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从研究方向上来看,国家的“十三五”计划定出了两个目标,一个是电池的能量密度从“十二五”期间规划的每公斤180瓦时提升至300-350瓦时,一个是电池做到15000次循环。
电池的价格是由瓦时来决定的,“十二五”期间每瓦时是两块钱,而“十三五”的计划则是在2020年时实现每瓦时低于一块钱。根据CATL总裁黄世霖的说法,能量密度的提升让电池成本降低二分之一,而循环次数的提升则让电池的使用成本降到五分之一,理论上,如果电力和储能电池应用恰当,到2020年,电池的成本是现在的十分之一。
这是从电池研发的技术参数上来看电池成本的发展,看的是整体。从生产制造的细节上简单来看的话,电池的成本可以分为电芯成本,模组成本和制造成本三个部分。
Source:SNEResearch
从韩国SNEResearch的报告中可以看到,在大众的MEB项目中,2016年,电芯成本比例为50%,模组成本比例为13.3%,制造成本为36.7%。大众目标在2020年实现目标成本每千瓦时93美金。从2016年到2020年的计划上看,电芯的成本下降了40美金,从数值来看是最多的,而制造的成本比例从36.7%下降到34.4%,从下降比例上来看是最高的。
这个角度的成本规划可以代表部分主机厂的态度,我采访了几位来自电池供应商的朋友,从他们的说法上来看,主机厂在各种压力下,也在倒逼供应商控制成本。
电池供应商为了寻求和核心主机厂的合作,快速占领市场,在很多项目上不追求丰厚的利润,比如某韩国电池品牌就以接近成本的价格在销售。而新能源车企一个生命周期能卖出的车辆有限,大品牌的车企往往对电池质量要求高,在高额开发费用的压力下,电池厂商难以收到很好的回报。CATL曾在媒体上透露过,CATL每年研发投入是销售额的5%-6%,大约在6个亿左右,到2020年之前,要投入超过300亿来发展研发和产能的升级。
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CATL的说法是,要通过扩大规模、技术研发和产业上下游合作三个方式来控制成本,比如,到2020年之前形成50G瓦时的有效产能,在生产制造的合作上,让上下游可以分担一些冗余的设计,让行业整体一起承担电池成本的压力。
在对规模的认知上,大家是高度一致的,而在技术研发上,则各有所长。LG化学强调的是富镍,三星考虑的则是固体电解质的升级,宣称到2017年实现400Wh/kg的能量密度目标。而特斯拉则研究硅碳负极电池,在人造石墨中加入10%的硅基材料,将电池的能量密度提升至300wh/kg。
在生产制造上,马斯克提出了“第一原理”的考虑,他认为电池成本该由原材料来决定,制造上的成本理应得到更大比例的压缩,比如不断提高机器的生产速度,达到相当于子弹发射速度的水平。
韩国的研究机构SNEResearch研究了18650电芯成本,电芯原材料成本占79.1%,组装成本占20.9%,而所有成本中,由于受钴价的影响,阴极材料所占成本比例最高,为31%。
不同厂家使用的阴极材料(Source:BusinessInsider)
不同材料的价格差异(Source:BusinessInsider)
CATL总裁黄世霖在接受媒体采访时表示,在10年以内,三元材料的性能和能量密度的提升,会是业内技术发展的主流,因为目前这是真正被验证的可量产和应用的方向。如果技术路线发展到极致,就是通过对固态电解质、锂金属的应用,在理论极限上把能量密度做到700瓦时每公斤的水平。
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