē)企的考量范圍。
按照特斯拉的計(jì)劃，到2020年，這家超級(jí)電池工廠每年生產(chǎn)的電池可供50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)使用。屆時(shí)，單松下的電池產(chǎn)能就將相當(dāng)于2013年全球電池工廠的產(chǎn)能總和。
毫無(wú)疑問(wèn)，超級(jí)電池工廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)生積極影響。
到2017年新一代電池的成本將比目前特斯拉Model_S所用電池組下降30%，而容量將由現(xiàn)在的3100mAh提升到4000mAh，第三代電池的容量將比特斯拉目前的電池組更強(qiáng)。
這座占地面積預(yù)計(jì)為500-1000英畝的超級(jí)電池工廠將秉承馬斯克的環(huán)保理念，不僅回收廢舊電池組，還將由可再生能源提供電力，也就是說(shuō)使用風(fēng)力渦輪機(jī)和光電太陽(yáng)能板供電。馬斯克是光伏發(fā)電公司Solar_City的董事長(zhǎng)，Solar_City去年在光伏發(fā)電供應(yīng)商250強(qiáng)中排名第二。這意味著特斯拉在超級(jí)電池工廠的太陽(yáng)能組件購(gòu)置、安裝和維修保養(yǎng)方面可以進(jìn)一步減少開(kāi)支。
屆時(shí)，特斯拉電池的成本優(yōu)勢(shì)和動(dòng)力都會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，這不僅對(duì)特斯拉低端車(chē)型BlueStar的市場(chǎng)前景有重要意義，對(duì)于歐美的電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)，甚至像主要市場(chǎng)分布在歐美的日Leaf，也都會(huì)在成本方面產(chǎn)生壓迫威脅。
有消息稱Leaf可能會(huì)在田納西州工廠生產(chǎn)的Leaf汽車(chē)中安裝使用特斯拉的第三代電池組，借助特斯拉的電池組降低汽車(chē)生產(chǎn)成本。甚至有分析稱，不僅電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，整個(gè)科技和能源行業(yè)也可能都會(huì)感受到超級(jí)電池工廠帶來(lái)的影響。
至于特斯拉電池方案的安全隱患，或者會(huì)有更有效的技術(shù)將其馴化，或者在電池工廠帶來(lái)的巨大規(guī)?；?jīng)濟(jì)效應(yīng)面前被淡化，身披智能和環(huán)保光環(huán)的特斯拉，在電池之路上能否順利，還有待時(shí)間給出答案。
比亞迪磷酸鐵錳鋰電池成本不增反降
對(duì)比亞迪來(lái)說(shuō)，發(fā)展新能源車(chē)的同時(shí)，必然要考慮續(xù)航/電池的問(wèn)題，因此，比亞迪一直致力研究新電池。近日，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福透露，比亞迪已成功研發(fā)出高能量密度新型電池——磷酸鐵錳鋰電池，新電池突破了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度，將其密度提升近67%，意味著新電池將提升電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程。此外，比亞迪董事長(zhǎng)秘書(shū)吳經(jīng)勝表示，新電池將在明年投產(chǎn)，優(yōu)先搭載于比亞迪旗下自產(chǎn)車(chē)輛。
電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程一直是電動(dòng)車(chē)面臨的瓶頸，目前新能源車(chē)所用的動(dòng)力鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池和三元材料電池。近期在國(guó)內(nèi)備受關(guān)注的特斯拉MODEL S由于采用了松下的NCA三元材料電池，續(xù)航里程可以可以達(dá)到500公里。而比亞迪采用的傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池作為e6純電動(dòng)車(chē)的能量來(lái)源，續(xù)航里程最高為300公里，顯然差一截。比亞迪了解，只有研發(fā)出屬于自己核心技術(shù)的新電池，并成功地應(yīng)用在自產(chǎn)的新能源車(chē)上，定可以大幅提高續(xù)航能力，使其在新能源車(chē)市場(chǎng)更具競(jìng)爭(zhēng)力。
比亞迪研發(fā)新電池 能量密度提升60%
比亞迪確實(shí)成功研發(fā)出新電池，而且新電池比傳統(tǒng)電池在容量上有大幅提升的同時(shí)，成本卻更低了，這一技術(shù)突破引來(lái)了市場(chǎng)、業(yè)內(nèi)的紛紛關(guān)注。
比亞迪新電池研發(fā)的最大突破體現(xiàn)在將傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池中加入了錳元素，形成磷酸鐵錳鋰新電池。磷酸鐵錳鋰新電池突破了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度限制，電池能量密度由90Wh/Kg提升67%至150Wh/Kg，基本與三元材料電池能量密度（約為150Wh/Kg）相當(dāng)。電池能量密度的提高意味著續(xù)航里程將大大提高。
新電池成本不增反降
新電池能量密度大幅提升，成本卻不增反降。據(jù)了解，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的價(jià)格遠(yuǎn)低于三元材料電池。然而，鈷元素在我國(guó)儲(chǔ)量極少，僅占世界總存儲(chǔ)量的1%，多需從海外進(jìn)口，價(jià)格受限。比亞迪研發(fā)的磷酸鐵錳鋰新電池中的錳元素在我國(guó)儲(chǔ)量則非常豐富，因此在成本上保持優(yōu)勢(shì)。
綜合而言，比亞迪研發(fā)的新電池一方面提高了能量密度，減少了車(chē)載電池的數(shù)量，有助于節(jié)約能耗。另一方面，電池成本的降低將直接放映在車(chē)價(jià)和用車(chē)成本中。
隨著國(guó)際政策扶持，比亞迪新能源車(chē)銷量在攀升，新電池研發(fā)出來(lái)后，需求亦越來(lái)越大。目前，比亞迪在惠州有一個(gè)1.6GWh/年產(chǎn)量的電池工廠，產(chǎn)能居全國(guó)第一。但為保證新能源汽車(chē)訂單的及時(shí)交付，比亞迪計(jì)劃在深圳坑梓基地新建6GWh/年產(chǎn)量的電池工廠，該工廠建成后將是世界上最大的動(dòng)力電池工廠之一。新工廠一期工程將于今年9月份逐步投產(chǎn)，年內(nèi)至少新增產(chǎn)能1.5GWh。
隨著新工廠的建設(shè)，比亞迪研發(fā)的磷酸鐵錳鋰電池將在明年投產(chǎn)，未來(lái)將應(yīng)用于旗下自產(chǎn)新能源車(chē)。
鋰電池業(yè)“戰(zhàn)國(guó)”紛爭(zhēng) 人才與技術(shù)成發(fā)展命脈
鋰電發(fā)展還缺什么？人才與產(chǎn)品
從我國(guó)鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，目前應(yīng)用比較廣泛，追溯到鋰電池在電動(dòng)車(chē)行業(yè)的發(fā)展也有10年了，但是正真有起色的也就是這幾年，但是據(jù)統(tǒng)計(jì)鋰電車(chē)在一二線城市的比例也不到20%。
當(dāng)前中國(guó)的鋰離子電池生產(chǎn)處于 “戰(zhàn)國(guó)”時(shí)代，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊有高檔、中檔、低檔產(chǎn)品。鋰電池的相關(guān)技術(shù)不完備，企業(yè)之間的技術(shù)專利成果對(duì)外保密等等都讓鋰電池在電動(dòng)車(chē)的運(yùn)用上受到了限制。
但是，更為關(guān)鍵的是為何鋰電產(chǎn)品創(chuàng)新能力不足，技術(shù)人才短缺在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料設(shè)備、制程管控等幾方面都需要專業(yè)的技術(shù)型人才把控。
現(xiàn)今的技術(shù)水平已經(jīng)是日新月異，人才的培養(yǎng)也達(dá)到了較高的水平。但是目前缺乏的還是整合，行業(yè)缺少一個(gè)“領(lǐng)頭羊”，缺少一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，讓最先進(jìn)的技術(shù)成果與高級(jí)人才的進(jìn)行交流，思想碰撞。
人才與技術(shù) 鋰電發(fā)展點(diǎn)睛之筆
縱觀全行業(yè)，涉及鋰電的企業(yè)不在少數(shù)。2013年以來(lái)，全國(guó)各地電動(dòng)車(chē)政策頻出，禁電限摩此起彼長(zhǎng)，再加上新國(guó)標(biāo)的兩大核心改變，無(wú)不將傳統(tǒng)鉛酸電池電動(dòng)車(chē)推向懸崖。在鉛酸電動(dòng)車(chē)的可塑性和操作空間越來(lái)越小的情況下，鋰電車(chē)已經(jīng)成為各大企業(yè)謀求進(jìn)一步發(fā)展的新突破點(diǎn)。愛(ài)瑪、雅迪、新日、綠源、臺(tái)鈴等眾多車(chē)企在鋰電車(chē)領(lǐng)域的市場(chǎng)占比都在不斷提升，產(chǎn)品類型及技術(shù)積累也已達(dá)到一個(gè)相對(duì)比較成熟的階段。
目前來(lái)看，在鋰電車(chē)產(chǎn)品方面做的比較好的如喜德盛，以自行車(chē)發(fā)家的這家企業(yè)，在材料強(qiáng)度好、工藝創(chuàng)新、車(chē)架的一次性成型等都給鋰電車(chē)帶來(lái)了突破。探究其市場(chǎng)占比提升的一個(gè)關(guān)鍵因素，就是其在技術(shù)層面具備比較領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)高端原材料的應(yīng)用，在行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢(shì)比較明顯。
綜合來(lái)看，目前鋰電缺乏核心技術(shù)與最關(guān)鍵的人才的時(shí)刻，誰(shuí)能研發(fā)最關(guān)鍵的技術(shù)，誰(shuí)擁有最頂尖的人才，就是把住了鋰電的命脈。也將給企業(yè)在2014洗牌的洪流之下立住腳跟！
