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1、进一步降低电池的单位成本
如图6所示,电动汽车产品开发目前主要存在两类情况,一是在解决纯电续航里程的情况下降低车辆的售价,二是在车辆价格已经比较低的情况下提升纯电续航里程。特斯拉就是第一类情况的代表,他正在积极开发3.5万美元左右的大众型纯电动汽车产品Model Ⅲ,而其中最重要的工作就是要降低电池的单位成本。
特斯拉一直在致力于降低其车载电池组成本的努力。根据真锂研究掌握的有限的资料来分析,2009年其第一款产品Roadster EV上市销售时,电池组成本大概是1,100~1,200美元/kWh;到2012年中期第二款产品Model S EV上市销售时,大概是700美元/kWh左右,主要得益于电池组系统(BMS、冷却系统和安全系统)价格的下降;2014年特斯拉电池组的成本大概降到了420美元/kWh左右(其中电芯成本大约占比75%),主要得益于电芯价格的下降。特斯拉公开披露的信息显示,其2014年支付松下3.1Ah电芯的采购价大约是3.5美元/只(约合313.62美元/kWh)。
但是,420美元/kWh的成本对于Model Ⅲ而言还是太高。有分析表明,要保证Model Ⅲ有220英里(350km)的纯电续航里程,需要搭载至少可存储44kWh电量的电池组,这样计算,电池组成本就将1.85万美元,占到了3.5万美元售价的近53%,这显然是不行的。在电机等其他核心部件成本下降空间不大的情况下,必须要大幅度降低电池成本才行,在420美元/kWh的基础上再减掉一半以上是最好。
为此,特斯拉主要采取了两个办法,一是兴建超级电池工厂Gigafactory,依靠规模降低成本;二是革新电池技术,依靠技术降低成本。Gigafactory已于2014年在美国内华达州的沙漠里开始建设,计划一期生产线2017年建成投产,这也正好是Model Ⅲ计划上市的时间。应特斯拉的要求,松下这几年一直在研发新的由正、负极材料构成的新一代电池,能够降低成本、提高能量密度,延长电池寿命。
这种新一代电池就是Gigafactory工厂将要大规模量产的20700电芯。据外媒披露,这种新型号电芯的能量密度将增加36%,组成模块后的重量也会较现有产品降低30%以上,更为重要的是,由于减少了很多电芯包装装置的钢和铝等材料(能量密度的提高也主要是这个原因),电芯的制造成本将降低一半。使用新型20700电芯后,模块也减少了一个层级,这样,电池组的控制也得到了很大程度提高。
真锂研究和中国电池网的数据显示,2014年锂离子电池电芯市场均价约1500元/kWh,折合成美元大约245美元/kWh,其中以车载电池为代表的动力电池电芯约300美元/kWh,以手机电池为代表的小型锂离子电池电芯不到200美元/kWh。真锂研究预计到2020年锂离子电池的能量密度会普遍提升30%以上,同时电芯均价会普遍下降1/3以上,降到160美元/kWh以下,其中车载电池电芯的均价会降到200美元/以下。
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