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特斯拉21700性能成本碾压18650
回顾动力锂电发展之初,特斯拉将广泛应用于3C领域的18650引入到动力锂电之中,开辟了一条新能源汽车动力的新道路。但18650受限于体积和关键组件限制,普遍在2.2-3.6Ah之间,而目前动力电池最大的瓶颈仍然在于提高比能量,才能对传统的燃料汽车构成有力竞争。
因此,特斯拉新款Model3将采用21700电池全面替代之前成熟的NCR18650。
能量密度更大
21700电池的能量密度要优于18650电池。根据目前特斯拉披露的信息,在现有条件下,其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%,容量也将达到4.8Ah左右。
究其原因,21700在保有高镍含量的NCA三元正极材料的同时,负极材料由原来的100%的碳基材料升级为掺有10%左右Si的碳硅复合材料。前文已述Si的理论能量密度要远高于石墨,但存在容易膨胀的缺陷。21700也是首次将碳硅复合材料负极运用到动力电池中,具有里程碑意义。
同时因为能量密度的提升,相同容量的电池组需要的电芯数量会大幅减少,BMS更简单,PACK所需要的附件更少,轻量化都会有大幅度提升。
成本不升反降
根据Tesla披露的电池价格信息,预计21700的动力锂电池系统售价为170美元/Wh,相比18650的售价185美元/Wh,价格下降幅度可达8.1%左右。18650的系统的成本约为171美元/Wh,改用21700后,系统成本约能实现9%左右的降幅,达到155美元/Wh。
单体容量提升后,PACK所需配件数同比例减少带动PACK成本下降。从18650型号切换至21700型号后,电池单体电池容量可以达到4.8Ah,大幅提升35%,同等能量下所需电池的数量可减少约1/3,TeslaModels电动汽车使用7104节18650电池串并联成电池组,预计在新款MODEL3电池节数将大幅减少。在降低系统管理难度的同时将同比例的减少电池包采用的金属结构件及导电连接件等配件数量。
由于整个电池系统都相应简化,带动成本下降。特斯拉的电池占到整车成本的三成以上,那么我们预计整车的成本都相应的出现可观的下降。
特斯拉电池产业链
根据seekingalpha的推算数据,以特斯拉ModelS为例,其电池系统价值占整车成本的33.23%。在特斯拉的电池系统里,价值最高的毫无疑问是单体电池,其成本可占整个动力电池系统的83%。
我们再继续拆解单体电池的成本,由于没有松下电池最精确的数据,就以业内估计的动力锂电池数据作为参考。其中,占比最高的是正极材料,一般在30%-40%之间;隔膜和电解液均在15%-20%之间。
由于特斯拉的电池系统可以分为两个层次:单体电池以及电池组管理系统,那么以特斯拉电池为原点、以这两个层次为路径向上游追溯,则可以梳理出其完整的产业链。
新能源汽车产业的飞速发展为最上游的原料供应商提供了超预期的需求增量,这也是钴、锂等金属价格飞涨的核心原因。以特斯拉的松下NCA电池为例,我们汇总了前文分析的各类原料的耗用状况。随着未来新能源汽车的渗透率不断提高,相关原料的需求增长将会非常可观。
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